CN101628292A - 一种油基钻井液钻屑无害化生物综合处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明为石油生产企业在钻井生产过程中产生的油基钻井液钻屑无害化处理提供了一种经济、实用的生物综合降解方法。该发明充分考虑到了石油企业钻井作业点多面广、地域分散的特点，可以使油基钻井液钻屑生物降解因地制宜，就地进行。通过厌氧堆腐、微生物有氧分解、植物降解和景观绿地营建三个步骤，使油基钻井液钻屑达到环保标准。该发明所使用的材料全部取自自然界，不会对环境产生二次污染问题。

Description

一种油基钻井液钻屑无害化生物综合处理方法

1、所属技术领域：生物技术

2、发明背景：

油基钻井液钻屑主要由粘土、有机物、石油烃类、重晶石以及少量金属元素构成，呈现出高pH值、高色度、高盐、高COD_Cr以及重金属和放射性元素含量超标等性质，对环境的影响非常大。一般来说，一口中等深度的井产生废弃钻井泥浆100-200m³，其中所含的环境毒性及放射性物质对油区的生态环境会造成严重的破坏，因此不能直接排放。它们对环境的影响主要体现在以下几个方面：①重金属离子Cu、Pb、Cr、As及放射性元素有下渗的趋势、对地下水的安全造成了严重的威胁；②石油类对作物的栽培有毒害作用，抑制作物的生长；③有机物造成水污染，体现在使水质CODcr值升高，色度升高；④高浓度的可溶性盐会造成周围土地硬化结块，最终失去耕作能力。。

油基钻井液钻屑的毒性远远超过水基钻井液钻屑，且治理难度较大，美国专利[揭示了一种焚烧的办法，将油基钻井液钻屑置于旋转炉中在存在空气与汽油的条件下灼烧，产生的气体进入二级焚烧装置直至尾气不含有机物。完全灼烧后的气体通过旋风分离装置除尘以及脱硫装置脱硫后排放，最终剩余的固体可以移作它用。专利EP1165199公开了一种油基钻井液钻屑除油的方法，先在油基钻井液钻屑中加入表面活性剂水溶液使油性组份与表面活性剂形成微乳，再用离心分离的方法使乳化液与泥分离。通过改变温度等条件实现乳化液破乳过程，破乳后的乳化液分为三层，其中下层为水相，中层为表面活性剂相，上层为油相。表面活性剂可回收重复利用，油相可以用来配泥浆。受制于成本和设备性能，固相物石油烃含量往往远高于安全排放标准，其中的重金属及放射性元素仍需要处置。

油基钻井液钻屑的无害化处理是90年代以来，世界各国极为重视的热点问题。其处理方法主要有三种：物理处理、化学处理和生物处理。其中生物处理技术被认为最经济和最具有永续利用的环保型技术。在美国和欧洲得到了广泛的应用。而在我国对油基钻井液钻屑的生物处理技术应用几乎还是空白。

3、发明目的：

本发明的最主要的目的是为石油生产企业油基钻井液钻屑的无害化处理提供一种操控性强、经济实用、符合环保要求、可持续利用的生物综合降解技术。

本发明充分考虑了石油生产企业点多面广、分布零散的特点，因地制宜，采用自然环境中已经存在的生物材料，按照厌氧厌氧堆腐、微生物有氧分解、植物降解石油烃并固定与富集重金属和放射性元素以及营建景观绿地三个步骤，对油基钻井液钻屑分阶段进行石油烃降解、重金属与放射性元素富集固定等处理，最终达到安全排放标准，这种厌氧菌—好氧菌—植物的联合降解与修复作用对环境不仅不会构成污染，同时还能够用来营建景观绿地。

4、发明内容：本发明主要涉及多种微生物、植物、自然状态下的有机肥料以及实施地点的土壤材料。首先，按照砂质土壤∶植物纤维∶有机肥料＝1∶1∶1的比例混匀，制备发酵辅料备用。同时，采用由专门的科研机构对自然界存在的石油烃降解菌进行分离、提纯、扩繁的菌种，也可以是采用生物工程技术培育的高效增强菌种制备成石油烃降解菌剂备用(要求有效菌种不少于5×10⁹个/g)。

第一步，厌氧堆腐。即把发酵辅料和油基钻井液钻屑按照3∶7的比例充分混合，然后测试C、N、P等主要元素含量，按核算剂量添加营养氮肥和磷肥，保持C∶N∶P＝100∶10∶1，在进行了防渗处理的反应场上堆置，在地温≥15°的天气中，厌氧堆腐30天，使总烃降解到≤2％。

第二步，好氧微生物降解。将已经完成厌氧堆腐的油基钻井液钻屑按厚度40cm，摊铺在进行了防渗和滤水处理的反应场上，以厌氧堆腐后油基钻井液钻屑的实际重量的1％投放菌剂，拌匀。喷水灌溉，保持水分含量在35-40％。每三天翻耕一次。至少持续45天以上，直至以肉眼判断处理物料呈现与背景土壤接近一致的色泽，石油烃降解率达到60％以上。

第三步，植物降解石油烃并固定与富集重金属和放射性元素以及营建景观绿地。以完成了前两个步骤后的物料作为种植基质，按具有当地自然和人文景观特征设计要求，种植本地适生的土著或外来物种植物，其目的是利用植物根系的生理活动进一步对油基钻井液钻屑中的石油烃进行降解，富集和固定重金属和放射性元素，防止渗入土壤和地下水层，达到环保标准，同时形成具有当地植物群落特征的绿地景观。

Claims (8)

1、一种油基钻井液钻屑无害化生物综合处理方法。其特征在于该发明使用了厌氧堆腐、微生物有氧分解、植物降解石油烃并固定与富集重金属和放射性元素以及营建景观绿地三个步骤对油基钻井液钻屑进行无害化处理。

2、权利要求1所述的厌氧堆腐，其特征在于所述的厌氧堆腐使用的材料为自然界存在的土壤、植物纤维和有机肥料，而调节C∶N∶P比值的营养肥可以是来自自然界的有机肥，也可以是人工合成的化肥。

3、权利要求1所述的微生物有氧分解，其特征在于所采用的微生物是从自然界分离培养、提纯、扩繁制成，也可以是通过转基因等生物工程技术培育的高效增强菌种。

4、权利要求1所述的植物降解石油烃并固定与富集重金属和放射性元素以及营建景观绿地，其特征在于所使用的植物材料为当地适生的土著和外来物种植物。

5、权利要求1所述的景观绿地是指用无害化处理后的物质作为种植基质营建的具有当地自然和人文景观特征的绿地。

6、权利要求2所述的植物纤维，其特征在于植物纤维可以由自然界生长的任何植物制成。

7、权利要求2所述有机肥料，其特征在于有机肥料可以是自然界存在的、农林业普遍使用的含有有机质的肥料。

8、权利要求2所述的化肥是人工合成的、农林业普遍使用的含有N、P、K等营养元素的化学肥料，如尿素、碳酸氢铵等。