CN104556601A - 油田钻井污泥综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及资源开发技术领域，具体涉及一种油田钻井污泥综合利用方法。对于不含油的泥浆进行电极分离、好氧发酵、造粒，形成产品1或者挤压成型，形成产品2；对于低含油的污泥进行氧化、好氧发酵、挤压成型形成产品2；或者造粒形成产品1；对于高含油的污泥加入水分调节剂、助燃剂、膨松软化剂，造粒成型，然后进行微波干燥，将干燥后的颗粒进行过筛，筛下物重新进行造粒成型，筛上物形成产品3。与现有技术相比，本发明可针对各种含油量不同的油田钻井泥浆及含油污泥和油泥砂，以资源综合利用的角度处理，最终产品可做为不同的资源进行有效利用。

Description

油田钻井污泥综合利用方法
技术领域
本发明涉及资源开发技术领域，具体涉及一种油田钻井污泥综合利用方法。
背景技术
油田钻井过程中产生大量水分含量高的泥浆及含油污泥。根据油田污泥中含油量的不同分为不含油泥浆和含油污泥，其中含油污泥又分 为低含油污泥和高含油污泥，这些泥浆及含油污泥的处理已成为油田行业中很棘手环境问题。目前为止，钻井泥浆的处理主要是在泥浆中加入固化剂进行固化后进行填埋。这种处理方法存在一定问题：1，需要征地，每口井需配套0.9～1亩土地，浪费宝贵的土地资源； 2，存在二次环境污染的风险；3，随着环保要求的提高，地方政府可能禁止就地固化钻井废弃泥浆。因此，石油行业迫切需要有效处理钻井泥浆的新技术。含油污泥的处理方法有焚烧法、生物处理法、固化法等技术。目前没有一个完整的针对各种含油量污泥的资源化利用技术。
专利号200810014271.7等许多专利涉及将这些泥浆及含油污泥制备免烧砖的方法，但均将其为原料的一种，仍需添加水泥、河沙等材料，综合利用效率不高。
专利号200910113612.0涉及油田污泥处理的技术领域,是一种砂质含油污泥回收方法,其按下述步骤进行:将萃取溶剂与油田的砂质含油污泥按体积比为0.5∶1至10∶1在温度为10℃至80℃下充分混合,油溶入萃取溶剂中而形成三层分离状态,然后将萃取溶剂层、水层和泥砂层相互分离,再将分离后的萃取溶剂层通过常压或减压的蒸馏分别得到油和萃取溶剂。该发明虽然可达到二次污染的问题，但对于废弃物并无综合利用的技术启示，并且这种处理方法工艺较为复杂，成本也较高。
专利号201210356787.6发明公开了一种用于油田废弃物综合处理的方法，其特点是它包括清洗分离、超声分离、调质脱稳、油水分离、离心分离、混拌固化、气浮选分离、吸附过滤、絮凝沉淀、氧化电解、深度净化和渗透过滤工艺步骤；使油田废弃物得以分类处理利用，使污油回收、固相达到油田污泥处理设计规范（SY/T6851-2012)排放标准或制作建材再次利用；液相经水处理后达到GB8978-1996污水综合排放标准。该发明没有针对不同油井产生的污泥油含量的不同而采取不同的处理办法，可能造成资源的无谓消耗，成本也相应较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，以资源综合利用的角度处理油田钻井泥浆及含油污泥和油泥砂，处理泥浆最终产品做为资源地有效利用。 
为实现该目的，本发明公开的技术方案是：
这种油田钻井污泥综合利用方法，与现有技术不同的是：
对于不含油的泥浆，按照以下步骤：
⑴将泥浆用电极分离法去除可溶性阳离子； 
⑵将步骤⑴处理后的泥浆利用当地石油降解菌群进行好氧发酵，去除有机污染物；
⑶将步骤⑵处理后的泥浆沉淀后，在沉淀物加入含酚羟基-OH、羧基-COOH、甲氧基-OCH3或醇羟基-ROH的有机材料进行混合，添加的重量份之比为泥浆:有机材料=1-20:1-100，继续进行好氧发酵、熟化后，将泥浆中的粘粒和粉粒组成形成有机-无机复合体沉淀，将沉淀物进行造粒，形成产品1；或者
⑷将步骤⑵处理后的泥浆进行沉淀，在沉淀物中加入固化剂后挤压成型，形成产品2；
对于低含油的污泥，按照以下步骤：
⑸在低含油污泥中加入二氧化氯、过氧化氢、高锰酸盐、臭氧或Fenton作为氧化剂，添加的重量份之比为低含油污泥:氧化剂=1-2000:1，混合搅拌，搅拌时间为0.1-10小时，去除低含油污泥中的大部分石油和有机污染物；
⑹将步骤⑸处理后的污泥利用当地石油降解菌群好氧发酵，去除剩余的石油和有机污染物；
⑺将步骤⑹处理后的污泥进行沉淀，在沉淀物中加入凝聚剂和固化剂后挤压成型，形成产品2；或者
⑻将步骤⑹处理后的污泥进行沉淀，在沉淀物中加入含酚羟基-OH、羧基-COOH、甲氧基-OCH3或醇羟基-ROH的有机材料进行混合后进行造粒，形成产品1；
对于高含油的污泥，按照以下步骤：
⑼将高含油污泥进行沉淀，在沉淀物中加入水分调节剂、助燃剂、膨松软化剂，添加的重量份之比为泥浆: 水分调节剂:助燃剂:膨松软化剂=1:0.1-10:0.01-5:0.1-3，混合后造粒成型，然后进行微波干燥，将干燥后的颗粒进行过筛，筛下物重新进行造粒成型，筛上物形成产品3。
进一步地，所述的电极分离法所使用的阳电极和阴电极的大小为长1-1000cm、宽1-500cm；阴阳电极间的距离为1-2000cm；电流0.1-10A；电压0.001-240V；极分离时间0.1-10天；电极数量为2-2000个；电极排列方式为并列或串列。
进一步地，所述步骤⑵中的利用当地石油降解菌群好氧发酵包含如下步骤：
a)筛选当地石油降解菌：把上面没有盖子的容器中装新鲜大米饭、玉米饭、小米饭、高粱饭或煮熟的土豆、地瓜、木瓜，高度为容器高度的2/3，上部中放置同等大小的铁丝网防止老鼠等动物吃掉食品，铁丝网上面再铺上纱布以防土壤颗粒掉入容器中，把装食品的容器填埋在当地土壤中，经过1-20天后，取出容器在实验室分离出源自当地的石油降解菌群，然后培养出石油降解菌原液；
b)有机物质分解材料的制作：将载体材料与营养液按重量比1:1-1000的比例进行混合，然后将载体材料重量1-50倍的石油降解菌原液加入上述混合物中， 培养1-30天，期间通入空气，通气量为1-1000升/分·m3；所述的载体材料为具有一定硬度和孔隙的自然材料如方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石或人工材料；所述的营养液为水中氮磷钾的比例为：氮:磷:钾=1-30:1-20:1-25；
c)好氧发酵:将不含油的泥浆引入发酵池，所述发酵池的底部铺设通气管1-20根，通气管的一端与鼓风机相连，每根通气管在池内部分的管壁上每平方厘米设置1-80个出气孔，按照有机物质分解材料：不含油的泥浆=1:2-20000的体积比混合均匀，通气并搅拌1-30天，搅拌频率为1-7天搅拌1次，通气量为5-1000升/分·m3。
进一步地，所述步骤⑹中的利用当地石油降解菌群好氧发酵的步骤与步骤⑵中的利用当地石油降解菌群好氧发酵的步骤不同的是经过化学氧化法处理的低含油污泥和有机物质分解材料的体积比为：有机物质分解材料: 低含油污泥=1:2-20000，通气量为1-500升/分·m3，搅拌频率为1-10天搅拌1-3次。
进一步地，所述的含酚羟基-OH、羧基-COOH、甲氧基-OCH3或醇羟基-ROH的有机材料包括河流、湖泊的淤泥、腐植土、泥炭及完全腐熟好的有机肥。
进一步地，所述的固化剂包括水泥。
进一步地，所述的水分调节剂包括干燥木屑、干燥秸秆粉；所述的助燃剂为煤粉、植物纤维、草炭、木炭等当中的一种或几种组合；所述的膨松软化剂包括稻壳、落叶。
本发明还涉及这种油田钻井污泥综合利用方法形成的产品1作为土壤改良剂在改良土壤、修复油田钻井及被石油污染土壤及园艺用培养土、林业苗圃培养土上的应用。
本发明还涉及这种油田钻井污泥综合利用方法形成的产品2作为建筑材料、市政设施材料上的应用。
本发明还涉及这种油田钻井污泥综合利用方法形成的产品3作为固体燃料的应用。
与现有技术相比，本发明可针对各种含油量不同的油田钻井泥浆及含油污泥和油泥砂，以资源综合利用的角度处理，最终产品可做为不同的资源进行有效利用。由于采用来源于当地的微生物菌群，可对来来源于该地的油污成分及有机污染物得到更好的有针对性的分解，适用于不同地域和特点的油田。
附图说明
图1是本发明的工艺路线框图。
具体实施方式
实施例1，该油田的副产品为基本不含油的泥浆，按照以下步骤：
⑴将泥浆用电极分离法去除可溶性阳离子；所使用的阳电极和阴电极的大小为长1000cm、宽500cm；阴阳电极间的距离为2000cm；电流1A；电压220V；极分离时间10天；电极数量为10个；电极排列方式为并列。
⑵将步骤⑴处理后的泥浆利用当地石油降解菌群进行好氧发酵，去除有机污染物，具体步骤如下：
a) 筛选当地石油降解菌：把上面没有盖子的纸盒中装新鲜大米饭，高度为纸盒高度的2/3，上部中放置同等大小的铁丝网防止老鼠等动物吃掉，铁丝网上面再铺上纱布以防土壤颗粒掉入纸盒中，把装有大米饭的纸盒填埋在当地土壤中，经过20天后，取出纸盒在实验室分离出源自当地的石油降解菌群，然后培养出石油降解菌原液；
b) 有机物质分解材料的制作：将载体材料与营养液按重量比1:1000的比例进行混合，然后将载体材料重量50倍的石油降解菌原液加入上述混合物中， 培养30天，期间通入空气，通气量为1000升/分·m3；所述的载体材料为具有一定硬度和孔隙的自然材料钙沸石，所述的营养液为含有氮磷钾成分水溶液，氮磷钾的比例为：氮:磷:钾=30: 20: 25；
c) 好氧发酵:将不含油的泥浆引入发酵池，所述发酵池的底部铺设通气管20根，通气管的一端与鼓风机相连，每根通气管在池内部分的管壁上每平方厘米设置5个出气孔，按照有机物质分解材料：不含油的泥浆=1: 20000的体积比混合均匀，通气并搅拌21天，搅拌频率为7天搅拌1次，通气量为5升/分·m3。
⑶将步骤⑵处理后的泥浆沉淀后，在沉淀物加入含酚羟基-OH、羧基-COOH、甲氧基-OCH3或醇羟基-ROH的有机材料——腐植土进行混合，添加的重量份之比为泥浆:有机材料=1:100，继续进行好氧发酵、熟化后，将泥浆中的粘粒和粉粒组成形成有机-无机复合体沉淀，将沉淀物进行造粒，形成产品1；该产品1作为土壤改良剂可应用在改良土壤、修复油田钻井及被石油污染土壤及园艺用培养土、林业苗圃培养土上。
实施例2，其他同实施例1，不同的是：
⑷将步骤⑵处理后的泥浆进行沉淀，在沉淀物中加入固化剂后挤压成型，形成产品2；该产品2作为作为建筑材料、市政设施材料上。
实施例3，该油田的副产品为低含油的污泥，按照以下步骤：
⑸在低含油污泥中加入二氧化氯、过氧化氢、高锰酸盐、臭氧或Fenton作为氧化剂，添加的重量份之比为低含油污泥:氧化剂=2000:1，混合搅拌，搅拌时间为10小时，去除低含油污泥中的大部分石油和有机污染物；
⑹将步骤⑸处理后的污泥利用当地石油降解菌群好氧发酵，去除剩余的石油和有机污染物；具体步骤如下：
a) 筛选当地石油降解菌：把上面没有盖子的广口塑料罐中装新鲜的煮熟的地瓜，高度为塑料罐高度的2/3，上部中放置同等大小的铁丝网防止老鼠等动物吃掉，铁丝网上面再铺上纱布以防土壤颗粒掉入塑料罐中，把装有煮熟的地瓜的塑料罐填埋在当地土壤中，经过10天后，取出塑料罐在实验室分离出源自当地的石油降解菌群，然后培养出石油降解菌原液；
b) 有机物质分解材料的制作：将载体材料与营养液按重量比1:500的比例进行混合，然后将载体材料重量25倍的石油降解菌原液加入上述混合物中， 培养15天，期间通入空气，通气量为500升/分·m3；所述的载体材料为具有一定硬度和孔隙的人工材料木炭，所述的营养液为含有氮磷钾成分水溶液，氮磷钾的比例为：氮:磷:钾=15: 10: 12.5；
c) 好氧发酵:将不含油的泥浆引入发酵池，所述发酵池的底部铺设通气管50根，通气管的一端与鼓风机相连，每根通气管在池内部分的管壁上每平方厘米设置80个出气孔，按照有机物质分解材料：不含油的泥浆=1: 10000的体积比混合均匀，通气并搅拌21天，搅拌频率为3天搅拌1次，通气量为100升/分·m3。
⑺将步骤⑹处理后的污泥进行沉淀，在沉淀物中加入凝聚剂和固化剂后挤压成型，形成产品2；该产品2作为作为建筑材料、市政设施材料上。
实施例4，其他同实施例3，不同的是：
⑻将步骤⑹处理后的污泥进行沉淀，在沉淀物中加入含酚羟基-OH、羧基-COOH、甲氧基-OCH3或醇羟基-ROH的有机材料——泥炭进行混合后进行造粒，形成产品1；该产品1作为土壤改良剂可应用在改良土壤、修复油田钻井及被石油污染土壤及园艺用培养土、林业苗圃培养土上。
实施例5，该油田的副产品为高含油的污泥，按照以下步骤：
⑼将高含油污泥进行沉淀，在沉淀物中加入水分调节剂——干燥秸秆粉、助燃剂——煤粉、膨松软化剂——稻壳，添加的重量份之比为泥浆: 水分调节剂:助燃剂:膨松软化剂=1:1:5:2，混合后造粒成型，然后进行微波干燥，将干燥后的颗粒进行过筛，筛下物重新进行造粒成型，筛上物形成产品3。该产品3可作为固体燃料使用。

Claims (10)

1.油田钻井污泥综合利用方法，其特征在于：
对于不含油的泥浆，按照以下步骤：
⑴将泥浆用电极分离法去除可溶性阳离子；
⑵将步骤⑴处理后的泥浆利用当地石油降解菌群进行好氧发酵，去除有机污染物；
⑶将步骤⑵处理后的泥浆沉淀后，在沉淀物加入含酚羟基-OH、羧基-COOH、甲氧基-OCH3或醇羟基-ROH的有机材料进行混合，添加的重量份之比为泥浆:有机材料=1-20:1-100，继续进行好氧发酵、熟化后，将泥浆中的粘粒和粉粒组成形成有机-无机复合体沉淀，将沉淀物进行造粒，形成产品1；或者
⑷将步骤⑵处理后的泥浆进行沉淀，在沉淀物中加入固化剂后挤压成型，形成产品2；
对于低含油的污泥，按照以下步骤：
⑸在低含油污泥中加入二氧化氯、过氧化氢、高锰酸盐、臭氧或Fenton作为氧化剂，添加的重量份之比为低含油污泥:氧化剂=1-2000:1，混合搅拌，搅拌时间为0.1-10小时，去除低含油污泥中的大部分石油和有机污染物；
⑹将步骤⑸处理后的污泥利用当地石油降解菌群好氧发酵，去除剩余的石油和有机污染物；
⑺将步骤⑹处理后的污泥进行沉淀，在沉淀物中加入凝聚剂和固化剂后挤压成型，形成产品2；或者
⑻将步骤⑹处理后的污泥进行沉淀，在沉淀物中加入含酚羟基-OH、羧基-COOH、甲氧基-OCH3或醇羟基-ROH的有机材料进行混合后进行造粒，形成产品1；
对于高含油的污泥，按照以下步骤：
⑼将高含油污泥进行沉淀，在沉淀物中加入水分调节剂、助燃剂、膨松软化剂，添加的重量份之比为泥浆: 水分调节剂:助燃剂:膨松软化剂=1:0.1-10:0.01-5:0.1-3，混合后造粒成型，然后进行微波干燥，将干燥后的颗粒进行过筛，筛下物重新进行造粒成型，筛上物形成产品3。
2.根据权利要求1所述的油田钻井污泥综合利用方法，其特征在于：所述的电极分离法所使用的阳电极和阴电极的大小为长1-1000cm、宽1-500cm；阴阳电极间的距离为1-2000cm；电流0.1-10A；电压0.001-240V；极分离时间0.1-10天；电极数量为2-2000个；电极排列方式为并列或串列。
3.根据权利要求1所述的油田钻井污泥综合利用方法，其特征在于：所述步骤⑵中的利用当地石油降解菌群好氧发酵包含如下步骤：
a) 筛选当地石油降解菌：把上面没有盖子的容器中装新鲜大米饭、玉米饭、小米饭、高粱饭或煮熟的土豆、地瓜、木瓜，高度为容器高度的2/3，上部中放置同等大小的铁丝网防止老鼠等动物吃掉食品，铁丝网上面再铺上纱布以防土壤颗粒掉入容器中，把装食品的容器填埋在当地土壤中，经过1-20天后，取出容器在实验室分离出源自当地的石油降解菌群，然后培养出石油降解菌原液；
b) 有机物质分解材料的制作：将载体材料与营养液按重量比1:1-1000的比例进行混合，然后将载体材料重量1-50倍的石油降解菌原液加入上述混合物中， 培养1-30天，期间通入空气，通气量为1-1000升/分·m3；所述的载体材料为具有一定硬度和孔隙的自然材料如方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石或人工材料；所述的营养液为含有氮磷钾成分水溶液，水中氮磷钾的比例为：氮:磷:钾=1-30:1-20:1-25；
c) 好氧发酵:将不含油的泥浆引入发酵池，所述发酵池的底部铺设通气管1-20根，通气管的一端与鼓风机相连，每根通气管在池内部分的管壁上每平方厘米设置1-80个出气孔，按照有机物质分解材料：不含油的泥浆=1:2-20000的体积比混合均匀，通气并搅拌1-30天，搅拌频率为1-7天搅拌1次，通气量为5-1000升/分·m3。
4.根据权利要求1所述的油田钻井污泥综合利用方法，其特征在于：所述步骤⑹中的利用当地石油降解菌群好氧发酵的步骤与步骤⑵中的利用当地石油降解菌群好氧发酵的步骤不同的是经过化学氧化法处理的低含油污泥和有机物质分解材料的体积比为：有机物质分解材料: 低含油污泥=1:2-20000，通气量为1-500升/分·m3，搅拌频率为1-10天搅拌1-3次。
5.根据权利要求1所述的油田钻井污泥综合利用方法，其特征在于：所述的含酚羟基-OH、羧基-COOH、甲氧基-OCH3或醇羟基-ROH的有机材料包括河流、湖泊的淤泥、腐植土、泥炭及完全腐熟好的有机肥。
6.根据权利要求1所述的油田钻井污泥综合利用方法，其特征在于：所述的固化剂包括水泥。
7.根据权利要求1所述的油田钻井污泥综合利用方法，其特征在于：所述的水分调节剂包括干燥木屑、干燥秸秆粉；所述的助燃剂为煤粉、植物纤维、草炭、木炭等当中的一种或几种组合；所述的膨松软化剂包括稻壳、落叶。
8.权利要求1所述的油田钻井污泥综合利用方法形成的产品1作为土壤改良剂在改良土壤、修复油田钻井及被石油污染土壤及园艺用培养土、林业苗圃培养土上的应用。
9.权利要求1所述的油田钻井污泥综合利用方法形成的产品2作为建筑材料、市政设施材料上的应用。
10.权利要求1所述的油田钻井污泥综合利用方法形成的产品3作为固体燃料的应用。
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