CN110746063A - 一种油泥砂无害化处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于含油固废处理技术和采油工程技术领域，具体涉及一种油泥砂无害化处理的方法。该方法具体包括以下步骤：(1)油泥砂的筛选；(2)激活剂的筛选；(3)反应条件的确定；(4)厌氧反应及甲烷气的收集；(5)废弃油藏的筛选；(6)厌氧反应后的油泥砂注入废弃油藏。与常规油泥砂处理相比，本发明具有回收能源甲烷气的优势，同时处理后的油泥砂注入油藏避免了外排造成环境污染，大幅降低了油泥砂处理成本；同时本发明处理的废弃油藏具有有效期长、投入产出比高、现场试验效果良好的优点，有效期大于3年，提高采收率达到10％以上，产甲烷气达到5.0×107m3以上，投入产出比达到1∶12以上。
Description
技术领域
本发明属于含油固废处理技术和采油工程技术领域，具体涉及一种油泥砂无害化处理的方法。
背景技术
油田产出液沉积物是伴随油田开发过程产生的含油固体废物，主要来源于联合站、采油作业现场和集输中的跑冒滴漏等，需要及时进行处置。现有的主导工艺有焚烧和调剖处理，占目前总处理量80％以上。由于焚烧处理成本高，增加企业经营压力，且该工艺不适于含水量高或含油量低等热值低的沉积物，导致该方法应用范围越来越小。调剖处理对注入体系和油藏都有较为严格的要求，主要适用于含砂量低的大罐底泥，而含沙量高、杂物多等沉积物不适合该工艺。油泥砂的生物无害化处置是利用生物的方法降解去除沉积物中石油烃污染物的技术，其主要原理是利用生物(特别指微生物)以石油烃为营养原料代谢生长，将石油烃转化为无害化的CO2和H2O的过程。这种技术能够彻底消除沉积物中的污染物，对环境没有任何毒害作用，处理成本较低。但传统的生物处理技术处理周期长，一般周期在两年以上，适应油泥砂范围小，只适合含油量低于5％的油泥砂，而且需要处理场地占用面积大。因此，亟需开发低成本、无害化高效处理技术。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足而提供一种油泥砂无害化处理与利用的方法。本发明将油泥砂在生物反应器中进行厌氧生化处理，一方面使油泥砂中的原油大量降解转化为甲烷气，另一方面培养的厌氧降解原油产甲烷菌群可以注入到油藏继续降解油藏中原油，从而实现原油地层内原位降粘和转化为甲烷气，从而提高油藏的产能。
本发明公开了一种油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)油泥砂的筛选
油泥砂的筛选，需要满足以下条件：(1)含油量＞10％、含水率＜30％、粒径＜100μm；(2)烃类氧化菌的菌浓＞1.0×102个/ml、产甲烷菌的菌浓＞1.0×102个/ml、互营菌的菌浓＞1.0×102个/ml。
所述的烃类氧化菌为沙雷氏菌、鞘氨醇单胞菌、节杆菌中的一种，所述的产甲烷菌为甲烷球菌、甲烷热杆菌、甲烷八叠球菌中的一种，所述的互营菌为厌氧脱硫杆菌或不动杆菌。
(2)激活剂的筛选
取油泥砂100g在厌氧瓶中进行厌氧培养，加入3-5ml激活剂，考察不同激活剂产甲烷的量，根据产甲烷量的大小优化出激活剂。
所述的激活剂为蔗糖1.0～3.0wt％、酵母粉0.2～0.3wt％、磷酸氢二钾0.05～0.08wt％、乙酸钠0.02～0.03wt％、维生素0.01～0.02wt％。
(3)反应条件的确定
在厌氧瓶中投加100g的油泥砂和3-5ml上述优化出激活剂进行厌氧培养，考察不同温度和反应时间产甲烷的量，根据产甲烷量的大小优化出油泥砂的最佳反应条件。
(4)厌氧反应及甲烷气的收集
将油泥砂和上述优化出的激活剂投加到厌氧生化反应装置中，反应条件为上述优化出的反应条件，收集甲烷气，并最终得到厌氧反应物后的油泥砂。
(5)废弃油藏的筛选
废弃油藏的筛选条件如下：油藏温度＜90℃、渗透率＞100×10-3μm2、地层水矿化度＜150000mg/L、原油粘度＜20000mPa·s、残余油饱和度小于30％、采出程度大于30％。
(6)厌氧反应后的油泥砂注入废弃油藏
将上述厌氧生化反应装置中厌氧反应后的油泥砂注入到废弃油藏中，同时配注激活剂溶液，关井培养120-180d，开井生产，监测废弃油藏的产油量和产甲烷气量。
本发明不同于传统的油泥砂生物降解处理以好氧降解为主，降解后原油转化为二氧化碳和水，本发明方法以厌氧生物降解方式为主，可以实现油泥砂原油转化为甲烷气进行资源化回收；同时在生化反应器中降解培养了大量具有降解原油产甲烷气功能的菌群，将该菌群注入废弃油藏中继续降解油藏中原油，实现原油地层内原位降粘和转化为甲烷气，提高油藏原油的采收率和甲烷气产量。同时实现了油泥砂的无害化处理。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)施工工艺简单，设备安装简单方便，耗能低；
(2)与常规油泥砂处理相比，本发明具有回收能源甲烷气的优势，同时处理后的油泥砂注入油藏避免了外排造成环境污染，大幅降低了油泥砂处理成本；
(3)本发明处理的废弃油藏具有有效期长、投入产出比高、现场试验效果良好的优点，有效期大于3年，提高采收率达到10％以上，产甲烷气达到5.0×107m3以上，投入产出比达到1∶12以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述：
实施例1：
胜利油田某联合站G21油泥砂的性质如下：含油15.3％，含水20.5％，平均粒径80μm，油泥砂中沙雷氏菌的菌浓2.0×102个/ml、甲烷球菌的菌浓1.0×103个/ml、厌氧脱硫杆菌的菌浓1.0×103个/ml。
胜利油田某废弃油藏L35，油藏温度75℃、渗透率1200×10-3μm2、地层水矿化度78525mg/L、原油粘度1256mPa·s、残余油饱和度25.6％、采出程度35.3％。
利用本发明的方法对联合站G21油泥砂进行无害化处理并应用于废弃油藏L35用来提高废弃油藏的产油量和产烷气量，具体步骤如下：
(1)油泥砂的筛选
联合站G21油泥砂的性质如下：含油15.3％，含水20.5％，平均粒径80μm，油泥砂中沙雷氏菌的菌浓2.0×102个/ml、甲烷球菌的菌浓1.0×103个/ml、厌氧脱硫杆菌的菌浓1.0×103个/ml。满足本发明的筛选要求。
(2)激活剂的筛选
取联合站G21油泥砂100g在厌氧瓶中进行厌氧培养，加入3ml激活剂，考察不同激活剂产甲烷的量，检测结果见表1，根据产甲烷量的大小优化出激活剂。
表1不同激活剂处理联合站G21油泥砂产气量检测结果
从表1可以看出：第5组实验产生的甲烷气量最大为78ml，因此，筛选出的激活剂为蔗糖2.0wt％、酵母粉0.2wt％、磷酸氢二钾0.08wt％、乙酸钠0.02wt％、维生素0.01wt％。
(3)反应条件的确定
在厌氧瓶中投加100g的联合站G21油泥砂和3ml上述优化出激活剂(蔗糖2.0wt％、酵母粉0.2wt％、磷酸氢二钾0.08wt％、乙酸钠0.02wt％、维生素0.01wt％)进行厌氧培养，考察不同温度和反应时间产甲烷的量，见表2，根据产甲烷量的大小优化出油泥砂的最佳反应条件。
表2不同反应条件下联合站G21油泥砂产气量检测结果
从表2可以看出：第6组实验产生的甲烷气的量最大78ml，因此，确定的最佳反应条件为反应温度50℃、反应时间10h。
(4)厌氧反应及甲烷气的收集
将联合站G21油泥砂和上述优化出的激活剂(蔗糖2.0wt％、酵母粉0.2wt％、磷酸氢二钾0.08wt％、乙酸钠0.02wt％、维生素0.01wt％)投加到厌氧生化反应装置中，反应条件为反应温度50℃、反应时间10h，共收集甲烷气1.2×107m3，并最终得到厌氧反应物后的油泥砂120m3。
(5)废弃油藏的筛选
废弃油藏L35的油藏温度75℃、渗透率1200×10-3μm2、地层水矿化度78525mg/L、原油粘度1256mPa·s、残余油饱和度25.6％、采出程度35.3％，符合本发明的筛选标准。
(6)厌氧反应后的油泥砂注入废弃油藏
将上述厌氧生化反应装置中厌氧反应后的油泥砂120m3注入到废弃油藏L35中，同时配注激活剂溶液(蔗糖2.0wt％、酵母粉0.2wt％、磷酸氢二钾0.08wt％、乙酸钠0.02wt％、维生素0.01wt％)100m3，关井培养120d，开井生产，监测废弃油藏L35的产油量和产甲烷气量。
现场效果评价：废弃油藏L35的产油量和产甲烷气量分别3.2×104t、6.5×107m3，提高采收率15.6％，有效期为4.5年，投入产出比达到1：15.2，试验效果良好。
实施例2：
胜利油田某联合站G45油泥砂的性质如下：含油17.2％，含水22.3％，平均粒径50μm，油泥砂中节杆菌的菌浓1.0×103个/ml、甲烷八叠球菌的菌浓2.0×103个/ml、不动杆菌的菌浓2.0×102个/ml。
胜利油田某废弃油藏AR5，油藏温度70℃、渗透率1500×10-3μm2、地层水矿化度12568mg/L、原油粘度2562mPa·s、残余油饱和度27.2％、采出程度32.5％。
利用本发明的方法对联合站G45油泥砂进行无害化处理并应用于废弃油藏AR5用来提高废弃油藏的产油量和产烷气量，具体步骤如下：
(1)油泥砂的筛选
联合站G45油泥砂的性质如下：含油17.2％，含水22.3％，平均粒径50μm，油泥砂中节杆菌的菌浓1.0×103个/ml、甲烷八叠球菌的菌浓2.0×103个/ml、不动杆菌的菌浓2.0×102个/ml。满足本发明的筛选要求。
(2)激活剂的筛选
取联合站G45油泥砂100g在厌氧瓶中进行厌氧培养，加入4ml激活剂，考察不同激活剂产甲烷的量，检测结果见表3，根据产甲烷量的大小优化出激活剂。
表3不同激活剂处理联合站G45油泥砂产气量检测结果
从表3可以看出：第6组实验产生的甲烷气量最大为85ml，因此，筛选出的激活剂为蔗糖3.0wt％、酵母粉0.3wt％、磷酸氢二钾0.05wt％、乙酸钠0.02wt％、维生素0.02wt％。
(3)反应条件的确定
在厌氧瓶中投加100g的联合站G45油泥砂和4ml上述优化出激活剂(蔗糖3.0wt％、酵母粉0.3wt％、磷酸氢二钾0.05wt％、乙酸钠0.02wt％、维生素0.02wt％)进行厌氧培养，考察不同温度和反应时间产甲烷的量，见表4，根据产甲烷量的大小优化出油泥砂的最佳反应条件。
表4不同反应条件下联合站G45油泥砂产气量检测结果
从表4可以看出：第2组实验产生的甲烷气的量最大108ml，因此，确定的最佳反应条件为反应温度30℃、反应时间10h。
(4)厌氧反应及甲烷气的收集
将联合站G45油泥砂和上述优化出的激活剂(蔗糖3.0wt％、酵母粉0.3wt％、磷酸氢二钾0.05wt％、乙酸钠0.02wt％、维生素0.02wt％)投加到厌氧生化反应装置中，反应条件为反应温度30℃、反应时间10h，共收集甲烷气1.5×107m3，并最终得到厌氧反应物后的油泥砂200m3。
(5)废弃油藏的筛选
废弃油藏AR5的油藏温度70℃、渗透率1500×10-3μm2、地层水矿化度12568mg/L、原油粘度2562mPa·s、残余油饱和度27.2％、采出程度32.5％，符合本发明的筛选标准。
(6)厌氧反应后的油泥砂注入废弃油藏
将上述厌氧生化反应装置中厌氧反应后的油泥砂200m3注入到废弃油藏AR5中，同时配注激活剂溶液(蔗糖3.0wt％、酵母粉0.3wt％、磷酸氢二钾0.05wt％、乙酸钠0.02wt％、维生素0.02wt％)150m3，关井培养150d，开井生产，监测废弃油藏AR5的产油量和产甲烷气量。
现场效果评价：废弃油藏AR5的产油量和产甲烷气量分别5.3×104t、7.5×107m3，提高采收率18.2％，有效期为5年，投入产出比达到1∶17.0，试验效果良好。
实施例3：
胜利油田某联合站D5油泥砂的性质如下：含油19.2％，含水22.3％，平均粒径60μm，油泥砂中鞘氨醇单胞菌的菌浓2.0×102个/ml、甲烷热杆菌的菌浓2.0×103个/ml、厌氧脱硫杆菌菌浓2.0×103个/ml。
胜利油田某废弃油藏M25，油藏温度82℃、渗透率500×10-3μm2、地层水矿化度32567mg/L、原油粘度985mPa·s、残余油饱和度21.3％、采出程度31.5％。
利用本发明的方法对联合站D5油泥砂进行无害化处理并应用于废弃油藏M25用来提高废弃油藏的产油量和产烷气量，具体步骤如下：
(1)油泥砂的筛选
联合站D5油泥砂的性质如下：含油19.2％，含水22.3％，平均粒径60μm，油泥砂中鞘氨醇单胞菌的菌浓2.0×102个/ml、甲烷热杆菌的菌浓2.0×103个/ml、厌氧脱硫杆菌的菌浓2.0×103个/ml。满足本发明的筛选要求。
(2)激活剂的筛选
取联合站D5油泥砂100g在厌氧瓶中进行厌氧培养，加入5ml激活剂，考察不同激活剂产甲烷的量，检测结果见表5，根据产甲烷量的大小优化出激活剂。
表5不同激活剂处理联合站D5油泥砂产气量检测结果
从表5可以看出：第2组实验产生的甲烷气量最大为85ml，因此，筛选出的激活剂为蔗糖2.0wt％、酵母粉0.3wt％、磷酸氢二钾0.06wt％、乙酸钠0.03wt％、维生素0.02wt％。
(3)反应条件的确定
在厌氧瓶中投加100g的联合站D5油泥砂和5ml上述优化出激活剂(蔗糖2.0wt％、酵母粉0.3wt％、磷酸氢二钾0.06wt％、乙酸钠0.03wt％、维生素0.02wt％)进行厌氧培养，考察不同温度和反应时间产甲烷的量，见表6，根据产甲烷量的大小优化出油泥砂的最佳反应条件。
表6不同反应条件下联合站D5油泥砂产气量检测结果
从表6可以看出：第4组实验产生的甲烷气的量最大98ml，因此，确定的最佳反应条件为反应温度40℃、反应时间10h。
(4)厌氧反应及甲烷气的收集
将联合站D5油泥砂和上述优化出的激活剂(蔗糖2.0wt％、酵母粉0.3wt％、磷酸氢二钾0.06wt％、乙酸钠0.03wt％、维生素0.02wt％)投加到厌氧生化反应装置中，反应条件为反应温度40℃、反应时间10h，共收集甲烷气1.8×107m3，并最终得到厌氧反应物后的油泥砂360m3。
(5)废弃油藏的筛选
废弃油藏M25的油藏温度82℃、渗透率500×10-3μm2、地层水矿化度32567mg/L、原油粘度985mPa·s、残余油饱和度21.3％、采出程度31.5％，符合本发明的筛选标准。
(6)厌氧反应后的油泥砂注入废弃油藏
将上述厌氧生化反应装置中厌氧反应后的油泥砂360m3注入到废弃油藏M25中，同时配注激活剂溶液(蔗糖2.0wt％、酵母粉0.3wt％、磷酸氢二钾0.06wt％、乙酸钠0.03wt％、维生素0.02wt％)180m3，关井培养180d，开井生产，监测废弃油藏M25的产油量和产甲烷气量。
现场效果评价：废弃油藏M25的产油量和产甲烷气量分别5.0×104t、9.2×107m3，提高采收率19.2％，有效期为6年，投入产出比达到1∶18.5，试验效果良好。
Claims (11)
1.一种油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)油泥砂的筛选；
(2)激活剂的筛选；
(3)反应条件的确定；
(4)厌氧反应及甲烷气的收集；
(5)废弃油藏的筛选；
(6)厌氧反应后的油泥砂注入废弃油藏。
2.根据权利要求1所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的油泥砂的筛选，需要满足以下条件：(1)含油量＞10％、含水率＜30％、粒径＜100μm；(2)烃类氧化菌的菌浓＞1.0×102个/ml、产甲烷菌的菌浓＞1.0×102个/ml、互营菌的菌浓＞1.0×102个/ml。
3.根据权利要求2所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的烃类氧化菌为沙雷氏菌、鞘氨醇单胞菌、节杆菌中的一种。
4.根据权利要求2所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的产甲烷菌为甲烷球菌、甲烷热杆菌、甲烷八叠球菌中的一种。
5.根据权利要求2所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的互营菌为厌氧脱硫杆菌或不动杆菌。
6.根据权利要求1所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的激活剂的筛选，具体步骤如下：取油泥砂100g在厌氧瓶中进行厌氧培养，加入3～5ml激活剂，考察不同激活剂产甲烷的量，根据产甲烷量的大小优化出激活剂。
7.根据权利要求1或6所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的激活剂为蔗糖1.0～3.0wt％、酵母粉0.2～0.3wt％、磷酸氢二钾0.05～0.08wt％、乙酸钠0.02～0.03wt％、维生素0.01～0.02wt％。
8.根据权利要求1所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的反应条件的确定，具体步骤如下：在厌氧瓶中投加100g的油泥砂和3～5ml上述优化出激活剂进行厌氧培养，考察不同温度和反应时间产甲烷的量，根据产甲烷量的大小优化出油泥砂的最佳反应条件。
9.根据权利要求1所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的厌氧反应及甲烷气的收集，具体步骤如下：将油泥砂和上述优化出的激活剂投加到厌氧生化反应装置中，反应条件为上述优化出的反应条件，收集甲烷气，并最终得到厌氧反应物后的油泥砂。
10.根据权利要求1所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的废弃油藏的筛选，具体的筛选条件如下：油藏温度＜90℃、渗透率＞100×10-3μm1、地层水矿化度＜150000mg/L、原油粘度＜20000mPa·s、残余油饱和度小于30％、采出程度大于30％。
11.根据权利要求1所述的油泥砂无害化处理的方法，其特征在于，所述的厌氧反应后的油泥砂注入废弃油藏，具体步骤如下：将上述厌氧生化反应装置中厌氧反应后的油泥砂注入到废弃油藏中，同时配注激活剂溶液，关井培养120～180d，开井生产，监测废弃油藏的产油量和产甲烷气量。
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