CN111170522B - 一种海洋油田固废废物源头分类减量和资源化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海洋油田固废废物源头分类减量和资源化方法，该方法根据海洋油田固体废物的性质和资源化方向制定海洋油田特有的固体废物分类方法，将固体废物分为：可材料化废物、可堆肥化废物、可燃料化废物、可回收废物、有害废物和感染性废物。利用负压微振筛和固液分离减量后的钻井废物制作建材，利用空化减量后的生产废物和减量后热值高的生活垃圾通过微波热解制作锅炉的辅助燃料油和过滤器的辅助滤料，利用离心减量后的餐饮垃圾堆肥，有害废物和感染性废物严格包装后送往陆地做无害化处理。整个流程无二次污染产生，可最大程度的利用其中的有机组分，回收其中的无机组分，实现海洋油田固体废物最大效率的资源化和减量化。
Description
技术领域：
本发明属于海洋油田固体废物分类和处理领域，具体涉及一种海洋油田固体废物源头分类的方法、源头减量和资源化工艺。
背景技术：
随着海洋油田的产量和数量不断增长，开采和生产过程中产生的固体废物也随之增加，产生的环境问题也应引起高度的重视。由于海洋油田所处环境的特殊性，其运作方式不同于陆地油田，固体废物主要来源于钻井区域、生产区域和生活办公区域，种类繁多，现行的分类方法不仅会影响到后期的资源化处理，也会在源头造成相互污染，不利于固体废物的管理。所以需要根据海洋油田的特殊运行条件、产生固体废物的特性和资源化方向开展源头分类工作，有利于资源的回收与管理。
目前海洋油田产生的大量固体废物通过船舶运回陆地处理处置，大量固体废物会挤占船舶运输的空间，影响工具箱、设备和补给等运输，在海洋油田实现源头减量和资源化有着重要的意义，不仅最大程度的实现资源回收，而且大幅度地节约了油田开采和生产成本。
发明内容：
本发明的目的在于通过一种海洋油田固体废物源头分类减量和资源化处理方法来解决海洋油田在勘探、开发和生产过程中产生固体废物种类繁多、性质不一、运输能力有限的难题，不仅能够通过分类实施规范化管理，节约生产成本，而且能够大幅度回收固体废物其中有用资源服务于海洋油田的生产。实现了海洋油田固体废物的标准分类、减量化和资源化处理。
本发明提供了一种海洋油田固体废物源头分类规范方法，包括：
(1)钻井流程中产生的固体废物废弃钻井泥浆、废弃钻井岩屑、水泥混合物、压裂返排液和酸化返排液，其中酸化返排液属于有害液体废物，其他属于可材料化废物，经过源头减量处理后可用于制造建筑材料；
(2)生产流程中产生的固体废物废油、油泥和浮渣属于可燃料化废物，经过源头减量后通过微波热解回收燃料油、燃料气和残渣；含油工业垃圾属于有害固体废物；
(3)生活办公流程中产生固体废物中的餐饮垃圾属于可堆肥化废物，生活污水处理系统中的活性污泥或生物膜过滤系统反冲洗的活性污泥、废纸类和废塑料类垃圾属于可燃料化废物，硒鼓、废电池、废油漆桶和废灯管属于有害废物，过期药品和医疗废物属于感染性废物；废金属、废玻璃和废纺织品属于可回收废物；
(4)所述的可材料化废物中废弃钻井岩屑、水泥混合物和压裂返排液使用灰色的可材料化岩屑箱运输，废弃钻井泥浆经过源头减量后的固渣采用灰色的可材料化废渣箱运输，餐饮垃圾经过源头减量后使用黑褐色的可堆肥化废物箱运输，可燃料化废物直接在源头资源化处理，生活办公流程中的可回收废物使用绿色的可回收废物箱运输，钻井流程中的酸化返排液使用红色的有害液体废物罐运输，生产流程中的含油垃圾使用红色的有害固体废物箱运输，生活办公流程中的硒鼓、废电池、废油漆桶和废灯管使用分隔式的红色有害生活垃圾箱运输，过期药品和医疗废物使用橙色的感染性废物箱运输。
本发明还进一步提供了一种海洋油田固体废物源头减量处理方法，包括以下步骤：
(1)钻井流程中从井下返出的混合物进入固液分离系统，所述的固液分离系统包括负压微振筛设备、三相分离设备和两相离心机；废弃钻井岩屑干化后进入可材料化岩屑箱，废弃钻井泥浆、水泥混合物和压裂返排液经过三相分离设备，浮渣和沉渣依次进入两相离心机进一步脱水后装入可材料化废渣箱，污水进入生产水处理流程处理合格后回注；
所述的负压微振筛设备采用的是脉冲式负压分离原理，通过真空泵在泥浆岩屑混合物的下方形成负压区，负压的范围是负2bar至负10bar；负压微振筛设备起到均匀处理物并辅助固液分离，需要连接0.6MPa的气源；
所述的三相分离设备分为混合区、静置区、电解区、浮渣室和水室；加注的化学药剂破胶剂和絮凝剂在入口管线中加入，浓度范围分别为0.5-1.5％和0.1％；三相分离设备废气钻井泥浆与化学药剂在混合区充分混合进入静置区进行三相分离，水相进入电解区进一步净化，浮渣进入浮渣室后若含油小于3％，则再输送至两相离心机，水相进入水室再输送至生产水处理流程，沉渣相进入两相离心机进行渣水分离后与浮渣一起进入灰色的可材料化废渣箱；浮渣室中的浮渣含油量超过3％时，浮渣泵送至生产区油泥两相离心机分离后进入混合物，再经混合后进行热解处理；
(2)生产类固体废物进入油泥空化器，所述的空化器由定子和转子组成的立式设备，油泥进入空化器后转子通过高速旋转形成真空低压区，破坏废油、油泥和浮渣的乳化层稳定性，达到回收原油的目的；分离出的油水相泵输返回到生产流程中继续油水分离，回收原油，泥相进入两相离心机进一步脱水后进入混合器；
(3)生活垃圾中的餐饮垃圾投入小型甩干机甩干后进入可堆肥废物箱；生活污水的活性污泥或者生物膜的反冲洗污泥进入两相离心机进行泥水分离后，进入混合器。
所述两相离心机的转速为2800-3800r/min。
所述的破胶剂和絮凝剂的主要成分是聚合铁类、聚合铝铁类和聚硅酸盐类。
所述的空化器转子的转速在2500-3000r/min。
所述的小型甩干机为间歇性处理，设计处理量为500L。
进一步，本发明还提供了一种海洋油田固体废物资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)可材料化岩屑箱和可材料化废渣箱内的固体废物回收后用于水泥窑辅助材料；
(2)生活办公流程中的废纸和废塑料首先进入破碎设备，将废纸和废塑料破碎到粒径为0.5-1mm之间，再进入混合器与油泥和活性污泥充分混合后，进入干化设备，干化的热源来自锅炉设备，干化设备为内通蒸汽的桨叶式干化器，干化后进入热解设备，热解温度800-900℃，保持热解温度1-2h，在氮气条件下充分分解，产生的不凝气作为辅助燃料回用，冷凝的燃料油作为油田锅炉的辅助燃料使用，热解后的残渣作为辅助滤料回用于生产水处理系统中的过滤器。
上述海洋油田固体废物资源化处理方法方案中，优选，所述的破碎设备为剪切机，所述的热解设备为微波热解设备。
进一步，本发明还提供了一种海洋油田固体废物源头分类减量和资源化处理方法，该方法包括如下步骤：
(1)钻井流程实施过程中产生的岩屑和泥浆，固井过程中产生的水泥混合物以及压裂过程中产生的压裂返排液进入固液分离系统中的负压微振筛，负压的范围是负2bar至负10bar。干化后的废弃钻井岩屑进入灰色的可材料化岩屑箱，泥浆继续循环使用，最终的废弃钻井泥浆进入固液分离系统中的三相分离器，注入破胶剂和絮凝剂，依次通过混合区、静置区和电解区，浮渣进入浮渣室，水相进入水室，含油率小于3％的浮渣和沉渣依次进入两相离心机脱水，含水率80％的浮渣和沉渣进入灰色的可材料化废渣箱，水相进入油田的生产水处理系统做进一步处理后回注。可材料化岩屑箱和可材料化废渣箱中的固体废物通过船舶返回陆地后作为水泥窑的辅助材料制作水泥。含水率超过3％的浮渣泵送至生产区油泥两相离心机分离后进入混合物，再经混合后进行热解处理。
(2)生产流程实施过程中产生的废油、油泥和浮渣进入油泥空化器，该空化器由定子和转子组成的立式设备，油泥进入设备后转子通过高速旋转形成真空低压区，破坏废油、油泥和浮渣的乳化层稳定性，达到回收原油的目的。分离出的油水相泵输返回到生产流程中继续油水分离，回收原油，渣相进入两相离心机进一步脱水至85％后进入混合器。
(3)生活办公流程中产生的餐饮垃圾投入小型甩干机甩干后将含水率降低至80％后进入黑褐色的可堆肥化废物箱，甩干机甩出的水分进入生活污水处理系统。生活污水的活性污泥或者生物膜反冲洗的活性污泥进入两相离心机进行泥水分离后，含水率降低至80％，进入混合器。废纸和废塑料进入剪切器剪切值粒径为0.5-1mm之间，进入混合器。
(4)可燃料化固体废物进入混合器充分混合，再通过螺旋推送器进入干化器中，通过锅炉蒸汽干化，温度在100-120℃，干化后的固体废物低位热值提高至15MJ/kg以上，进入热解设备，热解温度800-900℃，保持热解温度1.5h，热解设备为微波热解设备，在氮气条件下充分分解，产生的不凝气作为辅助燃料回用，冷凝的燃料油作为油田锅炉的辅助燃料使用，热解后的残渣回用于生产水处理系统中的过滤器。
本发明一种海洋油田固体废物源头分类减量和资源化处理方法与现有技术相比，该方法根据海洋油田固体废物性质和资源化方向进行源头分类，使用不同的标识区分，并使用负压微振过滤设备、三相分离器、空化设备、破碎设备和甩干机实现钻井和生产固体废物的源头减量化，初步回收部分资源并大幅度减少运输体积。最后根据热值的大小将不同的固体废物热解，回收燃料油，热值低的餐饮废物和钻井固体废物减量后回到陆地进行建材资源化和肥料资源化。首次以海洋油田为整体，实现固体废物的源头分类方法以及减量化和资源化处理。
附图说明
图1为本发明海洋油田固体废物源头分类减量和资源化处理方法的流程图。
图中1-酸化返排液，2-废弃钻井岩屑，3-水泥混合物，4-压裂返排液，5-废弃钻井泥浆，6-含油垃圾，7-废油、油泥、浮渣，8-活性污泥，9-废纸和废塑料，10-餐饮垃圾，11-硒鼓、废电池、废油漆桶和废灯管，12-过期药品和医疗废物，13-废金属、废玻璃和废纺织品，14-负压微振筛，15-三相分离器，16-两相离心机A，17-油泥空化器，18-两相离心机B，19-混合器，20-干化器，21-微波热解设备，22-锅炉，23-两相离心机C，24-剪切机，25-甩干机，26-有害液体废物罐(红色)，27-可材料化岩屑箱(灰色)，28-可材料化废渣箱(灰色)，29-有害固体废物箱(红色)，30-可堆肥化废物箱(黑褐色)，31-有害生活垃圾箱(红色)，32-感染性废物箱(橙色)，33-可回收废物箱(绿色)。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明所提供的工艺方法及处理系统，但本发明并不因此而受到任何限制。
图1为本发明海洋油田固体废物源头分类减量和资源化处理方法的流程图。
如图1所示，钻井区域中产生的酸化返排液1属于危险废物直接进入红色的有害液体废物罐26,返回陆地选择有资质的企业处置，废弃钻井岩屑2从井筒中返出后直接进入负压微振筛14，真空度调整到负6bar(相对于大气压)，筛网根据返出废弃岩屑的粒径选择API120，经过固液分离后的岩屑依靠重力进入灰色的可材料化岩屑箱27。循环使用后的废弃钻井泥浆5泵送至三相分离器15，注入破胶剂1％和絮凝剂0.1％，固相泵送至两相离心机A16作进一步的脱水，转速2800r/min，渣相依靠重力进入灰色的可材料化废渣箱28，三相分离器15和两相离心机A16处理后的液相返回生产水处理流程处理合格后回注至地层。灰色的可材料化岩屑箱27和可材料化废渣箱28通过船舶返回陆地后作为辅助材料进行水泥窑协同处理。
生产区域中的含油垃圾6直接装入红色的有害固体废物箱29通过船舶运输返回陆地交予有资质的危废经营单位处置。废油、油泥、浮渣7泵送至空化器17进行物理破乳，转速调整到3000r/min，泥相泵送至两相离心机B18，转速3800r/min，固相通过螺旋输送器输送至混合器19，空化器17和两相离心机B18分离出的油水相泵送至原油处理流程回收原油组分。
生活办公区域的活性污泥8泵送至两相离心机C 23进行离心分离，转速3000r/min，分离后的固相通过螺旋输送器输送至混合器19，液相进入生产水处理系统处理合格后回注。废纸和废塑料9通过剪切机24，剪切至粒径为0.5-1.0mm之间后直接倒入混合器19。餐饮垃圾10倒入甩干机25后，将甩干机的转速调节到2300r/min进行脱水处理，固相倒入黑褐色的可堆肥化废物箱30，液相进入生活水处理系统。硒鼓、废电池、废油漆桶和废灯管11放入红色的有害生活垃圾箱31的相应隔间中，过期药品和医疗废物12进入橙色的感染性废物箱32，废金属、废玻璃和废纺织品13进入绿色的可回收废物箱33。可堆肥化废物箱30通过船舶回到陆地堆肥处理厂，有害生活垃圾箱31通过船舶回到陆地垃圾分类站对各隔间内的废物回收，橙色的感染性废物箱32通过船舶回到陆地有医疗废物处理资质的危废处理厂，可回收废物箱33通过船舶回到陆地垃圾分类站进一步分类回收。
混合器19综合了废油、油泥、浮渣7、活性污泥8和废纸、废塑料9预处理后的固体废物，通过搅拌器充分混合，搅拌速度1500r/min，通过螺旋输送器输送至干化器20，干化器的热源来自于锅炉22的蒸汽，气相进入油田的低压火炬系统，干化后的固相进入微波热解设备21加热温度至900℃，停留时间1.5h，热解气冷凝后进行油水分离，燃料油作为锅炉22的辅助燃料回用，水相进入生产水处理系统处理合格后回注，残渣作为生产水过滤器的辅助滤料回用，回用失效后进入红色的有害固体废物箱29。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种海洋油田固体废物源头分类、减量和资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）钻井流程实施过程中产生的岩屑和泥浆，固井过程中产生的水泥混合物以及压裂过程中产生的压裂返排液进入固液分离系统中的负压微振筛，控制负压范围是负2bar至负10bar；干化后的废弃钻井岩屑进入灰色的可材料化岩屑箱，泥浆继续循环使用，最终的废弃钻井泥浆进入固液分离系统中的三相分离设备，注入破胶剂和絮凝剂，依次通过混合区、静置区和电解区，浮渣进入浮渣室，水相进入水室，含油率小于3%的浮渣和沉渣依次进入两相离心机脱水，含水率80%的浮渣和沉渣进入灰色的可材料化废渣箱，水相进入油田的生产水处理系统做进一步处理后回注；可材料化岩屑箱和可材料化废渣箱中的固体废物通过船舶返回陆地后作为水泥窑的辅助材料制作水泥；含水率超过3%的浮渣泵送至生产区油泥两相离心机分离后进入混合器；
（2）生产流程实施过程中产生的废油、油泥和浮渣进入油泥处理器，所述的油泥处理器由定子和转子组成的立式设备，油泥进入设备后转子通过高速旋转形成真空低压区，破坏废油、油泥和浮渣的乳化层稳定性以回收原油；分离出的油水相泵输返回到生产流程中继续油水分离，回收原油，渣相进入两相离心机进一步脱水至85%后进入混合器；
（3）生活办公流程中产生的餐饮垃圾投入小型甩干机甩干后将含水率降低至80%后进入黑褐色的可堆肥化废物箱，甩干机甩出的水分进入生活污水处理系统；生活污水的活性污泥或者生物膜反冲洗的活性污泥进入两相离心机进行泥水分离后，含水率降低至80%，进入混合器；废纸和废塑料进破碎设备破碎至粒径为0.5-1mm之间，进入混合器；
（4）可燃料化固体废物进入混合器充分混合，再通过螺旋推送器进入干化器中，通过锅炉蒸汽干化，温度在100-120℃，干化后的固体废物低位热值提高至15MJ/kg以上，进入热解设备，热解温度800-900℃，保持热解温度1.5h，在氮气条件下充分分解，产生的不凝气作为辅助燃料回用，冷凝的燃料油作为油田锅炉的辅助燃料使用，热解后的残渣回用于生产水处理系统中的过滤器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两相离心机的转速为2800-3800r/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的破胶剂和絮凝剂的主要成分是聚合铁类、聚合铝铁类和聚硅酸盐类。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的油泥处理器转子的转速在2500-3000r/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的小型甩干机为间歇性处理，设计处理量为500L。
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