CN112093908A - 钻井固废生物降解装置及其集液收集再利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻井固废生物降解装置及其集液收集再利用方法，涉及油气勘探钻井固废生物降解处理领域。所述装置包括生物处理混合物层、清洁土壤层、植被层、降解堆放池、防渗膜、集液汇集管和导液管。所述降解堆放池的池底包括倾斜度为1％的沟槽、朝向沟槽倾斜度为2～3％的第一集液面和朝向沟槽倾斜度为2～3％的第二集液面。防渗膜完全覆盖降解堆放池上。管壁上设置有第一穿孔的集液汇集管安装在沟槽内且导液管一端与集液汇集管连接，另一端高出降解堆放池池面。所述方法使用上述装置并通过抽吸导液管中的集液喷洒于降解堆放池的表面来实现集液收集再利用。本发明的有益效果为：能够收集再利用集液且加快钻井固废的降解。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探钻井固废生物处理降解设施，具体来讲，涉及油气勘探钻井固废生物降解装置。
背景技术
油气勘探常规钻井过程中将产生大量的水基固体废弃物，通常称为钻井固废，西南油气田的钻井固废产生量一般为每米进尺0.3～0.4m3。这些钻井固废主要由钻屑、清掏钻井液罐及方井产生的废弃渣泥、废弃钻井液、废水处置时产生的渣泥以及除砂除泥器脱出的固废等组成，具有组分复杂，固相含量高、有机物含量高、pH较高、粘附性强、色度深、有害重金属较低等特点，处置不当会造成较大的环境污染。
水基钻井固废的生物处理土壤化利用已在川渝地区的西南油气田得到一定程度应用，同是也是目前国内外研究应用的方向。但由于钻井作业处于野外现场并且位置分散，加之钻井固废污染物含量较高，生物降解需较长时间，所以需在现场构建生物处理降解堆放池。为了使生物处理达到较好效果，需保持处理物处于一定的湿度范围(例如45～60％RH)。如果钻井固废含水率较高时，则需对生物降解堆放池中的处理物集液进行导流抽出。此集液含有生物降解菌珠，若能再利用于淋洗生物处理物(或称为生物处理混合物)则有利于生物降解效果。因此，设计构建一种实用经济且利于收集生物处理物集液的钻井固废生物降解堆放池是制成钻井现场大规模应用的基础，具必要性和重要意义。
现有技术中，公开号CN104086065B，公布日期2016年1月20日的发明专利公开了一种石油天然气钻井作业废弃泥浆微生物处理工艺，涉及石油天然气勘探钻井污染治理技术领域。该发明专利按照下述步骤实施处理工艺：a、准备一用于对废弃泥浆微生物进行处理的池子；b、在池子的底部铺设多根横管，横管上连接有竖管，横管上穿孔；c、在池子的底部铺设石子，石子的铺设厚度大于所述横管的管径；d、在石子的上方铺设一层无纺布；e、在无纺布的上方铺设沙子；f、在沙子上铺设已准备好的废弃泥浆混合物；g、在废弃泥浆混合物上覆盖自然土壤，并栽种植物。
该发明专利或存在以下不足：
1、降解堆放池子底部无坡度，集液难汇集，集液效果较差，并增加了收集难度；
2、横管及横管安装多，安装烦琐且不经济，并使集液难以收集；
3、降解堆放池需铺设的石子，无纺布和沙子既增加了工作量及投资费用，也占用了降解堆放池容积。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种钻井固废生物降解装置，包括生物处理混合物层、清洁土壤层、植被层、降解堆放池、防渗膜、集液汇集管以及导液管。其中，所述降解堆放池包括池壁以及池底，所述池底包括横向倾斜度为1％的沟槽、纵向朝向沟槽倾斜且倾斜度为2～3％的第一集液面、纵向朝向沟槽倾斜且倾斜度为2～3％的第二集液面。所述防渗膜覆盖在所述池底以及池壁上。所述生物处理混合物层被设置在所述降解堆放池中并通过所述防渗膜与所述池壁和池底隔绝接触。所述集液汇集管被安装在所述沟槽内并位于所述防渗膜上方，且所述集液汇集管的管壁上每隔5～10cm设置有至少1个孔径为0.5～1.5cm的第一穿孔。所述导液管的一端在所述沟槽最低处与所述集液汇集管的一端连接，所述导液管的另一端高出生物降解堆放池的池面5～8cm。
本发明另一方面提供了一种钻井固废生物降解装置集液收集再利用方法，包括以下步骤：a、构建所述降解装置的降解堆放池的池体；b、铺设防渗膜在降解堆放池上，需要完全覆盖池底和池壁；c、安装所述集液汇集管和所述导液管；d、将干降解菌种、锯末、干净土壤按照相关技术要求加入钻井固废混合物中并使用搅拌器充分搅拌形成生物处理混合物层；e、使用挖掘机将生物处理混合物层转移至降解堆放池内，转移过程避免破坏防渗膜；f、在填埋并平整好的生物处理混合物层上均匀铺设5～10cm厚的干净土壤构成清洁土壤层，并播撒草籽或种植季节性植物形成植被层；g、定期使用水泵将导液管中的集液抽吸出来并均匀喷洒于降解堆放池的表面上。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：降低了生物降解堆放池的厌氧区域；能够更好地汇集和收集并再利用生物降解堆放池的集液；能够加快生物处理物中液体流动速度，加快生物对处理污染物的降解，使混合物在更短的时间内达到国家标准要求，消除环境风险，实现再利用目的；能够减少降解堆放池的构建原材料以及工作量，节约构建投资成本，更经济实用；能够增大生物处理堆放量。
附图说明
图1示出了本发明的钻井固废生物降解装置的一个示例性实施例的俯视图；
图2示出了本发明的钻井固废生物降解装置的一个示例性实施例在图1的A-A处的剖面图；
图3示出了本发明的钻井固废生物降解装置的一个示例性实施例在图1的B-B处的剖面图。
图中标记：
1-降解堆放池，2-防渗膜，3-集液汇集管，4-导液管，5-生物处理混合物层，6-清洁土壤层，7-植被层
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的钻井固废生物降解装置及其集液收集再利用方法。
本文中，“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或具有严格的顺序性。
实施例1
在本发明的一个示例性实施例中，所述钻井固废生物降解装置包括生物处理混合物层、清洁土壤层、植被层、降解堆放池、防渗膜、集液汇集管以及导液管。
所述降解堆放池包括池壁以及池底，所述防渗膜(例如，防渗系数小于1×10-10cm/s的无纺土工布和/或高密度聚乙烯土工布)覆盖在所述池底以及池壁上，能够防止生物处理混合物层的浸出液(以下简称为集液)渗出降解堆放池。
所述生物处理混合物层被设置在所述降解堆放池中(例如，堆放在降解堆放池中)，并通过所述防渗膜隔绝与所述池壁和池底的接触。也就是说，所述生物处理混合物层虽然是堆放在降解堆放池中，但并未与降解堆放池产生直接接触。
所述池底包括横向倾斜度为0.5～1.5％(如，1％)的沟槽，使得沟槽中的集液能够汇集到沟槽的最低处。所述池底还包括纵向朝向沟槽倾斜且倾斜度为2～3％(如2.5％)的第一集液面和纵向朝向沟槽倾斜且倾斜度为2～3％(如2.5％)的第二集液面，使得池底的集液能够逐渐汇集到沟槽处。所述第一集液面与所述第二集液面可以设置为具有一样的倾斜度，也可以设置为具有不一样的倾斜度。
所述池壁可以具有60～80％(如，70％)的倾斜度，所述池壁与池底形成的夹角为钝角，也就是说，池壁是朝着增大降解堆放池的容积的方向倾斜的。进一步地，所述池壁在平行于沟槽方向的长度可以大于与沟槽相交方向的长度，能够更加有利于集液的汇集。
所述集液汇集管被安装在所述沟槽内并位于所述防渗膜上方，其管径为10～12cm(例如，11cm)，且所述集液汇集管的管壁上每隔5～10cm设置有至少1个孔径为0.5～1.5cm的第一穿孔，例如，在集液汇集管的管壁上每隔10cm设置有1个、2个或者3个孔径为1cm的第一穿孔。沟槽中的集液或者从第一集液面或第二集液面流向沟槽的集液能够通过所述第一穿孔进入集液汇集管，而生物处理混合物层中的固体成分几乎不能通过所述第一穿孔进入集液汇集管。
也就是说，降解堆放池中的集液在重力的作用和防渗膜的保护下逐渐汇集到降解堆放池的池底。因为池底的第一集液面和第二集液面均朝向沟槽倾斜，所以池底的集液逐渐汇集到池底的沟槽处，并通过所述第一穿孔汇集到集液汇集管中。因为沟槽具有0.5～1.5％(如，1％)的倾斜度且集液汇集管安装在沟槽中，所以集液汇集管也具有与沟槽相同的0.5～1.5％(如，1％)的倾斜度，这使得集液汇集管中的集液会逐渐汇集到集液汇集管的最低处，也可以说是沟槽的最低处。
所述导液管的一端在所述沟槽最低处与所述集液汇集管的一端连接，例如，通过在导液管的一端设置小弯头，在集液汇集管的一端设置大弯头的方式连接。
进一步地，导液管所述一端在靠近集液汇集管的一定长度的管壁上每隔5～10cm设置有至少1个孔径为0.5～1.5cm的第二穿孔，便于导流降解堆放池下部层的液体。例如，导液管所述一端在靠近集液汇集管的1m长的长度的管壁上每隔10cm设置有1个孔径为1cm的第二穿孔。再例如，导液管所述一端靠近集液汇集管的0.8m长的长度的管壁上每隔8cm设置有2个孔径为0.5cm的第二穿孔。
所述导液管的管径为15～20cm，例如15cm、16cm、17cm、18cm、19cm或20cm。
所述导液管的另一端高出生降解堆放池的池面5～8cm，也就是说，导液管的另一端高出降解堆放池池内的堆放物5～8cm，例如，6cm或7cm。能够防止地面雨水或地表径流通过导液管流入降解堆放池，影响降解效果。
本示例性实施例的具体实施方式包括以下步骤：
a、按照本示例性实施例上述结构构建好降解堆放池的池体；
b、铺设防渗膜铺设在降解堆放池上，需要完全覆盖池底和池壁；
c、按照本示例性实施例所述结构安装集液汇集管和导液管；
d、将干降解菌种、锯末、净土壤按照相关技术要求加入钻井固废混合物中并使用搅拌器充分搅拌形成生物处理混合物层；
e、使用挖掘机将生物处理混合物层转移至降解堆放池内，转移过程避免破坏防渗膜；
f、在填埋并平整好的生物处理混合物层上均匀铺设5～10cm干净土壤，播撒草籽或种植季节性植物；
g、定期使用水泵将导液管中的集液抽吸出来并均匀喷洒于降解堆放池表面上，以达到加快降解堆放池中液体流动，回收再利用生物处理混合物层的浸出液的目的。
实施例2
在本发明的一个示例性实施例中，如图1、图2和图3所示，钻井固废生物降解装置包括降解堆放池1、防渗膜2、集液汇集管3、导液管4、生物处理混合物层5、清洁土壤层6、以及植被层7。
所述降解堆放池1包括池壁以及池底。所述池底包括横向(如图1中的左右方向)设置的倾斜度为1％的沟槽、纵向(如图1中的上下方向)朝向沟槽倾斜且倾斜度为3％的第一集液面、纵向(如图1中的上下方向)朝向沟槽倾斜且倾斜度为3％的第二集液面。所述池壁具有60％的倾斜度，且与池底的夹角为钝角，也就是说，所述池壁是朝着增大降解堆放池容积的方向倾斜。在本示例性实施例中，降解堆放池与沟槽平行方向(如图1中的上下方向)的池壁的长度大于降解堆放池与沟槽相交方向(如图1中的左右方向)的池壁长度。
所述防渗膜2将池底和池壁均完全覆盖。
在本示例性实施例中，所述集液汇集管3为管径11cm的PVC管，所述导液管4为管径18cm的PVC管。
所述集液汇集管3安装在所述沟槽内，其一端(如图1和图2中的左端)与导液管4的一端(如图2和图3中的下端)通过大小弯头连接。所述集液汇集管3的管壁上每隔10cm设置有1个孔径为1cm的第一穿孔。
导液管4的所述一端(如图2和图3中的下端)靠近集液汇集管3的1m长的长度的管壁上每隔10cm设置有1个孔径为1cm的第二穿孔。所述导液管的另一端(如图2和图3中的上端)被配置为高于降解堆放池堆放物5～8cm，以防止地面雨水或地表径流通过导液管流入降解堆放池。
本示例性实施例的具体实施方式包括以下步骤：
a、按照本示例性实施例上述结构构建好降解堆放池1的池体；
b、铺设防渗膜2：将一层无纺土工布、一层高密度聚乙烯土工布和一层无纺土工布依次铺设在降解堆放池上，需要完全覆盖池底和池壁；
c、按照本示例性实施例所述结构安装集液汇集管3和导液管4；
d、将干降解菌种、锯末、净土壤按照相关技术要求加入钻井固废混合物中并使用搅拌器充分搅拌形成生物处理混合物层5；
e、使用挖掘机将生物处理混合物层5转移至降解堆放池1内，转移过程避免破坏防渗膜2；
f、在填埋并平整好的生物处理混合物层5上均匀铺设5～10cm厚的干净土壤构成清洁土壤层6，并播撒草籽或种植季节性植物形成植被层7；
g、定期使用水泵将导液管4中的集液抽吸出来并均匀喷洒于降解堆放池1的表面上。
综上所示，本发明的钻井固废生物降解装置及其集液收集再利用方法具有以下优点：生物处理混合物层的浸出液(集液)易于汇集、收集和导流出；能够不定期抽吸导液管中的集液并均匀喷洒于降解堆放池的表面，实现集液的可重复再利用；能使降解堆放池中生物处理混合物层保持在最佳的湿度范围内；能防止雨水与地表径流流入；能够加速生物处理混合物层中液体流动，加速生物对处理污染物的降解，能满足钻井现场钻井固废生物处置的要求。
尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
Claims (10)
1.一种钻井固废生物降解装置，包括生物处理混合物层、清洁土壤层和植被层，其特征在于，所述钻井固废生物降解装置还包括降解堆放池、防渗膜、集液汇集管以及导液管，其中，
所述降解堆放池包括池壁以及池底，所述池底包括横向倾斜度为0.5～1.5％的沟槽、纵向朝向沟槽倾斜且倾斜度为2～3％的第一集液面、纵向朝向沟槽倾斜且倾斜度为2～3％的第二集液面；
所述防渗膜覆盖在所述池底以及池壁上；
所述生物处理混合物层被设置在所述降解堆放池中并通过所述防渗膜与所述池壁和池底隔绝接触；
所述集液汇集管被安装在所述沟槽内并位于所述防渗膜上方，且所述集液汇集管的管壁上每隔5～10cm设置有至少1个孔径为0.5～1.5cm的第一穿孔；
所述导液管的一端在所述沟槽最低处与所述集液汇集管的一端连接，所述导液管的另一端高出生物降解堆放池的池面5～8cm。
2.根据权利要求1所述的钻井固废生物降解装置，其特征在于，所述池壁具有60～80％的倾斜度，且与所述池底形成的夹角为钝角。
3.根据权利要求1所述的钻井固废生物降解装置，其特征在于，所述池壁在平行于沟槽方向的长度大于与沟槽相交方向的长度。
4.根据权利要求1所述的钻井固废生物降解装置，其特征在于，所述防渗膜由防渗系数小于1×10-10cm/s的无纺土工布和/或高密度聚乙烯土工布构成。
5.根据权利要求1所述的钻井固废生物降解装置，其特征在于，所述集液汇集管的管径为10～12cm。
6.根据权利要求1所述的钻井固废生物降解装置，其特征在于，所述导液管的管径为15～20cm。
7.根据权利要求1所述的钻井固废生物降解装置，其特征在于，导液管所述一端靠近集液汇集管的预定长度的管壁上每隔5～10cm设置有至少1个孔径为0.5～1.5cm的第二穿孔。
8.根据权利要求1所述的钻井固废生物降解装置，其特征在于，所述集液汇集管与所述导液管通过大小弯头连接。
9.根据权利要求1所述的钻井固废生物降解装置，其特征在于，所述集液汇集管和所述导液管至少有一个为PVC管。
10.一种使用如权利要求1至9中任意一项所述的钻井固废生物降解装置的钻井固废生物降解装置集液收集再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、构建所述降解装置的降解堆放池的池体；
b、铺设防渗膜在降解堆放池上，需要完全覆盖池底和池壁；
c、安装所述集液汇集管和所述导液管；
d、将干降解菌种、锯末、干净土壤按照相关技术要求加入钻井固废混合物中并使用搅拌器充分搅拌形成生物处理混合物层；
e、使用挖掘机将生物处理混合物层转移至降解堆放池内，转移过程避免破坏防渗膜；
f、在填埋并平整好的生物处理混合物层上均匀铺设5～10cm厚的干净土壤构成清洁土壤层，并播撒草籽或种植季节性植物形成植被层；
g、定期使用水泵将导液管中的集液抽吸出来并均匀喷洒于降解堆放池的表面上。
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