[发明专利]用于化石燃料开采站的废物处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于化石燃料开采站的废物处理方法。

背景技术

化石燃料开采站，例如油井和用于石油、天然气以及其它化石燃料勘探的钻井场地，通常位于偏远地区的陆地或海上。此外，石油勘探将继续在具有挑战性的偏远地区进行，例如北极和南极。

除了开采化石燃料之外，一些化石燃料的开采过程中会产生废物流，而其中至少一部分废物流含有高热值的材料。例如，钻井过程需要钻井液冲洗在钻井孔的钻井岩屑并将钻井岩屑保持在悬浮状态。常见的钻井液包括基于石油产品(例如柴油)的油基钻井液(OBMs)和基于合成油的合成油基钻井液(SBMs)。钻井液和钻井岩屑是需要处理的副产品。钻井液可被循环至一定程度，但是有必要处理不可再循环的钻井液和被钻井液污染的钻井岩屑。海上钻井站的钻井岩屑和钻井液的常规处理方法包括将这些废物排放到海底、重新注入钻井或运输至陆地进行填埋处理。陆上钻井站的钻井液和钻井岩屑则采用填埋处理。但是，现有的处理方法可能对环境造成危害。

强化采油回收(EOR)过程是化石燃料开采过程中另一个会产生含有高热值材料废物流的过程。EOR是一种通过将流体注入油田中来采收油田中更大比例的油的方法。一种常见的方法是聚合物驱油，将水和聚合物的混合液注入油田以将油驱向生产井，从生产井孔中开采的流体是含有聚合物的油和采出水(例如从生产井产生的副产物水)的混合物。油可以与采出水分离，在一些情况下，还可以分离出一部分水用于再利用(例如重新注入油田)。然而，剩余的采出水必须处理。由于采出水中含有高含量(通常200ppm～1000ppm，或者200mg/kg～1000mg/kg)的聚合物，因此将采出水排放至海水中(海上油田开采站)或将其在蒸发池(陆上油田开采站)中蒸发的方法是不理想和/或违反环境法规的。

化石燃料开采站通常位于世界的偏远地区，因此处理这些高热值材料是困难和/或高成本的。

有鉴于此，确有必要提供一种用于化石燃料开采站的废物处理方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于化石燃料开采站的废物处理方法，其包括以下步骤：处理化石燃料开采过程中生成的开采废物，将其转化为具有比开采废物更高热值的一级废物；将一级废物和二级废物混合成热解原料，二级废物的热值比一级废物低；在热解单元中将热解原料热解获得热解炭；以及在气化单元中将热解炭气化，形成合成气和灰分。

所述一级废物为高热值废物，所述二级废物为低热值废物，所述一级废物的热值比所述二级废物的热值高。

将高热值废物和低热值废物混合可以调节获得的热解原料的总热值，使其在热解和气化过程中可以被处理。将高热值废物与低热值废物混合还可以使低热值废物在自持性热解和气化过程中被处理，并且可调节热解原料的含水量。

高热值废物，例如一级废物，具有大于30兆焦耳/千克(MJ/kg)的热值(CV)。低热值废物，例如二级废物，包括人类和/或消费者废物，具有小于20MJ/kg的热值，例如具有10MJ/kg～20MJ/kg的热值。

热解原料可以是泥浆形式。

处理开采废物包括干燥开采废物，废物处理方法还包括将混合后的一级废物和二级废物进行干燥。干燥可以在干燥器中进行，干燥器可以是真空干燥器。

化石燃料开采过程可以是石油和/或天然气的开采过程。

化石燃料开采过程是强化采油过程，开采废物包括强化采油过程中的采出水。强化采油过程包括聚合物驱油，采出水中含有聚合物。在聚合物驱油中，长链聚合物分子与水混合后注入油田，增加水的粘度，从而降低水/油迁移率，使得水和聚合物的混合物能有效地驱动油向生产井移动。

采出水中聚合物含量为200ppm～1000ppm或200mg/kg～1000mg/kg。

化石燃料开采过程中可以产生含有油和采出水的回收流体，采出水是油分离过程中产生的废物，油分离过程中石油从采出水中分离。

采出水处理过程包括从采出水中沉淀和分离固体。可以通过调节采出水的pH将固体沉淀。从采出水中沉淀固体还可用电凝法。分离过程可以在沉降槽中进行。此外，还可以使用分离装置进行分离，分离装置包括一个或多个旋风分离器、过滤器和/或离心机。

化石燃料开采过程可以为钻井过程，例如用于石油和/或天然气开采井的钻井过程，开采废物可以包括钻井岩屑和钻井液。石油和/或天然气开采井的钻井过程可以是钻井孔的钻井过程(即在该过程中不开采石油或天然气)。钻井液为油基钻井液(OBM)。油基钻井液具有优于其它类型钻井液的优点，尤其是油基钻井液可用于增强钻井过程的渗透速率。