微生物降解技术处理含油钻屑的应用研究.docx
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微生物降解技术处理含油钻屑的应用研究
微生物降解技术处理含油钻屑
的应用研究
立项建议书
四川仁智石化科技有限责任公司
2016年2月
一、项目概述
（一）研究领域
本研究属于油基钻屑的微生物处理技术与应用研究开发领域。
（二）目的意义
随着我国对环境保护、安全的要求加强，解决油基钻井岩屑的无害化、资源化利用问题已经成为油气工业清洁生产与可持续发展面临的新课题。
到目前为止，还没有成熟的技术能够将钻屑中的油类物质完全降解，国内外普遍采用的物化处理方法大都存在处理费用高昂、二次污染严重、普适性差等系列问题。
因此开发新型高效的油基钻屑的微生物处理技术与应用研究，对保障页岩气田勘探开发的正常进行、保护气田安全、绿色、和谐的可持续生产具有非常重要意义。
本项目的实施开发出一套完整的页岩气油基钻屑的微生物处理技术与应用体系，实现社会效益、经济效益与环境效益的统一，项目立项意义重大。
（三）相关研究内容
针对页岩气油基钻屑含油（柴油和白油）量高，传统物化处理技术工艺复杂、处理成本高、二次污染严重的难题，本项目拟采用微生物降解法对油基钻屑进行处理。
微生物处理技术主要是利用微生物及其它生物的生理活动，将有毒有害的长链烃类物质或有机高分子油类物质降解成为环境可接受的低分子、水和二氧化碳等无害物，以实现对页岩气油基钻屑中油类物质的低成本、无害化处理。
1、高效降解油类功能菌的选育。
从油基长期污染胁迫的土壤、污泥和污水等典型生境中，分离筛选能高效降解油类的微生物菌种或菌系，作为构建生物处理油基钻屑的功能菌种。
2、微生物处理油基钻屑的条件参数。
对分离筛选的高效油类降解菌种或菌系，在实验室小试基础上，从投加量、载体材料、pH、营养物质、温度、降解时间、需氧量等因素系统考察功能菌种或菌系对油基钻屑中油类物质的最佳降解工艺参数，为油基钻屑微生物处理技术构建提供理论依据。
3、油基钻屑的微生物处理工艺及适配装置研发。
以高效降解油类的微生物菌种或菌系为核心，在实验室对微生物处理油基钻屑的条件优化的基础上，拟采用生物堆肥法和生物反应器法对油基钻屑进行放大试验，系统评价木屑、农作物秸秆等微生物载体、通氧量、含水率以及生物热对降解效率的影响效果。
通过放大试验，最终构建出适宜规模化应用的油基钻屑的微生物处理工艺及适配装置。
4、油基钻屑的微生物处理技术适用性评价。
从技术可靠性、降解效果稳定性、操作简易性、环境适应性、清洁性和经济性等方面对油基钻屑的微生物处理技术进行系统评价，确定技术的适用性，构建以功能菌为核心的油基钻屑的微生物处理技术体系。
5、油基钻屑的微生物处理技术应用示范
在适用性评价的基础上，选取示范点，开展示范工程设计、调试及工程化应用等研究，对工艺进行技术验证，获得工程化应用数据，返馈数据，对油基钻屑的微生物处理技术进一步优化，突破技术关键，打通工艺路线，构建适于工程化应用的油基钻屑的微生物处理技术体系。
（四）技术路线
项目研究技术路线见图1：
（五）创新性
1、理论创新
本项目以微生物代谢转化油类物质为主线，利用微生物及其它生物的生理活动，将有毒有害的长链烃类物质或有机高分子油类物质降解成为环境可接受的低分子、水和二氧化碳等无害物，以实现对油基钻屑中油类物质的低成本、无害化处理。
本项目研究思路和研究方法为应用生物技术处理页岩气油基钻屑类污染物提供了一全新理论。
2、应用创新
本项目的实施由专业科研研究所、油服企业联合开展，研究所负责技术的研发，企业负责技术成果的示范和推广，成果将以“技术+资本+公司”的模式进行，研究所开发的技术和产品拥有自主的知识产权，可通过技术转让、技术入股等形式、企业以资本投入入股的形式，按现代企业制度建立为集科、工、贸为一体的股份制企业，进行规模化生产，实现技术成果的快速转化。
3、技术创新
本项目在选育高效油类降解功能菌种的基础上，对功能菌种降解条件进行系统评价，弄清其最佳工艺参数；在获得功能菌种最佳降解工艺参数的基础上，采用生物堆肥法和生物反应器法对油基钻屑处理进行放大试验，系统评价木屑、农作物秸秆等微生物载体、通氧量、含水率以及生物热对油基钻屑中油类物质的降解效率的影响，构建出适宜规模化应用的油基钻屑的微生物处理工艺及适配装置；从应用可靠性、降解效果稳定性、操作简易性、环境适应性、清洁性和经济性等方面对页岩气油基钻屑的微生物处理技术进行系统评价，确定技术的适用性；最后进行工程化验证，构建适于工程化应用的页岩气油基钻屑的微生物处理技术体系。
三、项目的技术考核内容和考核指标。
本项目以“高效降解油类功能菌种选育→适配工艺开发→适用性评价→应用示范”为研究开发主线，通过系统研究和应用示范验证，开发出一套完整的页岩气油基钻屑的微生物处理技术与应用体系，解决页岩气油基钻屑生物无害化处理的共性关键技术和制约因素，形成具有自主知识产权关键技术和新型工艺，为我国页岩气产业安全、绿色、和谐的可持续发展提供技术支撑。
项目预期达到以下技术考核内容和考核指标。
1）选育出高效降解油基钻屑中油类物质的功能菌株3-5株，菌系2-3组；
2）开发出以生物堆肥法处理页岩气油基钻屑的微生物处理工艺1套；
3）微生物降解页岩气油基钻屑后的含油量为3-5%，达到现场绿化土标准；
4）建设油基钻屑的微生物处理技术中试应用示范1处，并稳定运行30d以上；
5）申请相关专利2-3项，发表论文2-5篇。
四、项目的经济效益、社会效益考核内容和考核指标。
1、资金来源情况
本项目属于页岩气油基钻屑的微生物处理技术与应用项目，实施过程中，四川省科技厅资助专项经费30万元，项目单位自筹相关经费30万。
2、项目完成时的产值情况
通过本项目的实施，开发以以功能菌为核心的油基钻屑的微生物处理技术体系，并在建立1处平均日处理油基钻屑0.2-0.5吨的中试示范工程，稳定运行30d以上，把研发的技术在页岩气钻探内进行示范推广。
3、技术市场规模与发展前景
随着我国对环境保护、安全的要求加强，解决页岩气油基钻井岩屑的无害化、资源化利用问题已经成为油气工业清洁生产与可持续发展面临的新课题。
到目前为止，还没有成熟的技术能够将钻屑中的油类物质完全降解，国内外普遍采用的物化处理方法大都存在处理费用高昂、二次污染严重、普适性差等系列问题。
本项目以页岩气油基钻屑的微生物处理技术开发与示范为主线，通过系统研究，开发出一套完整的油基钻屑的微生物处理技术与应用体系，对于企业来讲一方面有助于拥有新的技术储备、在油气作业中占有技术市场，提高企业核心竞争力，另一方面企业通过新技术的市场转让和政策扶持，带来一定的经济效益，真正实现社会效益、经济效益与环境效益的统一，对保障页岩气产业安全、绿色、和谐的可持续生产具有非常重要意义，其市场前景巨大。
目前，我国页岩气产业发展迅速，为实现“十二五”末我国页岩气产量目标，我国每年页岩气钻井量要超过100口，每口井按产生200立方油基钻屑计算，每年产生钻井液2万立方，如果本项目开发的页岩气油基钻屑的微生物处理技术用于处理20%的油基钻屑量，每年可处理油基钻屑4000立方，按目前焚烧处理价格每立方5000元计算，需花费2000万元，用本项目技术处理仅为焚烧处理价格的20%，可节约处理费用约1600万元，同时本技术也可以辐射应用到页岩油钻屑处理中，经济效益非常可观。
4、人才培养、论文发表和研究报告等情况
1）通过本项目的研究，拟培养研究生2名，技术人员2名；
2）发表论文2-5篇，形成研究报告1份。
5、公益性贡献和价值
油基钻屑含有大量的苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭的有毒致癌物质，成分十分复杂。
油基钻屑直接排放将对环境产生以下几个方面的影响：
油基钻屑中的有机污染物污染地表水和地下水资源；油基钻屑中的石油类物质长期滞留于土壤中将抑制植物的生长和土壤微生物的繁殖；油基钻屑中的高浓度可溶性盐会造成周围土壤硬化，减少土壤肥力；油基钻屑中含有大量的铜、铅、铬等重金属离子，进入土壤后被作物吸收，最终通过食物链进入人体，危害人体健康。
因此开展页岩气油基钻屑的微生物处理技术开发，有着巨大的社会效益。
五、预期成果形式和预期专利形式。
1、预期成果形式
新工艺、新方法、新专利、研究报告、论文
2、预期专利形式
发明专利、实用新型专利
3、具体描述
1）新工艺与新方法：
以生物堆肥法处理页岩气油基钻屑的微生物处理工艺；
2）新专利：
主要涉及油基钻屑的微生物处理工艺技术、高效降解油基钻屑中油类物质的功能菌剂方面；
3）论文：
主要涉及新工艺新方法的开发研究等方面；
4）研究报告：
就项目涉及的实验过程、试验取得的研究成果和示范运行数据进行总结。
六、计划进度和阶段目标。
2014年1月-2014年6月：
进度：
完成项目工作总体安排，实施方案的编制等。
目标：
1套实施方案编制。
2014年7月-2014年12月：
进度：
完成高效降解油类功能菌的选育。
目标：
选育出高效降解油基钻屑中油类物质的功能菌株3-5株，菌系2-3组，申请发明专利1件。
2015年1月-2015年6月：
进度：
完成微生物处理油基钻屑的条件参数。
目标：
1套微生物处理油基钻屑的工艺参数，发表文章1-2篇。
2015年7月-2015年12月：
进度：
完成油基钻屑的微生物处理工艺及适配装置研发。
目标：
开发出以生物堆肥法处理页岩气油基钻屑的微生物处理工艺1套，申请发明专利1-2件。
2016年1月-2016年7月：
进度：
完成油基钻屑的微生物处理技术适用性评价。
目标：
微生物降解页岩气油基钻屑后的含油量为3-5%，达到现场绿化土标准。
2016年7月-2016年12月：
进度：
完成油基钻屑的微生物处理技术应用示范，获取工程化数据并改进优化，建立一套适于工程化应用的油基钻屑的微生物处理技术体系，完成项目验收。
目标：
建设油基钻屑的微生物处理技术应用示范1处，并稳定运行30d以上，发表文章1-3篇。
七、项目参加人员基本情况表
项目固定研究人员
序号
姓名
工作单位
职称分类
投入本项目的工作时间（人月）
是否有工
资性收入
1
操卫平
四川仁智油田技术服务股份有限公司
B、副高级
6
Y、是
2
吕宝
四川仁智油田技术服务股份有限公司
C、中级
6
Y、是
3
张博联
四川仁智油田技术服务股份有限公司
C、中级
6
Y、是
4
王德龙
四川仁智油田技术服务股份有限公司
C、中级
5
Y、是
5
赵继伟
四川仁智油田技术服务股份有限公司
D、初级
5
Y、是
课题固定研究人员合计全时工作时间（人月）
48
/
临时聘用人员
（1）
22
/
参与项目的在校学生
（2）
48
/
参与项目的流动人员合计（1+2）
70
/
说明：
1、职称分类:
A、正高级 B、副高级 C、中级 D、初级 E、其他；2、是否有工资性收入：
Y、是 N、否。
八、项目经费预算
项目预算总表（表8-1）
单位：
万元
序号
预算科目名称
财政科技经费
自筹经费
合计
1
一、经费支出
30.00
30.00
60.00
2
（一）直接费用
28.75
30.00
58.75
3
1、设备费
4.00
0.00
4.00
4
（1）购置设备费
2.60
0.00
2.60
5
（2）试制设备费
1.40
0.00
1.40
6
（3）设备改造与租赁费
0
0
0
7
2、材料费
6.97
0.00
6.97
8
3、测试化验加工费
2.00
0.00
2.00
9
4、燃料动力费
1.00
0.00
1.00
10
5、差旅费
4.80
0.00
4.80
11
6、会议费
1.50
0.00
1.50
12
7、国际合作与交流费
0.00
0.00
0.00
13
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费
2.00
0.00
2.00
14
9、劳务费
6.00
0.00
6.00
15
10、专家咨询费
0.48
0.00
0.48
16
11、其他费用
0.00
30.00
30.00
17
（二）间接费用
1.25
0.00
1.25
18
其中：
绩效支出
0.72
0.00
0.72
19
二、经费来源
30.00
30.00
60.00
20
1、申请省级财政科技经费资助
30.00
/
30.00
21
2、自筹经费来源
/
30.00
30.00
22
（1）其他财政拨款
/
0.00
0.00
23
（2）单位自有货币资金
/
0.00
0.00
24
（3）其他资金
/
30.00
30.00
/
/
/
合计
第1年
第2年
第3年
第4年
财政科技经费
拨付进度申请
金额
30.00
30.00
0.00
0.00
0.00
比例（％）
100.00
100.00
0.00
0.00
0.00
自筹经费投入
金额
30.00
0.00
20.00
10.00
0.00
比例（％）
100.00
0.00
0.00
0.00
0.00
注：
间接费用使用分段超额累退比例法计算并实行总额控制，按照不超过课题经费中直接费用扣除设备购置费后的一定比例核定，计算额度为：
50万元及以下部分不超过20%;超过50万元至100万元的部分不超过13%;超过100万元的部分不超过10%。
间接费用中绩效支出不超过直接费用扣除设备购置费后的5%。
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