
陇东油田含油污泥量大,矿化度高,含有大量的苯系物、酚类等有毒物质,若不加以处理,不仅会污染环境,而且浪费资源。直接填埋的处理方式简单易行、运行费用低,但浪费了污泥中的有效资源,还可能导致环境污染,引发更大的环境危害。
因此,含油污泥的处理和利用一直是困扰油田的一大难题。随着油田环保要求的提高和企业环保意识的增强,陇东油田近年在加大采出水治理力度的同时,也在逐步摸索、寻找合理有效的含油污泥处理方法。
1 陇东油田含油污泥来源及其处理现状
1.1 含油污泥的来源及组分
陇东油田含油污泥主要来源于以下几个方面:
(1)原油开采中产生的含油污泥,即在油井采油生产和井下作业施工中,部分原油放喷或被油管、抽油杆、泵及其他井下设备携带至井场地表,这些原油渗入到地面土壤,形成油泥。
(2)原油集输和处理过程中产生的含油污泥,包括管线泄露而产生的油泥污染,还有部分来源于接转站、联合站的油罐、沉降罐、除油罐、污水罐等各类储罐中由于污泥在自然沉降产生的罐底油泥。
相关资料表明,污泥中一般含油率小于50%,含水率在40%~90%。由于其本身成分复杂,既含有大量的老化原油、蜡质、沥青质、胶体、盐类、酸性气体,还有投加的各种药剂及形成的絮状体、设备及管道腐蚀产物和垢物等成分,具有含油量高、粘度大、颗粒细、脱水难等特点,从而增加了其处理技术的难度和成本。
1.2 含油污泥处理现状
陇东油田油品储罐沉积的油泥和污水,经处理后产生的污泥是含油污泥的主要部分。在生产运行中,联合站沉降罐基本每2~3年清罐一次,原油储罐约4~5年定期清罐。照此周期测算,全厂仅油罐周期清罐所产生的污泥量约3300m³/a。此外,加上每年部分储罐维修改造而产生的清罐污泥约大于1000m/a,以及采出水处理系统定期排污、施工作业产生的污泥约大于2000m³/a,年产生含油污泥量约6300m³以上。
如此大量的含油污泥,若不对其进行处理而直接排放,不仅会占用大量土地资源,造成土壤板结与碱化,还会严重污染周围环境。
2 常用含油污泥处理工艺
含油污泥处理的目的是减量化、资源化、无害化,目前国内常用的处理方法有溶剂萃取法、焚烧法、生物法、含油污泥调剖等。
2.1 溶剂萃取处理工艺
萃取法是利用“相似相溶”原理,选择一种合适的有机溶剂作萃取剂,将含油污泥中的原油回收再利用的方法。油类从污泥中被溶剂提取出来后,再通过蒸馏把溶剂从混合物中分离出来循环使用。萃取法的优点是处理含油污泥较彻底,能够将大部分石油类物质提取回收。
2.2 焚烧处理工艺
焚烧处理工艺是热处理工艺的一种常用方式。焚烧前含油污泥须经过污泥调制和脱水预处理,在投加絮凝剂的作用下,经搅拌、重力沉降后,分层切水,浓缩预处理后的污泥,再经设备脱水、干燥等工艺,将泥饼送至焚烧炉进行焚烧。
该工艺的优点是污泥经焚烧后,能去除多种有害物,处理比较安全,减少了对环境的危害,废物减容效果好:缺点是焚烧过程中会产生二次污染,释放的热能大都没有回收利用。
2.3 生物处理工艺
含油污泥的生物处理技术包括:堆肥法、生物反应器法等。主要是利用微生物将含油污泥中的石油烃类降解为无害的物质。
2.4 含油污泥调剖技术
含油污泥调剖技术是利用含油污泥与地层之间良好的配伍性,以含油污泥为基本原料,加入适量添加剂,不仅能悬浮其中的固体颗粒,而且能有效提高封堵强度,并能使油组分分散均匀,形成均一、稳定的乳状液。
由含油污泥配成的乳化悬浮液调剖剂,应用于油田注水井调剖,在达到一定地层深度后,受地层水稀释及地层岩石的吸附作用,乳化悬浮体系分解,其中的泥质吸附胶沥质和蜡质,并通过它们粘联聚集成较大粒径的“团粒结构”,沉降在大孔道中,使大孔道变小,封堵高渗透层带,增加了注入水渗流阻力,迫使注入水改变渗流方向,提高了注入水波及体积。通过优化施工工艺,可使其只封堵住高渗透地带,而不污染中、低渗透层。
3 陇东油田含油污泥处理
3.1 含油污泥深度调剖实验简介
2006年6月~11月,在油田悦29区对3口注水井(城93-10井、城95-9井、城91-8井)开展了以含油污泥为堵剂的堵水调剖实验。
含油污泥来自马岭中区的清罐污泥,含水约为60%以上,泥质含量约占10%~23%,胶沥和蜡质约占10%~30%,泥质粒径较小,含蜡相对较高,50℃下含油污泥粘度保持在100mPa·s左右,用作封堵大孔道的堵剂具有抗盐性好、可泵性好、性能稳定,配置施工简便、成本低等特点。
施工采用全井挤注工艺,并合理组配使用调堵剂,应用复合调堵技术,调堵剂注入序列为含油污泥、聚合物弱凝胶调堵剂、触变型凝胶加纤维型水膨体。以机械封堵作用较强的含油污泥着力于大孔道的深部调堵,以增粘作用较稳定的聚合物凝胶着力于裂缝式的高渗透条带的封堵。
施工累计消耗含油污泥98t,注入含油污泥调堵剂等10345m³,工艺成功率达到了100%。截止2006年11月中旬,调剖实验的3个井组中有6口油井见效,日增产原油8.12t,综合含水下降3.7%,累计增油707t,创造经济效益141万元(扣除操作成本),3口井含油污泥调剖费用为84万元,投入产出比为1:1.7。
因此,含油污泥经过化学剂处理后作为调剖剂用于注水井调剖,在工艺技术上是可行的,达到了增油降水效果,经济效益和社会效益显著。
3.2 建设固废处置场
含油污泥调剖技术虽然达到了污泥的有效利用,但由于油田含油污泥的产生面广、量大,多是断续产生,并且来源各不相同,一定程度限制了该项技术的大规模推广应用。为此,对大量性质各异的含油污泥还应该采取规模化的集中处理系统,逐步配套、完善工艺体系,达到含油污泥的规范、合理处置。
按照相关设计思路,将在陇东油田所处的庆城、华池县境内建设两处固废处置场,对生产过程中产生的含油污泥等固废集中规范处置。为对石油生产过程中所产生的油泥进行无害化处理,根据逐步配套、分期实施的原则,逐步建成油泥无害化处理系统。
石油油泥无害化处理系统由油泥预处理系统,石油回收系统,热解焚烧系统,尾气处理系统,热能利用系统,自动化控制系统组成。
该工艺的技术特点为:
(1)油泥焚烧系统采用 的热解气化焚烧技术,对石油油泥的适应性强,处理效果好。
(2)处理过程采用全面的DCS(Distribute Control System)或PLC(Programable Logic Controller)自动控制、中央控制室集中管理,实现设备运行控制自动化。
(3)预处理系统可使物料在炉内均匀分布。炉排具有搅拌、破渣、排渣、布风功能,彻底解决了炉排高温变形和炉渣表面烧结与搭桥等问题。
(4)对低热值的油泥可加入高热值生活垃圾等混烧处理,产生的烟气量少,尾气易于处理,二恶英排放低。
(5)设备的制造与维护成本低,可靠运行时间长。
经过上述工艺处理后,油泥减容率能达到90%~95%,不再含有石油类及其它有害成分,并且余热可充分利用,残渣可用做铺垫路基材料、建筑材料等,可实现含油污泥处理的“无害化、清洁化、资源化”目的。
4 结论
(1)积极开发和引进油田含油污泥处理技术,解决含油污泥的处理问题,逐步实现含油污泥的“无害化、清洁化、资源化”处理,是油田环保工作迫切需要解决的问题。
(2)含油污泥调剖技术的研究和应用,为陇东油田寻找到了一种含油污泥综合利用的方法,有利于解决含油污泥外排问题,减少环境污染。
(3)含油污泥成分的复杂性决定了其处理技术的多样性,也增加了处理技术的难度和成本。通过不断摸索和实践,逐步完善配套工艺,达到含油污泥的经济、合理处置,满足环保要求。