
油田含油污泥主要是在钻井作业、采油作业、集输生产处理等过程中产生的。
长期以来,由于相关配套工艺设施发展缓慢,含油污泥处理问题没有得到妥善解决。含油污泥处理已经成为油田安全环境管理的重点和难点工作。污泥处理工艺的发展历史漫长,在我国尚未有 的方法和固定的模式。
1 传统的污泥处理方式
1.1 固-液接触式处理方法
这种传统的处理方式采用挖一个或几个大坑的方式,通过自然沉降和渗透实现处理。由于污泥液始终接触坑底,因此称这种处理方法为固-液接触式处理方法。这种处理工艺从油田建设初期至2000年之前一直被普遍采用。随着生产规模不断扩大,这种简单处理方法的缺点就显现了出来。一是对环境的危害,虽然能够通过污油回收泵将污泥地表面的部分原油回收,但效果往往不理想。二是污泥处理坑占地大,由于没有配套污泥处理设施,这种坑渗型的处理方法极易引起环境污染事件。事实上,几乎每个油田均有这样的大坑,有些是用来堆放生产过程中的一些含油垃圾,长期堆放后形成污油池。由于其不利于清洁生产,这种比较单一的处理方法已经逐步被淘汰,大多是结合其它处理方法配套使用。通常是将传统的渗透坑底层铺上防渗透膜或者干脆硬化池底,变成不可渗透坑,避免对地下水的污染,确保环境安全。
1.2 固-固接触式处理方法
随着各大油田对安全环境建设越来越重视,从2000年左右开始至2008年污泥处理方法得到了不断发展。其中典型的是污泥压滤处理方法,一般常用的设备为板框式压滤机。通过压滤机压滤后的污泥含油量得到了有效控制。这种方式有效地控制了污泥处理的后续问题,即不需要更大的污泥坑堆放污泥。但这种方法有它的缺点:一是压滤机的零部件使用寿命短,特别是随使用时间的推移,滤布的效果越来越差;二是人工清干泥的劳动量较大;三是处理后的污泥含油量一般高于5mg/m³,脱水效果不理想,存在污泥的后续处理问题。常规的处理方法是加入固化剂和促凝剂进行固化处理,处理完的固化土进行井场铺垫。这种污泥处理方式在各大油田均有应用,如中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司欢喜岭采油厂2002年投产的欢四联20000m³污水深度处理站就是其中一例。另外,2006年,中国石化集团河南石油勘探局勘察设计研究院通过对新型污泥浓缩剂进行筛选,研制了污泥分离器,并对污泥脱水设备进行了优化选型,进而制成了撬装式含油污泥装置。该装置将原污泥处理系统中的污泥分离池、浓缩罐和机械脱水设备合为一体,可对站内污水池底部的各种污泥进行处理。现场实验表明,污水池中含水率为99%的污泥经该装置处理后,脱出的干化污泥含水率低于30%。总体来说,以上这两种处理方式使污泥处理脱水能力得到了提升,可以统称之为固-固接触式处理方法。
2 新的污泥处理方式
由中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司研发设计的污泥“絮凝-离心脱水浓缩-超热蒸汽干化无害化”处理方式,是一种新型的污泥处理方法,实际成果研究见有报道于2009年底左右。该种处理方式的核心设备是絮凝-离心脱水机和超热蒸汽无害化处理装置。絮凝-离心脱水机原理是离心脱水原理,经过离心脱水之后的污泥泥饼含水率从98%下降到75%~80%,体积在原来的基础上缩减近10倍。超热蒸汽无害化处理装置是通过将超热蒸汽以超音速从特制的喷头喷出,与油泥颗粒进行竖向碰撞,从而实现油、水分等液体与固体的分离。处理后的残渣呈细粉末状,含油率在0.3%以下,残渣体积与原始油泥相比缩减20~30倍,处理后的残渣可用于铺垫道路或固化后填井场。实际上,污泥的“絮凝-离心脱水浓缩-超热蒸汽干化无害化”处理方式,用离心脱水、超温处理取代传统的压滤脱水处理,脱水机干化的效果更好,彻底地摒弃了污泥处理的不利方面,即粘附性大、含油处理不彻底等。从处理工艺上更精细、科学、合理,效果上更直接、有效。超热蒸汽干化工艺则为该处理方式中具有开创性的部分,因而可以称之为固-汽接触式处理方法。
3 污泥处理新技术应用情况
中国石油天然气股份有限公司冀东油田分公司油气集输公司高尚堡联合站该工艺的建设工程,于2011年8月建成并投产。从运行的基本情况看,效果良好,达到了设计要求。
现场实施情况证明,该工艺具有以下优点:
(1)污泥干化后体积大大减小。正常工况下,干泥处理量不低于500kg/h。处理污泥的效率越来越高,连续运行后能够短时间内处理完油田多年形成的土油坑。
(2)污泥处理使油水的分离更彻底,油水回收更彻底,降低了可能带来的环境污染风险,处理后的产品为干粉,不含水,彻底实现了原油绿色环保生产。
(3)采用自动控制工艺设计,员工劳动强度明显降低。
但这种处理污泥的方法也存在着一些需要注意的方面。一是设备使用安全性问题。特别是超温蒸汽无害化处理装置产生的蒸汽达550℃,高温设备的运行和管理存在一定的风险性。二是产品热值高,易引起自燃。由于这种处理后的干粉实际上是粉尘或非常细小的浮尘,当与外界摩擦时易氧化燃烧。三是对人体的危害,由于设备运行过程中不可避免地出现一些漂浮粉尘,特别是出现在更换干泥袋操作时,对操作工的身体健康有一定损害。四是处理成本稍高,每天消耗燃气近1500m³,加之耗电和加药,各项费用近5000元。
4 结论
固-汽接触处理法处理工艺是目前污泥处理的发展方向。通过现场实际应用证明:污泥“絮凝-离心脱水浓缩-超热蒸汽干化无害化”技术具有非常切实可行的设备和工艺,已经在污泥处理与环境保护的协调 方面站在了科技发展的前沿。通过不断改进和完善,该技术一定能够更广泛地应用于各大油田,有效推动油田安全环保生产建设。