油田站場(chǎng)含油污泥產(chǎn)生量的規(guī)律性實(shí)驗(yàn)研究

馬堯 嚴(yán)忠 楊媛 蔣敦羽

1中國(guó)石油新疆油田分公司工程技術(shù)研究院

2中國(guó)石油新疆油田分公司實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院

3中國(guó)石油新疆培訓(xùn)中心（新疆技師學(xué)院）

4中國(guó)石油新疆油田分公司重油公司

油田含油污泥主要來(lái)源于油氣田勘探開(kāi)發(fā)、油田建設(shè)及生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)，含油污泥如果不經(jīng)處置而露天堆積、存放，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康都會(huì)造成危害，并存在誘發(fā)燃燒等安全隱患[1]。油田含油污泥主要來(lái)自油田站場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的污油泥、油區(qū)管線刺漏產(chǎn)生的油泥和井下作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的含油污泥，其中油田站場(chǎng)的污油泥占污泥總量的90%以上，同時(shí)，含有原油、固體懸浮物、鹽類、細(xì)菌及破乳劑、凈水劑、絮凝劑等藥劑[2-3]。因此，了解和掌握油田站場(chǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)中主要環(huán)節(jié)污泥產(chǎn)生量的規(guī)律，對(duì)含油污泥的減量化和達(dá)標(biāo)處理都具有重要意義。

本文選擇4 座典型處理站進(jìn)行了油田站場(chǎng)含油污泥產(chǎn)生量的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究，得出了油田站場(chǎng)含油污泥產(chǎn)生量的分布規(guī)律，對(duì)油田生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 測(cè)定方法執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)驗(yàn)對(duì)象：稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站的采出液和采出水。檢測(cè)項(xiàng)目包括：①原油處理系統(tǒng)：來(lái)液量、污泥含水率、污泥含油率、污泥含砂量、含砂粒徑分布；②污水處理系統(tǒng)：來(lái)水量、污泥含水率、污泥含油率、污泥含固率、懸浮物含量、加藥量；③檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[4]按照CJ/T 221—2005《城市污水處理廠污泥檢測(cè)方法》規(guī)定污泥中的含水率、含油率等數(shù)據(jù)。

污泥含油率測(cè)定：采用索氏提取后，紅外分光光度法測(cè)定污泥中的礦物油。

污泥含水率測(cè)定：將均勻的污泥樣品放在蒸發(fā)皿中在水浴上蒸干至恒重，然后放在103～105 ℃烘箱內(nèi)烘至恒重，恒重至±0.01 g 的污泥含水率約10%～40%，呈粉狀、粒狀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 原油處理系統(tǒng)

原油處理系統(tǒng)污泥取樣點(diǎn)如圖1 所示。

圖1 原油處理系統(tǒng)污泥取樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Crude oil treatment system sludge sampling test point schematic

根據(jù)原油處理系統(tǒng)的來(lái)液量和來(lái)液中的含砂量，取樣測(cè)定來(lái)液中含砂量和含砂粒徑分布情況，計(jì)算出原油處理系統(tǒng)來(lái)液中產(chǎn)生的含砂總量，再按照各個(gè)主要設(shè)備節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出主要設(shè)備中產(chǎn)生的含砂量，推算出原油系統(tǒng)中含油污泥的產(chǎn)生量規(guī)律[5]。主要計(jì)算公式如下：

式中：W為來(lái)液中的含砂量，t/d；Q為平均來(lái)液量，t/d；C為設(shè)備中的含砂率，%。

式中：Wp為生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含砂總量，t/d。

式中：Wt為總管匯來(lái)液中的含砂總量，t/d；Wr為殘余在各個(gè)設(shè)備內(nèi)的含砂量，t/d。

1.2.2 污水處理系統(tǒng)

污水處理系統(tǒng)污泥取樣點(diǎn)如圖2 所示。

圖2 污水處理系統(tǒng)污泥取樣點(diǎn)示意圖Fig.2 Oily wastewater treatment system sludge sampling test point schematic

污水處理站來(lái)水中懸浮物量加上流程中加入的藥劑投加量（殘余的藥劑量），得出懸浮物總量，再按照污水處理站平均來(lái)水量計(jì)算出污水處理系統(tǒng)各個(gè)主要設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中排出污泥總量[6]，主要計(jì)算公式如下：

式中：W′為設(shè)備產(chǎn)生的污泥量，t/d；Q′為平均來(lái)水量，m3/d；C′為懸浮物質(zhì)量濃度，mg/L；a為殘余藥劑質(zhì)量濃度，mg/L。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 原油處理系統(tǒng)

2.1.1 主要測(cè)定指標(biāo)

稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站和稀油D 站含油污泥主要指標(biāo)測(cè)定情況見(jiàn)表1。

表1 原油處理系統(tǒng)含油污泥主要指標(biāo)測(cè)定結(jié)果Tab.1 Main indicator determination result of oily sludge in crude oil treatment system

由表1 可以看出：稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站管匯間來(lái)液的污泥產(chǎn)生量總量分別是969、1 152、423、55 t/d；稠油處理站來(lái)液的污泥產(chǎn)生量比稀油處理站來(lái)液的污泥產(chǎn)生量明顯偏高，稠油站污泥產(chǎn)生量基本上是稀油站污泥產(chǎn)生量的10 倍以上，驗(yàn)證了稠油油田含油污泥是污泥產(chǎn)生量的主要來(lái)源。

2.1.2 含砂粒徑分布

稠油處理站原油系統(tǒng)來(lái)液中含砂粒徑分布情況見(jiàn)表2。

表2 稠油處理站原油處理系統(tǒng)來(lái)液中含砂粒徑分布規(guī)律Tab.2 Distribution law of sand particle size in the crude oil treatment system of heavy oil processing station

通過(guò)對(duì)稠油處理站來(lái)液中的含砂粒徑進(jìn)行比較，得出污油泥的含砂粒徑分布規(guī)律：稠油A 站＜稠油B 站＜稠油C 站。這主要與油田地質(zhì)條件、開(kāi)采方式及開(kāi)采時(shí)間有一定關(guān)系[7]。與其他開(kāi)采方式相比，稠油A 站采出液主要是來(lái)自SAGD 油田，采出液中泥沙含量高，含砂粒徑較小。

2.1.3 污泥產(chǎn)生量

原油處理系統(tǒng)中各主要節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 原油處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)Tab.3 Statistics of sludge production in crude oil treatment system

由表3 可以看出，稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站原油處理系統(tǒng)內(nèi)殘余在設(shè)備的污泥量分別是380、336、243、44 t/d，這部分污泥最終排至站外事故池。剩余分別約有589、816、180、44 t/d 的污泥進(jìn)入到下一級(jí)流程中。同時(shí)，凈化油罐還將有部分污泥通過(guò)清罐排泥方式排至事故池。

2.2 污水處理系統(tǒng)

2.2.1 含砂粒徑分布

污水處理系統(tǒng)來(lái)液中含砂粒徑分布規(guī)律見(jiàn)表4。

表4 污水處理系統(tǒng)來(lái)液中含砂粒徑分布規(guī)律Tab.4 Distribution law of sand particle size in the sewage treatment system

由表4 得出，稠油A 站、稠油B 站含油污泥的含泥量多，含砂粒徑普遍較大，尤其是在除硅反應(yīng)器的污泥中含砂粒徑成倍增加。如：稠油A 站污水除硅反應(yīng)器出口含砂率0.072%，稠油B 站污水反應(yīng)器出口含砂率0.086%。原因是由于稠油A 站、稠油B 站污水處理系統(tǒng)增加了除硅單元，除硅反應(yīng)器加入除硅藥劑后，系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生了較多的松散硅泥，造成污水中絮體含量增多，污泥產(chǎn)生量相繼增加，同時(shí)產(chǎn)生的松散硅泥含水率高，不易沉降[8]。稠油C 站只有絮凝沉降單元，產(chǎn)生的污泥量較稠油A站、稠油B 站污泥量少。

2.2.2 污泥產(chǎn)生量

污水處理系統(tǒng)中各主要節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5 可以看出，稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站污水處理系統(tǒng)內(nèi)殘余在設(shè)備的污泥總量分別是13.64、18.12、1.69、0.06 t/d，這部分污泥產(chǎn)生量均排至站內(nèi)污泥濃縮池；稠油污水處理站污泥產(chǎn)生量普遍比稀油污水處理站污泥產(chǎn)生量高，其與稠油站原油系統(tǒng)來(lái)液中含泥量較高有一定關(guān)系。如：稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站污水處理系統(tǒng)調(diào)儲(chǔ)罐進(jìn)口污泥值分別是1.77、1.70、1.80 t/d；而稀油D 站污水處理系統(tǒng)調(diào)儲(chǔ)罐進(jìn)口污泥值為0.05 t/d。

2.3 藥劑對(duì)污泥產(chǎn)生量的影響

污水處理系統(tǒng)中藥劑量投加情況見(jiàn)表6。

由表6 可以看出，污水處理系統(tǒng)污泥的產(chǎn)生量主要是由于投加水處理藥劑而產(chǎn)生的[9]。稠油系統(tǒng)藥劑投加量普遍比稀油系統(tǒng)大，造成稠油污水系統(tǒng)污泥量比稀油污水系統(tǒng)污泥量大；藥劑主要為凈水劑、助沉劑和除硅劑，其中凈水劑的污泥增量貢獻(xiàn)率（實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)定）約10%～15%，助沉劑的污泥增量貢獻(xiàn)率約30%～35%，除硅劑的污泥增量貢獻(xiàn)率約45%～55%；水處理藥劑產(chǎn)生的新增污泥量基本和污水處理系統(tǒng)反應(yīng)器出口的污泥量一致[10]，驗(yàn)證了污水處理系統(tǒng)污泥量的增量（約40%～50%）是由于投加各種水處理藥劑造成的。

表5 污水處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)Tab.5 Statistics of sludge in production sewage treatment system

表6 污水處理系統(tǒng)藥劑量投加情況統(tǒng)計(jì)Tab.6 Statistics of the agent dosage in the sewage treatment system

3 結(jié)論

（1）稠油油田含油污泥是污泥產(chǎn)生量的主要來(lái)源，稠油站污泥產(chǎn)生量基本上是稀油站污泥產(chǎn)生量的10 倍以上，同時(shí)，稠油處理站來(lái)液中的含砂粒徑分布與油田地質(zhì)條件、開(kāi)采方式及開(kāi)采時(shí)間有關(guān)系。

（2）污水處理系統(tǒng)污泥的產(chǎn)生量主要是由于投加水處理藥劑而產(chǎn)生的，其中稠油系統(tǒng)藥劑投加量大，造成稠油污水系統(tǒng)污泥量比稀油污水系統(tǒng)污泥量大。

（3）藥劑主要為凈水劑、助沉劑和除硅劑，其中除硅劑的污泥增量貢獻(xiàn)率占50%左右，是污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生含油污泥的主要因素。