含油污泥調(diào)剖技術(shù)研究及應(yīng)用*

胡 可 畢海杰 宋 芳

(中國石油新疆油田分公司準(zhǔn)東采油廠吉慶油田作業(yè)區(qū))

0 引 言

油田開發(fā)過程中產(chǎn)生的含油污泥主要存在于井口、井場和地面處理系統(tǒng)、油罐、沉降罐、污水罐、應(yīng)急池底等含油污水處理設(shè)施。含油污泥是一種成分復(fù)雜、化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定的棕黑色黏稠狀固體廢物，主要含有乳化油、水、固體懸浮物等，是油田開發(fā)生產(chǎn)過程中的主要污染源之一，對含油污泥的不合規(guī)處置會對周邊環(huán)境造成危害。各油田對含油污泥處理技術(shù)的研究和資源化利用方式的探索也在持續(xù)開展中。

1 含油污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 化學(xué)熱洗技術(shù)

化學(xué)熱洗技術(shù)是在含油污泥中加入適量的熱水及化學(xué)藥劑，通過化學(xué)藥劑的乳化、溶解、增溶等作用，降低含油污泥的黏度，把原油從泥砂表面洗滌剝離下來，再經(jīng)過沉降、旋流等工藝，實(shí)現(xiàn)油、泥、水三相分離[1]。此技術(shù)為成熟技術(shù)，但工藝復(fù)雜，產(chǎn)生的污水污泥量較大，原油回收不徹底。

1.2 熱分解技術(shù)

熱分解技術(shù)利用含油污泥中有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在隔絕空氣高溫狀態(tài)下，使含油污泥中所含的烴類物質(zhì)發(fā)生熱裂解，實(shí)現(xiàn)含油污泥固、液、氣三相分離[2]。此技術(shù)能有效回收原油，徹底處理有機(jī)物，但費(fèi)用投入較高，技術(shù)成熟度不高，會產(chǎn)生少量灰渣。

1.3 焚燒處理技術(shù)

焚燒處理技術(shù)是在過量空氣和輔助燃料存在的條件下，利用含油污泥中原油類物質(zhì)的可燃性，去除含油污泥中的大部分有害物質(zhì)，達(dá)到無害化處理的目的。含油污泥焚燒前先經(jīng)過調(diào)質(zhì)和脫水處理，再將泥餅送至焚燒爐進(jìn)行焚燒[3]。此技術(shù)較為成熟，能有效去除有機(jī)物，但不能對原油進(jìn)行回收，費(fèi)用投入高，且產(chǎn)生大氣污染。

1.4 溶劑萃取技術(shù)

溶劑萃取技術(shù)是利用“相似相溶”的原理，選取合適的溶劑作為萃取劑，利用萃取劑將含油污泥溶解，經(jīng)攪拌、離心后，通過萃取劑將原油從含油污泥中抽提出來，回收油經(jīng)過回?zé)捄罂勺鳛槿剂嫌褪褂?，萃取劑?jīng)回收蒸餾可從混合物中分離出來并循環(huán)使用[4-5]。此技術(shù)為成熟技術(shù)，能徹底回收原油，但需要大量的萃取試劑、價(jià)格昂貴，且溶劑回收困難，費(fèi)用投入高。

1.5 含油污泥調(diào)剖技術(shù)

含油污泥調(diào)剖技術(shù)是利用含油污泥產(chǎn)于地層，與地層有良好的配伍性等有利因素，對含油污泥添加分散劑、懸浮劑等化學(xué)藥劑將其轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚猿砘臀勰嗾{(diào)剖堵劑，用于注水井調(diào)剖，有效封堵高滲透注水孔道，從而達(dá)到調(diào)整注水剖面、提高采收率的目的。此技術(shù)簡單成熟，不產(chǎn)生二次污染，相比于其他調(diào)剖體系，該技術(shù)具有與地層的配伍性良好、取材方便、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)[6-8]。

幾種含油污泥處理技術(shù)的對比見表1。由表1可知，將含油污泥應(yīng)用于調(diào)剖堵劑體系是實(shí)現(xiàn)油田含油污泥資源化利用的一種較為有效的方式。

表1 幾種含油污泥處理技術(shù)對比

2 含油污泥無害化處理

2.1 含油污泥無害化處理指標(biāo)

根據(jù)油田地方標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范中的要求，含油率大于5%的含油污泥應(yīng)回收原油，回收的原油要求含水率應(yīng)小于10%。因此，制定含油污泥無害化處理指標(biāo)為：處理后含油低于4%，回收原油含水率小于10%，回收污水含油率低于15%，含油污泥各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足調(diào)剖工藝相關(guān)技術(shù)規(guī)范中對外觀、pH值、密度、表觀黏度及封堵率等指標(biāo)的要求[9-11]。

2.2 處理流程工藝優(yōu)化

處理工藝以化學(xué)熱洗技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化，形成“低溫油、水、泥分離技術(shù)”，優(yōu)化乳化藥劑來降低含油污泥乳化、溶解溫度和用藥量，重復(fù)利用產(chǎn)生的污水對含油污泥進(jìn)行清洗，實(shí)現(xiàn)降低處理費(fèi)用，杜絕二次污染的目的。通過分離，達(dá)標(biāo)的原油和污水直接回收進(jìn)原油和污水處理系統(tǒng)，處理后的含油污泥直接用于調(diào)剖堵劑配制。含油污泥處理流程示意見圖1。

圖1 含油污泥處理流程示意

2.3 無害化處理效果

實(shí)驗(yàn)前對含油污泥樣品組分進(jìn)行分析測試，含油污泥樣品含油7.3%、含水26.61%、含泥66.09%。采用低溫油、水、泥分離技術(shù)對含油污泥進(jìn)行無害化處理后，檢測含油污泥含油率最高為2.6%，平均為2.4%，回收的原油含水率最高為10%，平均8.6%，污水含油控制在10%以內(nèi)，取得預(yù)期效果。無害化處理過程無大氣或噪聲污染源產(chǎn)生，原油、廢水以及含油污泥均得到有效回收和利用。

3 含油污泥調(diào)剖堵劑配制

以無害化處理過的含油污泥為調(diào)剖堵劑主原料，分析評價(jià)其體系性能參數(shù)指標(biāo)。

3.1 含油污泥組成及粒徑分析

3.1.1 含油污泥組成分析

含油污泥主要由原油(老化油)、水及泥質(zhì)組成，其中泥質(zhì)含量占66%左右。對其中固體顆粒組分進(jìn)行分析，結(jié)果見圖2。

圖2 固體顆粒組分分類

由圖2可知，固體顆粒主要成分為巖屑類，占72.5%，其次是長石類和石英類，分別占12.4%，10.3%，與儲層非常類似的顆粒組成有利于其配制堵劑。

3.1.2 含油污泥粒徑分析

固體顆粒粒徑篩分情況見圖3。

圖3 固體顆粒粒徑篩分情況

由圖3可知，粒徑小于40目的固體顆粒占含油污泥總量的90.6%，說明此類含油污泥具備調(diào)剖堵劑配制的條件。

3.2 含油污泥堵劑性能室內(nèi)評價(jià)

3.2.1 含油污泥復(fù)合堵劑性能試驗(yàn)

在含油污泥中添加懸浮劑、促凝劑、增黏劑、緩凝劑等配制成堵劑，與常用無機(jī)高固堵劑進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。表2表明，兩種堵劑體系性能相當(dāng)，封堵率均較高，且在凝固時(shí)間上含油污泥堵劑更具有可調(diào)性。

表2 含油污泥堵劑與常用無機(jī)高固堵劑對比

3.2.2 含油污泥凍膠體系性能試驗(yàn)

將含油污泥與聚合物、交聯(lián)劑等按比例配制成含油污泥凍膠體系，含油污泥凍膠體系試驗(yàn)檢測結(jié)果見表3。

表3 含油污泥凍膠體系試驗(yàn)檢測結(jié)果

由表3可知，此凍膠體系具有較高封堵率，成膠前后黏度非常適用于調(diào)剖封堵。

1)剪切作用對凍膠性能的影響

在不同的剪切時(shí)間下，測定含油污泥凍膠體系成膠黏度，結(jié)果見圖4。

圖4 含油污泥堵劑抗剪切性能曲線

圖4表明，堵劑溶液受高速剪切作用后，對成膠時(shí)間和形成的凍膠強(qiáng)度影響不大，該體系抗剪切能力強(qiáng)。

2)礦化度對凍膠成膠性能的影響

配制不同礦化度的堵劑溶液，測定其膠體強(qiáng)度變化，結(jié)果見圖5。

圖5 含油污泥堵劑成膠黏度受礦化度影響性能曲線

圖5表明，凍膠的成膠強(qiáng)度受礦化度的影響較為明顯，隨著礦化度的不斷升高，膠體的強(qiáng)度也隨之降低。

3)溫度對凍膠成膠性能的影響

檢測在不同溫度條件下最終的成膠強(qiáng)度和成膠時(shí)間，結(jié)果見圖6。

圖6 溫度對含油污泥凍膠體系成膠性能影響曲線

圖6表明，隨著溫度的升高，該體系成膠時(shí)間縮短，說明其耐溫性能較好，其成膠性能不會因溫度的限制而受影響。

含油污泥堵劑室內(nèi)性能指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)對比見表4。

表4 含油污泥堵劑室內(nèi)性能指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)對比

由表4可知，室內(nèi)評價(jià)實(shí)驗(yàn)含油污泥配制成凍膠堵劑體系，其黏度、成膠時(shí)間、成膠后堵劑黏度及封堵率均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足現(xiàn)場應(yīng)用要求。

4 含油污泥調(diào)剖現(xiàn)場應(yīng)用分析

4.1 措施效果分析

在某油田選取5口注水井進(jìn)行含油污泥調(diào)剖實(shí)驗(yàn)，共注入堵劑16 000 m3，其中凍膠體系13 750 m3，注入含油污泥量8 291 m3，實(shí)現(xiàn)年增油1 156 t。含油污泥調(diào)剖堵劑調(diào)剖效果統(tǒng)計(jì)分析見表5。

對比調(diào)剖前后注水井的注入狀況，整體上注入壓力較調(diào)剖前上升0.9 MPa，視吸水指數(shù)下降了1.1 m3/(d·MPa)。調(diào)剖后注水壓力整體上升，壓降明顯改善，說明高滲透通道得到有效封堵。

表5 含油污泥調(diào)剖堵劑調(diào)剖效果統(tǒng)計(jì)分析

4.2 效益評價(jià)

實(shí)驗(yàn)期處理含油污泥8 291 m3，調(diào)剖5井次，實(shí)現(xiàn)增油1 156 t，節(jié)約調(diào)剖措施費(fèi)用105萬元，減少含油污泥處理費(fèi)用497.5萬元，創(chuàng)造收益949.3萬元(按原油價(jià)格3 000元/t測算，含油污泥處理價(jià)格600元/m3)。實(shí)現(xiàn)含油污泥資源化利用。

5 結(jié) 論

1)采用低溫油、水、泥分離技術(shù)對油田含油污泥進(jìn)行無害化處理后應(yīng)用于油田調(diào)剖堵劑的配制，不僅解決了常規(guī)處置過程帶來的環(huán)境污染問題，而且實(shí)現(xiàn)了資源化利用，為油田含油污泥的處置提供有效的技術(shù)參考。

2)室內(nèi)分析和現(xiàn)場應(yīng)用驗(yàn)證了含油污泥用于調(diào)剖堵劑配制的可行性。該體系與地層的配伍性較好，其黏度、成膠時(shí)間、成膠強(qiáng)度等均滿足應(yīng)用要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。