含油污泥在我國(guó)油田中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
含油污泥是石油開發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的一種污染源，是制約油田環(huán)境質(zhì)量持續(xù)提高的一大難題。目前我國(guó)每年產(chǎn)生的含油污泥總量達(dá)500萬(wàn)余噸，若不經(jīng)處理直接排放，不僅污染環(huán)境，而且也是對(duì)污泥中原油資源的浪費(fèi)。然而，由于不同作業(yè)產(chǎn)生的含油污泥性質(zhì)不同，目前沒有一種工藝適用所有油田的油泥處理，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外處理含油污泥的方法一般有焚燒法、生物處理法、熱洗滌法、溶劑萃取法、化學(xué)破乳法、固液分離法等。盡管處理的方法很多，但都因針對(duì)性不強(qiáng)、處理成本高等缺點(diǎn)沒有推廣。因此，對(duì)含油污泥進(jìn)行資源化利用，對(duì)環(huán)境保護(hù)、資源再利用均具有深遠(yuǎn)意義。當(dāng)前針對(duì)含油污泥的應(yīng)用研究已開展很多，如用其筑路和建設(shè)等，而含油污泥作為一種調(diào)剖劑也已在油田得到推廣。本文首先對(duì)含油污泥進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，分析其作為調(diào)剖劑的應(yīng)用原理，并給出當(dāng)前油田的應(yīng)用實(shí)例及分析。
1 含油污泥的概念
含油污泥是指在石油開采、運(yùn)輸、煉制及含油污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的含油固體和泥狀物質(zhì)，主要來(lái)源于人類對(duì)石油的生產(chǎn)和消費(fèi)活動(dòng)中產(chǎn)生的油泥、油砂，且具有產(chǎn)生量大、含油量高、重質(zhì)油組分高、綜合利用方式少、處理難度大等特點(diǎn)。目前，油泥砂已經(jīng)被 列為危險(xiǎn)廢物。
2 含油污泥的分類
含油污泥主要產(chǎn)生在油田和煉廠，根據(jù)含油污泥的來(lái)源可分為以下3類：
2.1 原油開采產(chǎn)生含油污泥
主要來(lái)源于地面處理系統(tǒng)，采油污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的含油污泥，再加上污水凈化處理中投加的凈水劑形成的絮體、設(shè)備及管道腐蝕產(chǎn)物和垢物等組成了含油污泥。此種含油污泥一般具有含油量高、粘度大、顆粒細(xì)、脫水難等特點(diǎn)，它不僅影響外輸原油質(zhì)量，還導(dǎo)致注水水質(zhì)和外排污水難以達(dá)標(biāo)。
2.2 油田集輸過(guò)程中產(chǎn)生的含油污泥
主要來(lái)源于接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池底泥。含有約25%的水和5%的無(wú)機(jī)物如泥砂等，其余70%為烴類。通過(guò)適當(dāng)?shù)姆蛛x技術(shù)，油回收率可達(dá)到98%以上。
2.3 煉油廠污水處理場(chǎng)產(chǎn)生的含油污泥
煉油廠污水處理場(chǎng)的含油污泥主要來(lái)源于隔油池底泥、浮選池浮渣、原油罐底泥等，俗稱“三泥”，這些含油污泥組成各異，通常含油率在10%～50%，含水率在40%～90%，同時(shí)伴有一定量的固體。
3 含油污泥的組成
含油污泥的組成成分極其復(fù)雜，一般由水包油、油包水乳狀液以及固體懸浮體組成，是一種極其穩(wěn)定的乳狀液-懸浮體體系。含油污泥中含油率一般為10%～50%，含水率為40%～90%，含有苯系物、酚類、蒽、芘等有惡臭的有毒物質(zhì)，還含有大量的銅、鋅、鉻、汞等重金屬，鹽類以及多氯聯(lián)苯、二惡英、放射性核元素等難降解的有毒有害物質(zhì)，還有生產(chǎn)過(guò)程中投加的大量凝聚劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等水處理劑。若不加以處理直接排放，不但占用大量耕地，對(duì)周圍土壤、水體、空氣都將造成污染，而且造成資源的浪費(fèi)。
4 含油污泥的性質(zhì)
對(duì)于油田和煉廠產(chǎn)生的含油污泥，其性質(zhì)受多種因素影響，如自身成分、開采地層地質(zhì)成分、污水性質(zhì)、污水處理工藝、藥劑種類、排污方式、含油污泥存在時(shí)間等等。因此具有以下特性：
4.1 成分不穩(wěn)定
大量未處理或處理不徹底的含油污泥已成為油田和煉廠的沉重負(fù)擔(dān)。特別是一些高含砂油田，例如勝利孤東油田日產(chǎn)含油泥砂有60m3，年產(chǎn)出含油泥砂約2.5×104m3，每年采油廠將為此承擔(dān)2000萬(wàn)元的環(huán)保費(fèi)用。在稠油開采中，由于其粘度高，相對(duì)密度大，凝點(diǎn)低，含污泥量更大。
4.2 成分復(fù)雜
含油污泥的成分極其復(fù)雜，其顆粒細(xì)小，呈絮凝體狀，持水力強(qiáng)，且泥、油、水相互包裹在一起，又充分乳化，黏度較大，難以沉降，處理難度大。在采油過(guò)程中，特別是在三次采油過(guò)程中，由于大量使用各種化學(xué)藥劑，更增加了處理的難度。含油污泥一般排到污泥池貯存，部分污泥被帶入污水處理系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)形成惡性循環(huán)。
Jonathan Zall研究過(guò)一般市政污水處理廠的污泥和含油污泥的過(guò)濾脫水性能。測(cè)定了含油3%、含總懸浮固體4%的含油污泥和含總懸浮固體1%～2%的一般污泥的比阻和可壓縮性系數(shù)，證實(shí)含油污泥與一般污泥相比，含油污泥比阻是一般污泥的40倍，其可壓縮性系數(shù)是一般污泥的20倍。
另?yè)?jù)文獻(xiàn)介紹，含油13.1%、含泥16.8%、含水70.1%的含油污泥的比阻為8.9×1014m·kg。由此可知，含油污泥屬難過(guò)濾性污泥，特別是不易實(shí)現(xiàn)油、水、泥的三相分離。
4.3 含有害成分
含油污泥穩(wěn)定性差，容易腐敗和產(chǎn)生惡臭，污染空氣。并且鹽、砷、汞等有害物質(zhì)多數(shù)存在于污泥的水分中，直接排放，會(huì)造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，損害農(nóng)田等不良后果。污泥焚燒產(chǎn)生大量帶飛灰的煙氣，這些煙氣中含有多種有毒物質(zhì)，如二惡英、甲硫醇、SO2等，形成二次污染。同時(shí)由于污泥沒有得到充分利用而浪費(fèi)了資源。
5 含油污泥在油田中的應(yīng)用
含油污泥體積龐大，若不加以處理直接排放，不但占用大量耕地，而且對(duì)周圍土壤、水體、空氣都將造成污染。含油污泥處理的目的是以減量化、資源化、無(wú)害化為原則。目前含油污泥作為催化裂化裝置分餾塔的油漿、焦化裝置的原料、道路建設(shè)和建筑材料、橡膠填料劑和補(bǔ)強(qiáng)劑，已得到廣泛應(yīng)用。并且含油污泥作為調(diào)剖劑在油田中的應(yīng)用已得到普遍的推廣，減少了含油污泥外排對(duì)環(huán)境造成的不良影響，具有較好的社會(huì)環(huán)保效益。
為了使含油污泥能在水中有較好的分散、懸浮性能及對(duì)地層高滲透層的封堵性能，通常加入適量的添加劑。主要包括分散劑、懸浮劑和固化劑等。由于含油污泥含有一定量的原油和污泥，不容易直接分散在水中，因此必須加入一定類型和一定量的分散劑使含油污泥在水中快速分散，且分散后的顆粒粒徑小，不結(jié)團(tuán)凝聚。常用的分散劑有表面活性劑、堿和固體粉末等。
在施工中，為了保證含油污泥體系的正常注入，含油污泥在溶液中要有較好的懸浮性能，因此需要加入懸浮劑，從而保證含油污泥體系有較好的可泵性，可以進(jìn)入地層深度，起到調(diào)剖作用。
含油污泥作為顆粒型沉淀物，其本身固結(jié)強(qiáng)度很低，需借助于固化劑提高封堵強(qiáng)度和抗沖刷性，延長(zhǎng)調(diào)剖劑在地層中的封堵時(shí)間，增大調(diào)剖劑的封堵率。所選的固化劑應(yīng)具有膠結(jié)強(qiáng)度大、耐溫性好、耐酸堿等特點(diǎn)，滿足此要求的固化劑有水泥和樹脂等。
通過(guò)室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了含油污泥調(diào)剖體系的封堵性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，含油污泥具有較高的封堵強(qiáng)度和較好的堵塞效果，對(duì)巖心的封堵達(dá)到90%以上，完全可用于高滲透注水井調(diào)剖。
含油污泥深部調(diào)剖的基本原理是利用含油污泥中的泥組分、油組分，采用化學(xué)處理方法，加入適量的各種懸浮劑、分散劑和增黏劑，能使懸浮其中的固體顆粒延長(zhǎng)懸浮時(shí)間，增加注入深度，提高封堵強(qiáng)度。同時(shí)使油組分分散均勻，形成均一、溫度的乳狀液。由含油污泥配制成的乳狀液-懸浮體調(diào)剖劑用于油田注水井調(diào)剖，在地層中到達(dá)一定的深度后，受地層水稀釋以及地層巖石的吸附作用，乳狀液-懸浮體體系分解，其中的泥質(zhì)吸附膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和蠟質(zhì)，并通過(guò)它們粘聯(lián)聚集形成較大粒徑的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，沉降在大孔道中，使大孔道通徑變小，封堵高滲透層帶，迫使注入水改變滲流方向，提高注入水波及體積。通過(guò)優(yōu)化施工工藝，可使含油污泥只封堵住高滲透地帶，而不污染中、低滲透層。該調(diào)剖劑與其他的化學(xué)調(diào)剖劑相比，具有抗鹽、抗高溫、抗剪切、性能優(yōu)異和無(wú)風(fēng)險(xiǎn)注入等特點(diǎn)，便于大劑量調(diào)剖擠注，不受礦化度和溫度影響，有效期長(zhǎng)，可廣泛用于注水井的控水增油挖潛。
目前，含油污泥在許多油田得到了廣泛應(yīng)用。含油污泥用作調(diào)剖劑有效地封堵了地層的高滲透層，改善了地層的非均質(zhì)性，擴(kuò)大了后續(xù)水驅(qū)波及系數(shù)，因此表現(xiàn)出良好的增油降水的效果。將含油污泥回注地層進(jìn)行調(diào)剖，不僅可消除含油污泥帶來(lái)的地面污染，又實(shí)現(xiàn)了“變廢為寶”，節(jié)約了大量的處理費(fèi)用，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，又滿足了環(huán)保的要求。因此，含油污泥型調(diào)剖劑具有廣闊的應(yīng)用前景。
6 結(jié)束語(yǔ)
隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，環(huán)境法規(guī)的日益完善和健全，油田含油污泥減量化、無(wú)害化、資源化處理技術(shù)的發(fā)展是必然的趨勢(shì)，含油污泥的處理技術(shù)也將越來(lái)越引起人們的高度重視。含油污泥因其具有良好的地層配伍性以及抗鹽耐溫的優(yōu)點(diǎn)，在油田中得到了推廣應(yīng)用。礦場(chǎng)應(yīng)用效果表明，含油污泥經(jīng)化學(xué)劑處理后，作為調(diào)剖劑不僅具有良好的應(yīng)用效果，而且還有很高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，進(jìn)行含油污泥調(diào)剖劑的深入研究，選擇恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)添加劑，以此建立新型調(diào)剖劑系列，這不僅可以豐富調(diào)剖劑的種類，也為含油污泥的再利用，解決污泥外排所造成的環(huán)境污染問題以及實(shí)現(xiàn)含油污泥排放的無(wú)害化處理，達(dá)到降本增效的目的，提供了一個(gè)很好的途徑。
