大庆油田含油污泥资源化利用技术与实践.docx

年 月 ：大庆油田含油污泥资源化利用技术与实践马 骏（中国石油大庆油田工程有限公司）摘 要 随着水驱、化学驱、生物驱等二次、三次采油技术在油田的推广应用，在处理采出液、地面设施运行维护过程中，伴生了大量的含油污泥。 含油污泥产生数量大，环境危害强，其处理及治理问题，已经成为各油田所面临的重大环保瓶颈。 为解决污泥的排放去向问题，大庆油田开展含油污泥的资源利用技术研究，制定了 油田含油污泥综合利用污染控制标准，并规模建成了含油污泥处理站，实现了油田含油 污泥的减量化、资源化处理。关键词含油污泥；资源化；技术研究；实践中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言或污泥中的含油量、有机物和重金属含量提出了相应的限制。 大部分含油污 泥 处 理 指 标 要 求 都 与 污 泥 的 最终处置方式有直接 的 关 系。 不同国家对含油污泥 处理后污泥中含油量的指标要求见表。随着油田开发技术的不断进步，水驱、化学驱、生物驱等二次、三次采油 技 术 陆 续 在 油 田 推 广 应 用，向 地下注入了大量的水、化 学 助 剂 和 微 生 物 菌 剂，同 时 在地面建设数 量 庞 大 的 井、站 系 统。 在 处 理 采 出 液、 地面井站、管道等生产 设 施 运 行 维 护 的 过 程 中，伴 生 大量的含油污泥。含油污泥得不到及时有效处理，将会对生产区域 和周边环境造成不同程度的影响：一是含油污泥中的 石油类组 分 挥 发，使 油 田 区 域 环 境 空 气 总 烃 浓 度 超 标；二是散落和堆放的含油污泥污染地表水甚至地下 水，使水中 和石油类严重超标；三是污泥中含有大量的石油类、硫化物、苯系物、酚类、蒽、芘等有毒有害物质，某些具有致癌、致畸、致突变作用，已 被 国 家列入危险废物名录（），作为危险废物进行管 理。 油田含油污泥产生数量大，环 境 危 害 强，其 处 理 及治理 问 题，已 经 成 为 各 油 田 所 面 临 的 重 大 环 保瓶颈。表不同国家对含油污泥处理后污泥中剩余油含量指标要求我国针对固体废物的排放 和 处 置，颁 布 了中 华人民共和国固体废物污染环境 防 治 法，在 此 基 础 上 制定了国家危险废物名录和危险废物鉴别标准， 且对危险废物的处置，制定了 危险 废物填埋污染控制标准和 危险废 物焚烧污染控制标准等，在这些标准和法规中，将含 油污泥归类为危险固体废物，但是并没有对含油污泥 中的含油量提出量化指标。随着我国环境 保护法规体系 的 日 益完善和监管 制度的严格，以及建设 清 洁 节 约 型 社 会 的 需 要，无 害 化、减量化、资源化处理 仍 然 是 目 前 含 油 污 泥 处 理 的 目标和趋势。 国内外处理技术含油污泥种类繁多、性质复杂 ，相应的处理技术国内外现状 国内外处理标准在国际上，由于各地地质和地理条件的差异，土 壤对石油类有机物的耐受程度不同，因此对于污泥中 的 或者含油量，目前没有统一的国际标准，但是 很多国家和地区都根据本地区的实际情况以 法 规或 指导准则的形式提出了相应的现场专用指标，对土壤马骏， 年毕业于哈尔滨工业大学给排水专业，现在中国石油大庆油田工程有限公司从事油田含油污泥处理研究工作。 通信地址：黑龙江省大庆市让胡路区西苑街大庆油田设计院水化室，国别土壤中含油量的要求填埋处置 筑路、铺路加拿大 美国 法国 马 骏：大庆油田含油污泥资源化利用技术与实践 年 月 和 设 备 也 呈 现 多 元 化 趋 势 ，目 前 含 油 污 泥 处 理 技术 有 调 质 机 械 脱 水 工 艺 、热 处 理 工 艺 （化 学 热 洗 、 焚 烧 、热 解 析）、生 物 处 理 法 （地 耕 法 、堆 肥 法 、生 物 反 应 器）、溶 剂 萃 取 技 术 以 及 对含 油污泥的综合利 用 等 。 国 外 如 加 拿 大 工程公 司采用的是机械 脱 水 工 艺 ，配 合 自 己 专 有 的 药 剂 ；荷兰吉福斯公司 采 用 的 是 调 质 机 械 脱 水 生 物 处 理 法 ；德 国 公 司 采 用 的 是 调 质 机 械 脱 水 电 化 学 工艺 ；新 加 坡 的 公 司 则 采 用 机 械 脱 水 美 国 热 解 吸 的 工 艺 ；而 法 国 、德 国 的 石 化 企 业 多 采 用 焚 烧 的 方 式。 溶剂 萃取的特殊性目 前只局限于实验室研究 ，很 难 达 到 工 业 化 应 用 。目 前 ，国 内 外 应 用 较 多 并 且 比 较 成 功 的 是 采 用 物 理 法 、化 学 法 （离 心 分 离 加 化 学 药 剂 处 理 ）相 结 合 ，即 调 质 机 械 脱 水 工 艺 ，该 技 术 比 较 成 熟 ，在 欧 美 各 地 的 油 田 应 用 广 泛 且 处 理 效 果 好 。 该 方 法 的 不 足 是 处 理 效 果 会 受 污 泥 来 源 的 影 响 ，对 于 污 泥 中含有的大量 砖 瓦 、草 根 、塑料等 杂物需要配套预 处理设备和工艺 。表清罐含油污泥质量组成表含油污泥储存点混合含油污泥质量组成根据油田各种污泥的理化特性分析，综合分析确定大庆油田含油污泥成分平均构成为：含油 、含 水 、含固体废物 。 含油污泥处理工艺流程设计通过对国内外含油污泥处理技术的调研，结合大庆油田含油污泥性质，开发了适合大庆油田含油污泥 处理的热化学清洗工 艺，辅 以 高效离心分离方式，形 成了预处 理、调 质离 心 处 理 工 艺。 该工艺能够将含 油污泥 中 的 油 分 离 出 来，使 污 泥 含 水 率 降 至 以下，处理后含油污泥含油量 ，可用于铺垫井场或通井路，工艺流程见图。大庆油田含油污泥综合利用标准建立及污泥利用技术 含油污泥综合利用污染控制标准的建立为确定含油污泥处理后进入环境的可接受性，通 过室内分析和评价，参考国外对含油污泥各项化学物 质的界定限值，黑龙江省环保局制订并发布了黑龙江 省地方标准 油 田 含 油 污 泥 综合利用污染物控制标准。该标准对用于农用、垫井场和通井路的处理后油 田含油污泥共建立了 项污染控制指标，其 中 石 油 类 ，即 。 大庆油田含油污泥资源化利用技术 大庆油田含油污泥特性分析对 大 庆 油 田 不 同 来 源 的 含 油 污 泥 （污 水 沉 降罐 底 泥 和 除 油 罐 底 泥 、油 罐 底 泥 、三 相 分 离 器 底 泥 、井 场 落 地 油 泥 、各 类 废 弃 滤 料 ）的 污 泥 组 成 进 行 分 析 。 清 罐 油 泥 中 水 含 量 较 多 ，油 和 固 体 组 分 大 致 相 当 ，落 地 油 泥 和 储 存 点 的 油 泥 中 含 有 部 分 大 块 杂 质 和 固 体 垃 圾 ，污 泥 中 的 含 水 率 随 着 污 泥 堆 放 的 时 间 而 逐 渐 减 小 。 大 庆 油 田 每 年 产 生 的 清 罐 油 泥 约 占 ，油 水 井 作 业 、集 输 管 道 穿 孔和 不 法 分 子 偷盗产生的污泥约占 。 具 体 指标 见 表 、表 。图含油污泥处理工艺设计流程 高效污泥处理设备的研发 含油污泥自动进料装置 在含油污泥储存池上设计开发了自动进料装 置，针 对 固 体 块 状 污 泥，在 含 油 污泥收集池上增设桥式抓斗吊车，采用人工操作室控 制或遥控器控制，把待处理的含油污泥由储存池转入 池内壁附近设置的进料斗，然后由螺旋输送机送入含样品编号 含水率 固含量 含油量 范围 样品名称 含水率 固含量 含油量油水分离器出泥 电脱水器出泥 二合一加热炉底泥 污水沉降罐清泥 三合一装置清泥 油气田环境保护 技术研究 油污泥流化与处理装置进行处理。针对液体含油污泥，在含油污泥储存池外附近设 螺杆泵，螺杆泵设两个 吸 口，安 装 在 含 油 污 泥 储 池 内 的污油池和集液池内，针 对 高 低 液 位 可 进 行 切 换，见 图、图。后续的离心处理。 经调 质 后 的 污 泥 从 罐 底 部 由 螺 杆泵输送至后续的离心 处 理 单 元 进 行 离 心 分 离。 污 泥 在罐内沉降一段时间后，罐体上部的浮油会从集油口 流出，直接进油水分离装置进行分离。主 要 由 筛 网 分 离 器 或 含油污泥离心处理装置切 割 破 碎 机 、两 相 离 心 机 、热 交 换 器 、化 学 注 入 系统 、螺 旋 输 送 器 、输送泵及控制 系 统 等组 成 ，该 装 置 的 自 动 化 程 度 高 ，可 根 据 由 调 质 罐 提 供 的 物 料 温 度 、组 分 及 相 关 参 数 进 行 自 动 调 节 ，保 证 离 心 机 的 平 稳 运 行 。 离 心 后的含油污泥由螺旋输送 机 送 入 污 泥 堆 放 场 ，分 离 出 来 的 液 体 进 入 油 水 分 离 装 置 ，分 离 出 来 的 油 外 输 至 转 油 站 ，分 离 出 来 的 水 作 为工艺用水回掺利用 。图含油污泥收集池平立面示意大庆油田含油污泥资源化利用技术实践 含油污泥处理工艺试验研究与效果采用流化预处理 调质 离心处理工艺，大庆油 田于 年 月建成投 用 第 座“杏 北 油 田 含 油 污 泥处理站”。 该站处理规模为 ，依 据 室 内 研 究确定的运行工艺参数，并通过对整套工艺的现场试验，确定了该套工艺单体的最佳运行参数：图含油污泥自动进料装置示意采 用 进 料 格 栅 分 含油污泥流化与 预 处 理 装 置离 、两 级 转 鼓 筛 分 、冲 洗 分 离 出 大 块 物 料 ，然 后 通过曝气沉砂去除大于 的 砂 质 物 料 ，又 采 用 破 碎 机 和 过 滤 器 ，去 除 破 袋 纤 维 ，减小了大颗粒物料 及 杂 质 对 后 续 处 理 设 备 的 冲 击 和 伤 害 ，有 利 于 整 套 工 艺 的 连 续 运 行 。 该 装 置能够 对来料中的大块 固 体 颗 粒 、麻 袋 、石 子 、沙 子 等 杂 物 进 行 逐 级 去 除 ， 并 通 过 螺 旋 输 送 器 输 送 至 装 置 外 ，对 大 庆 油 田 含 油 污 泥 来 源 广 、成 分 复 杂 的 特 性 有 良 好 的 适 应 性 。 采用吹脱管使 装 置 有 自 清 洗 功 能 ，解 决 堵 塞 问 题 。 筛 分 工 艺 见 图 。回掺水温度大于 ，回掺水量大 预处理装置约 ； 调质装置最佳调质温度 ；调质罐沉降时间不低于；进 入 调 质 罐 的 污 泥 含 油 量 在 之间时，调 质 罐 单 罐 清 洗 剂 和 破 乳 剂投加量分别为 和；离心机转数在 之 离心装置间，转数差 为 ；进 入 离心 机的污泥固含量在 之间时，絮凝剂的投加量为；沉降时间不低于。 油水分离装置依据上述工艺参数，对整套工艺进行了稳定性运行试验，经检测处理后的污泥含油均在 的指标以 内，平均含油为 ，说明整套装置在优化参数下 运行可以保证污泥处理的效果。杏北含油污泥 处理站实际运 行 结 果达到了预期 目的，处 理 后 泥 中 含 油 量 小 于 ，达 到 了 黑 龙 江 省 油田含油污泥综合利用污染控 制标准规定的含油量 的要求，处理后的污泥用来铺垫井场及道路。 该站建成后，既解决了杏北油田含油污泥外排给环境带来的沉重压力，又解决了污泥 在油田生产系统中恶性循环对处理设备带来的冲击。图含油污泥流化与预处理装置流程 含油污泥调质装置 用来接收从预处理装置输送来的液态含油污泥，主 要 由 调 质 罐、污 泥 提 升 泵 和 搅 拌器等组成，实现对流 化 污 泥 进 一 步 的 匀 化、加 热 和调质。 采用三罐并列运行方式，通 过 理 论 计 算、室 内试验、现场试验，确定了 工 作 流 程 及 各 工 艺 段 的 工 作 时间，三罐配合，使 来 料、出 料 连 续，为 上 下 游 工 序 的 合理运行创造了良好 的 工 作 条 件。 调 质 罐 顶 部 设 搅 拌器，可对罐内 污泥进行搅拌匀化。 在 进 口 处 加 药，对污泥进行调质，进一 步 增 强 油 和 泥 的 脱 附，有 利 于（下转第 页）油气田环境保护 技术研究 行研究，开 展 废 水 处 理 中 试 实 验 研 究 和 工 程 化 推 广。形成强有力的页岩气压裂返排废水回用、回注和达标 外排处理技术，以减少水资源的大量消耗和缓解环境 压力。 研究页岩 气 开 发 过 程 中 产 生 固 体 废 物 的 处 理 技 术，如废钻井返排液的固化处理、生物修复技术等，并 对目标污染物的迁移转化规律和降解机理及 动 力学 进行探讨研究。 加强页岩气勘探开发设备和环保设备的研 发，避 免出现因设备故障而引发的各类问题。 加强页岩气开发及其开发过程中产生废物环保法 律法规的建立和完善，做好环境影响风险评估和环境风险预案，建立 管理体系，强化井场作业人员的 服务意识，严格把关，建立个人和班组责任制。冯连勇，邢彦姣，王建良，等美国页岩气开发中的环境与监 管问题及其启示天然气工业，（）： 发改能源 号页岩气发展规划 （ 年） ：，陈清礼，陈 高湘鄂渝交界地区页岩气优先 勘 探 开 发 目标区研究石油天然气学报，（）：张金川，边 瑞 康，荆 铁 亚，等页 岩 气理论研究的基础意 义地质通报，（）：页岩气 开 发 约 束力明显 未来发展更趋理性 ：，夏玉 强 页岩气开采的水资源挑战与环境影 响科技导报，（）： ， ： ： ，： ， ， ， ，柯研，王亚运，周晓珉，等页岩气开发过程中的环境影响及建议天然气与石油，（）： ， ，（）：宋旭锋我国应高度关注页岩气开采的环 境 影 响 环境与可持续发展，（）：陈莉，任玉页岩气开采的环境影响分析环境与可持续发展，（）：结束语页岩气开采中，水 力 压 裂 技 术 的 广 泛 应 用，不 仅带来了水资源的挑战，还 可 能 引 发 水 和 土 壤 污 染、甲 烷泄漏等环境问题。 因此，针对页岩气开采中带来的 环境问题，结合我国页 岩 气 开 发 实 际 情 况，采 取 相 应 的对策是非常必要的，从而更好地促进页岩气开发与 环境保护的和谐发展。参 考 文 献罗 平 亚关于我国发展页岩气开发技术的几 点 看 法：，肖钢，白 玉 湖基于环境保护角度的页岩气 开 发 黄 金 准则天然气工业，（）：（收稿日期）（编辑李 娟）檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯（上接第 页）由含油污泥引发的安全和环境隐患，改善油田生产和生活环境，而且变废为宝，回收了大量的原油，创造了 经济效益，处理后的含油污泥用于油田生产建设。 在 根本上解决了长期以来含油