浙江北斗星环保科技有限公司

胜利油田原油储罐油泥砂处理技术

发布时间:2010-8-6 已阅览:1151次

1.油泥砂的危害及产生根源

由于我国的油田开采技术比较落后,过去对于在开采过程中所产生的油泥,其处理方法多采用填埋的方法,有些油田干脆弃于定点的坑中,这样的 油泥坑在油田的采油区很多。由于这些油泥坑的存在对环境产生了严重的影响,破坏了当地生态环境,占用了大片农民土地,更严重的是油泥逐步向地层深度渗透,污染地下及地表水资源,对人类和地表生物的健康和生存造成威胁,同时浪费了大量的石油资源。目前全球能源紧张原油油价上涨,含油污泥中一般含有10%~80%干重的石油组分,这些石油资源随油泥等流失,是对资源的极大浪费。据估计,我国年产生含油污泥近300×10^4t,年浪费石油资源约60×104t以上。因此,很有必要探索一些油田开采过程中所产生的落地油泥进行分离净化的工艺技术,从而将产生的废油泥随时进行净化处理。

油泥砂的产生主要有5条渠道:

①施工作业(如钻井施工、射孔、试油、装泵、解泵、洗井及修井作业)过程中发生的落地油、泥浆和油水;

②采油后期生产中含有大量的水和泥沙;

③储油罐底积累的底泥中,含有不同比例的石油;

④输油过程中管道泄漏于泥土中形成的;

⑤由于20世纪80~90年代管理不善,造成地方小炼油点星罗棋布产生大量污油泥砂,全国累计产生污油泥砂约为100×10^4t。

2.油泥砂处理技术及应用

针对油泥砂的特点,近几年来胜利油田的一些采油开发单位与科研单位密切合作,对油田油泥砂的治理做了大量的研究工作:对含油污泥进行了普 查分类及环境污染评价,在复合生化破乳脱油、生物修复、电厂锅炉焚烧、地层回注等处理工艺试验研究的基础上,形成了一套较为完善的油田含油污泥无害化处理系列技术。

2.1 油泥砂清洗技术

(1)沉砂池洗砂技术。含砂来液由沉砂池经砂泵进入洗砂器,经洗砂器清洗分离后,砂子排放至砂箱内,洗砂器溢流污水、污油回沉砂池进行回收。砂箱内冲入高压洗砂水混合,混合后的砂水液由液下泵输送至集砂器内进行二次清洗,集砂器溢流液体流回砂箱内。集砂器内的积砂定期排放至输送机后装车外排。装置设置辅助加药系统,以降低砂中含油量。

主要技术参数:该洗砂装置洗砂量50m³/d,洗出砂含油<3000mg/kg,符合《农用污泥中污染物控制标准(GB4284-84)》。

(2)活动式一体化油泥砂处理技术。活动式一体化油泥砂处理设备整套装置采用整体车载式集装箱结构,油砂经一洗一浓缩后,含油量达到外排标准。该装置主要由车体、发电机组、控制室、清洗设备总成(包括洗砂器、浓缩器、砂泵、浓缩泵、污水泵、化学清洗搅拌罐等)组成。

含砂来液由沉砂池经砂泵进入洗砂器,在洗砂器内清洗分离后,砂子排放至化学清洗搅拌罐,洗砂器溢流污水污油回沉砂池进行回收。化学清洗搅拌罐内冲入高压污水,罐顶部设置搅拌器进行辅助搅拌。经化学清洗搅拌罐混合后的砂水液由浓缩泵提升至浓缩器进行二次清洗浓缩,浓缩后的砂子再进入二级化学清洗搅拌罐进行浓缩,浓缩器溢流液体流回罐内。二级罐内的积砂定期排放,排至输送机提升装车外排。二级罐内液体充满后溢流入污油罐,罐内污油、污水经污水泵打入沉砂池进行回收。装置设置辅助加药系统,以降低砂中含油量。

一体化油泥砂处理设备全程自动化控制,采用PLC、触摸屏与变频器联合完成现场仪表信号的检测、显示、存储、控制等功能。触摸屏显示整套设备在流程,在显示画面上实时显示监测的仪表信号值,通过远程控制系统的切换,方便了工人操作,自动化水平高。

一体化油泥砂处理设备具有如下特点:

①含油砂的处理将提升、分离、清洗、浓缩脱水等工艺有机结合,实现了含油砂的高效、连续、密闭清洗;

②含油砂清洗处理成套设备采用撬装化和整体车载式集装箱结构、全程自动化,并且设备可移动;

③3000mg/kg,清洗干砂量为5m³/h可直接进行达标排放,减少了环境污染。

2.2 油泥砂高效生物处理技术

油泥砂高效生物处理工艺技术主要包括含油泥砂高效复合生化破乳脱油技术和高效内、外源微生物强化修复油泥砂技术。

(1)油泥砂高效复合生化破乳脱油技术。这是一种利用生物破乳与生物浮选等现代生物技术,处理石油化工行业难于脱油、脱水的油泥砂,回收油泥砂中原油资源的新型清洁生产技术。该技术主要采用高效生化破乳复合制剂与生物浮选工艺,结合新型撬装油泥砂生物反应器构造,能够有效使油泥砂中的乳化态石油破乳,解除油-泥颗粒的吸附;破乳、凝聚后的原油通过浮选微生物在污泥混合液中持久发酵产生的微气泡以及外加曝气装置的作用下上浮并回收,污泥中污油回收率90%以上,能最大限度地回收油泥砂中的原油资源,实现油泥砂的资源化利用。

研制的高效生化破乳复合制剂能将化学破乳剂的专一、快速与微生物破乳剂的作用范围广泛、破乳时间和能力持久有机结合相比单独使用化学破乳剂和生物破乳剂处理效果提高20%以上,处理成本降低30%,从而有望使油泥砂工业化处理成为盈利生产。

(2)高效内、外源微生物强化修复油泥砂技术。针对油田站场堆积的油泥砂或经过脱油处理后的油泥砂,将传统石油污染土壤耕作处理技术与高效外源微生物强货修复技术相结合,通过微生物的好氧呼吸和厌氧酶促作用,把油泥砂中的原油组分降解成为二氧化碳和水,改良碱性土壤,实现油泥砂无害化排放或土地复耕。

研制开发的微生物制剂由三种原油降解环保型假单胞菌和两种球菌组成,此类制剂用于净化土壤及水表面的原油污染。

被应用的生物制剂类型是由矿质营养素补充的亲水型干剂或是浓缩型细胞悬液。生物制剂的最佳浓度为每1000m³处理表面含有0.1~1kg细胞悬液。处理时间将依照最初总的烃含量而定,通常在暖季为2至8周。温度和pH值的适用范围分别为10℃~40℃和5.8~7.8。制剂的测试多数在实验室、小规模试验区以及现场进行,在胜利油田的现场应用已经证明了生物法对不同烃污染土壤及水表面处理的高效性。以450g/kg干土壤和450mg/L水中的原始烃总含量为前提,清除效率可达到65%~97%。2004年4月,在某联合站成功地进行了试验,试验中用该生物制剂修复了胜利油田不同性质的含油污泥,取得了良好的处理效果。

(3)高效生物处理技术现场应用。在胜利油田某联合站进行了含油污泥复合生化破乳脱油-微生物强化修复技术示范工程现场试验。

该工程油泥砂处理规模为100m³/d,采用生物破乳与生物浮选技术,结合新型撬装油泥砂生物反应装置,配合均质流化、曝气气浮、自动收油排泥等工艺措施,协同生物复合药剂的作用,达到对油田含油污泥中的乳化油破乳、原油与污泥中无机固形物之间吸附并聚结上浮的目的,减少油泥砂中的污油含量,将浓缩污泥经污泥泵打入板框压滤机内脱水,脱水后泥饼运至生物修复处理场。

站内油泥砂定期收集,排入污泥脱油罐内,罐内设加热温控装置,采用曝气气浮系统自动收油排泥,通过复合生物制剂的作用达到污泥混合均匀、反应除油的目的。罐内污泥经过处理后,底部污泥进入污泥沉降罐内进行反应沉降。污泥处理过程采用PLC程序控制,经过该工艺段处理后,污泥中原油回收率≥90%,处理后污泥中含油率为3000~9500mg/kg,罐底浓缩污泥经污泥泵打入板框压滤机内脱水,污泥含水率可降至75%以下,装车运至生物修复处理场。

在生物修复处理场内集中了胜利油田具有代表性的四种不同性质的油泥砂,对这几种油泥砂分别进行了好氧微生物土壤耕作处理和厌氧微生物堆肥处理。经过微生物的好氧呼吸和厌氧酶促作用,把油泥砂中的原油组分污染物最终降解成为二氧化碳释放到大气中。经过3个月的现场试验处理,油泥砂含油量已经由原来的9400mg/kg降至2930mg/kg(低于《农用污泥排放标准(GB4284-84)》),在处理后的含油污泥上种植了草种和草坪,几天后草坪茂盛,草种也长出了绿草。

2.3 高渗透地层回注污泥技术

高渗透地层回注污泥是近年来逐步兴起的一种低成本、易操作的处理油田油泥砂技术,目前在胜利油田孤东、临盘等采油厂均有应用。

(1)高渗透地层回注污泥技术工艺。要实现油泥砂的地层回注,首先需对油泥砂进行化学处理,利用油泥砂中的泥组分、油组分,加入适量的各种添加剂, 可调配成微米级的O/W型乳化悬浮液(活性稠化调剖剂)需要达到指标为:粘度低、可泵性强、悬浮性能好、沉降时间大于3h。该调剖剂具有较高的封堵强度和较好的堵塞效果,既能有效地封堵高渗透层,提高注入水波及体积,增大对应油井能量,又能解决油泥砂污染环境难题,提高回注污水水质,减少注入水量。

(2)回注污泥现场应用。将油泥砂注入高渗透地层,需要利用原有井筒。首先用水泥塞封堵下部油层,对套管外回注污泥井段进行二次固井,下入光油管至回注污泥井段重新射孔,使其成为污泥回注管柱。地面装置有污泥池、控制阀、搅拌设施、管线和注入泵,通过管线将控制阀、搅拌设施、注入泵与井口连通,搅拌设施中装有搅拌器,设一条。设一条回注污水的注水管线与注入泵连通。设一条注污泥管路与搅拌设施和注入泵连通,注入泵与井口之间安装流量计和压力表。对悬浮率不高的污泥,在搅拌设施的前端连接加药设备。

高渗透地层回注污泥技术的油泥砂处理成本大约为110元/t。

一般作业施工工序:水泥塞封堵下部油层→二次固井→对回注污泥井段射孔→排液、洗井、试注水,测吸水指数曲线求馆二段启动压力→井口、地面管线试压及井筒内管柱验漏→注泥

2.4 油泥砂电厂焚烧处理技术

利用发电厂燃煤锅炉焚烧的方式处理油泥砂 , 是将油泥砂脱粘固化处理后 , 制成仿煤燃料 , 掺入 燃煤中用作电厂燃煤锅炉燃料 , 在回收利用油泥砂 中的石油类物质热量的同时 , 实现对油泥砂的无害 化处理 , 并利用电厂燃煤锅炉的烟气处理系统 , 确 保排放废气达标 , 废渣按现行的燃煤废渣的处理方 式 , 用于建材或绿化。

(1) 油泥砂固化处理过程。油泥砂固化过程主 要分为脱水、降粘、固化物脱水几个阶段 :

第一阶段 , 脱水。清罐时将清出的油泥砂集中 到储存池中, 依靠重力作用进行自然沉淀 , 完成油泥与水的初步分离 , 分离出的游离水经流程回注至 污水系统。

第二阶段 , 降粘。将沉淀的油泥砂与固化剂充 分均匀混合后 , 固化剂与油泥砂发生物理化学反 应 , 将油性物质分散隐藏于泥砂和固化剂的颗粒结 构中 , 完成油泥砂中油泥的降粘 , 同时产生大量的 热量将油泥砂加热 , 使油泥砂中的水分以蒸汽的形 式挥发出去 , 完成油泥砂的第二次脱水。

第三阶段 , 固化物脱水。油泥砂经第二阶段的 脱粘脱水后 , 形成块状、大颗粒、粉状的固态物 质。经自然风干后 , 含水量可下降 , 由含水量较高 的块状、大颗粒、粉状固态物质转变为含水量较 小、适于燃烧的最终产品。固化后的最终产品 , 呈 灰褐色 , 具有良好的流动性 , 不会出现粘连设备的 情况 , 可以适用于所有的燃煤锅炉。

胜利发电厂油泥砂焚烧工程采用集中“流化焚 烧法”对油泥砂进行无害处理 , 取得了很好的经济 效益和社会效益 , 经环境监测部门监测 , 各项指标 完全符合国家的排放标准 , 油泥砂固化焚烧的成本 为 211 元/ t , 一期工程设计年处理油泥砂为 5 × 10^4 ~6 × 10^4 t。

2.5  油泥砂固化制砖处理技术

为配套油泥砂复合生化破乳脱油工艺的后续处理 , 胜利油田又开发了脱油后油泥砂固化制砖工艺技术。有关科研部门试验研制了适应性强的污泥专 用固化剂及材料配比 , 在脱油后的油泥砂中掺入一 定比例的污泥专用固化剂及其它材料 , 经脱水、压 制成型、固化等工序后制成土建路面砖。按照《混 凝土路面砖 (JC/ T446 - 2000)》标准规定的试验 方法 , 对生产的地面花砖物理尺寸、容重、吸水 率、力学性能 (抗压、抗折强度) 、抗冻性、含碱 度、毒性和放射性进行了测试 , 其各项性能指标均 达到或超过了标准要求。经在胜利油田孤四联合站 等制砖现场实验 , 每年能消耗掉油泥砂4 × 10^4 t , 产 砖 60 × 10^4 块 , 污泥地面花砖生产成本仅 7 元/ m²。

2.6  油泥砂焚烧制陶处理技术

利用含油量较低的油泥砂和分离后的油泥砂作为原料 , 添加粘合剂、发泡剂等辅助材料,根据油泥砂的不同性质调节配方 , 经过成型、烧结、膨胀、冷却,最后生产出陶粒产品。

在制陶生产过程中 , 为了去除油泥沙中的有害 物质 , 特别是油泥砂中含有大量的苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭的有毒物质 , 将颗粒状陶粒坯料进 行高温烧结 , 烧结温度为 800 ℃~1450 ℃烧结。