稠油含油污泥處理技術(shù)研究與應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
含油污泥主要產(chǎn)生于石油開(kāi)發(fā)、運(yùn)輸、煉制及含油污水處理過(guò)程中，屬于危險(xiǎn)固體廢棄物。近年來(lái)，隨著 環(huán)保法規(guī)逐步完善及企業(yè)綠色低碳發(fā)展的要求，對(duì)油氣田開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的污泥處理標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，污泥的資源化利用與污染防治問(wèn)題越來(lái)越引起重視，目前曙光油田日產(chǎn)含油污泥量高達(dá)300t。
清罐油泥和浮渣底泥是采油及采出液處理過(guò)程中分離出來(lái)的原生細(xì)泥質(zhì)油泥，占總油泥量的80%以上。經(jīng)分析，原生細(xì)泥質(zhì)油泥所含泥質(zhì)粒徑絕大部分在100μm以下，其中，清罐和浮渣底泥泥質(zhì)粒徑在50μm以下的占比70%以上。泥質(zhì)組分礦物分析表明，泥質(zhì)絕大部分為斜發(fā)沸石。曙光油田油泥稠油比重大，膠瀝質(zhì)含量高，一部分落地油泥混合了高含量的原油、固體以及部分植物纖維和塑料垃圾。同時(shí)，在稠油開(kāi)采和采出液處理過(guò)程還需要添加大量的化學(xué)藥劑，在表面活性劑的作用下，稠油與泥質(zhì)吸附結(jié)合緊密，狀態(tài)極為穩(wěn)定。因此，遼河油田油泥處理重點(diǎn)在于含有多種類型雜物的分選處理，難點(diǎn)在于對(duì)細(xì)泥質(zhì)油泥的處理。
1 主要研究?jī)?nèi)容
目前，曙光采油廠含油污泥主要有落地油泥、清罐油泥、浮渣、底泥等，按照分質(zhì)分類處理思路，落地泥和清罐泥采用“逐級(jí)分選-化學(xué)精細(xì)熱洗”工藝處理，浮渣、底泥以及化學(xué)熱洗底泥用于制作油泥調(diào)剖劑，用于稠油蒸汽吞吐井調(diào)剖封竄。
1.1 稠油細(xì)泥質(zhì)油泥化學(xué)清洗技術(shù)評(píng)價(jià)及藥劑優(yōu)選
1.1.1 實(shí)驗(yàn)方法
利用傳統(tǒng)方式篩選清洗劑效率較低，費(fèi)時(shí)又費(fèi)樣品。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在含油污泥體系中，存在油-水、油-泥、泥-水等多個(gè)界面，熱化學(xué)清洗法主要是利用清洗劑的表面活性降低各界面的界面張力，通過(guò)乳化作用促進(jìn)原油從固體表面分離。
在熱化學(xué)清洗法處理含油污泥工藝中，有效且常用的藥劑可分為以下幾類：陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑，其中，陰離子表活劑與非離子表活劑的研究和應(yīng)用較為廣泛，堿性無(wú)機(jī)鹽能增強(qiáng)表活劑的表面活性，綠色表活劑具有良好的乳化性、洗滌性、增溶性、潤(rùn)濕性等特點(diǎn)，同時(shí)易于生物降解。因此，可將化學(xué)表活劑、綠色表活劑、堿性無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行組合形成新的清洗劑配方。
1.1.2 清洗條件的優(yōu)化
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的處理?xiàng)l件，固定部分參數(shù)：兩級(jí)清洗、兩級(jí)離心工藝，泥（含水70%）/水=1:1，溫度80℃，清洗劑總加量4%，清洗結(jié)束后3000r/min下離心15min?，F(xiàn)對(duì)熱化學(xué)清洗的另外兩個(gè)重要參數(shù)攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。
（1）攪拌強(qiáng)度的優(yōu)化。以混合油泥為處理對(duì)象，選擇泥/水=1:1，加入清洗劑4%（含水70%的混合油泥質(zhì)量百分比），80℃下攪拌水洗15min。以一次清洗后油泥含油率（差量法）為指標(biāo)，對(duì)攪拌水洗強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化。清洗后泥中殘油率隨著攪拌強(qiáng)度增大而減小，當(dāng)強(qiáng)度大于500r/min后，殘油率下降趨勢(shì)明顯減緩，所以選擇攪拌強(qiáng)度500r/min。
（2）攪拌時(shí)間的優(yōu)化。選取清洗條件：泥/水=1:1，清洗劑加量4%，攪拌強(qiáng)度500r/min，清洗溫度80℃，3000r/min離心15min條件下對(duì)攪拌水洗時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。殘油率起初隨著攪拌時(shí)間的增加急劇下降，當(dāng)攪拌時(shí)間大于30min后，下降趨勢(shì)放緩，且當(dāng)時(shí)間持續(xù)延長(zhǎng)以后，殘油率反而上升。綜合考慮處理效果與能耗成本，選擇攪拌時(shí)間30min為宜。
1.1.3 混合油泥的清洗
清洗工藝：采用兩級(jí)清洗、兩級(jí)離心工藝。
級(jí)清洗：向100g混合油泥（含水70%）中加入100g水，清洗劑加量2%（混合油泥質(zhì)量百分比），80℃保溫，500r/min下攪拌水洗30min，清洗結(jié)束后取上層浮油測(cè)定含泥量，取下層泥水兩相離心，離心條件：3000r/min，15min。離心后取中層水相測(cè)定水中含油量和水中含泥量，取下層泥相進(jìn)行二級(jí)清洗。
第二級(jí)清洗：向一級(jí)清洗并離心后的泥相中加入100g水，清洗劑加量2%（含水70%的原始混合油泥質(zhì)量百分比），80℃保溫，500r/min下攪拌水洗30min，清洗結(jié)束后全部取出離心，離心條件：3000r/min，15min。離心后取水相測(cè)定水中含油量和水中含泥量，取下層泥相105℃烘干2h并測(cè)定含油率。
1.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
（1）使用不同方法測(cè)定的清洗后泥相總油含量在2.5%～4%，TPH＜2%，原油回收率超過(guò)90%，水中含泥和水中含油均小于1%，油中含泥小于2%。
（2）針對(duì)混合油泥以界面張力法篩選出了清洗劑B。采用兩級(jí)清洗、兩級(jí)離心工藝結(jié)束后全部取出離心（3000r/min，15min）。清洗后泥相總油含量小于2%，TPH小于1%，原油回收率超過(guò)90%，水中含泥和水中含油均小于1%，油中含泥小于2%。
1.2 分選預(yù)處理-化學(xué)精細(xì)熱洗工藝
該工藝的原理是油泥在加熱、機(jī)械攪拌及離心條件下，利用化學(xué)藥劑的潤(rùn)濕和乳化作用，將原油從泥砂表面剝離。主要工作機(jī)理：油泥通過(guò)破碎、流化攪拌、篩分、清洗等工序逐級(jí)分選清洗雜物和粗質(zhì)泥砂，通過(guò)兩級(jí)清洗離心分離實(shí)現(xiàn)細(xì)泥質(zhì)的凈化。
分選預(yù)處理-化學(xué)精細(xì)熱洗工藝主體為一體化油泥處理裝置，裝置由多個(gè)撬裝組合，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，裝置分為“分選預(yù)處理撬裝區(qū)”和“化學(xué)精細(xì)熱洗撬裝區(qū)”。分選預(yù)處理由破碎、預(yù)熱、流化、轉(zhuǎn)籠篩分、水洗分選、洗砂分砂、格柵除雜、振蕩篩分、溶藥加藥等工序組成，主要清洗分離出達(dá)標(biāo)的粗質(zhì)泥砂和重質(zhì)雜物，分離出少量需后續(xù)處理的輕質(zhì)雜物和絲狀物；化學(xué)精細(xì)熱洗由均質(zhì)除油、三相離心、二次洗泥、兩相離心、油水分離等工序組成，主要清洗分離出達(dá)標(biāo)的細(xì)泥，產(chǎn)生污油和污水。
1.3 油泥調(diào)剖技術(shù)
組分及特性分析表明，含油污泥具備制成調(diào)剖劑的可行性。稠油油藏經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期蒸汽吞吐，其孔隙度、滲透率等地層參數(shù)與原始狀況已有很大差別，需針對(duì)不同油泥加入適合的改性化學(xué)劑和添加劑，制成有一定強(qiáng)度和耐沖刷能力的調(diào)剖劑。
1.3.1 油泥顆粒調(diào)剖劑
以污水廠活性泥為原料，加入一定量懸浮劑和分散劑，同時(shí)，添加合適種類和大小的固相顆粒，提高封堵強(qiáng)度。懸浮劑為與油泥配伍性較好、具有一定觸變性的鈉基膨潤(rùn)土，其能保持體系有較高懸浮性和強(qiáng)度；固相顆粒選擇200目以上有一定膨脹系數(shù)的樹脂顆粒，產(chǎn)生橋架作用，對(duì)孔道進(jìn)行封堵；分散劑為一種聚有機(jī)電解質(zhì)，主要是降低油泥調(diào)堵劑的界面張力，防止形成油、泥、水聚集體。該體系懸浮性大于8h，封堵率50%～90%。
1.3.2 油泥聚合物復(fù)合調(diào)剖劑
配方主要成分為底泥，加入適量聚丙烯酰胺及絮凝劑，利用油泥微粒表面-OH基團(tuán)與聚丙烯酰胺分子的-NH2基團(tuán)結(jié)合形成氫鍵，大量氫鍵作用使聚合物能穩(wěn)定地吸附在油泥微粒表面，使油泥絮凝成更大的顆粒，從而產(chǎn)生封堵作用。體系成膠時(shí)間12～24h，黏度80～500mPa·s，耐溫大于200℃。
1.3.3 油泥改性高溫封口劑
以固相含量較高的浮渣為主料，加入無(wú)機(jī)凝膠、固化劑、增強(qiáng)劑、活化劑、懸浮劑等，按適當(dāng)比例復(fù)配而成。通過(guò)控制反應(yīng)溫度和活化劑用量，調(diào)節(jié)成膠速度和強(qiáng)度。體系封堵率≥95%，突破壓力大于20MPa，耐溫超過(guò)300℃。
實(shí)驗(yàn)表明，3種油泥調(diào)剖劑巖心封堵率75.2%～95.2%，可通過(guò)段塞優(yōu)化組合滿足不同類型儲(chǔ)層封堵需求。
2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果
近年來(lái)，污泥復(fù)合段塞調(diào)剖現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施58井次，累計(jì)投入資金598萬(wàn)元，累計(jì)增產(chǎn)原油2.8萬(wàn)噸，調(diào)剖使用油泥19.1萬(wàn)噸，化學(xué)精細(xì)熱洗達(dá)標(biāo)處理油泥6.8萬(wàn)噸，創(chuàng)造綜合經(jīng)濟(jì)效益1.16億元。
3 結(jié)語(yǔ)
化學(xué)精細(xì)熱洗+油泥調(diào)剖的分質(zhì)分類處理模式，有效滿足了落地泥、清罐泥、浮渣、底泥等不同成分、不同性質(zhì)的油泥處理需求，實(shí)現(xiàn)了油泥的減量化、無(wú)害化及資源化，應(yīng)用前景廣闊。
