油田污泥无害化及资源化处理技术探讨

王爱军，骆 伟，周志勇，胡新田

(1.中国石油 工程设计有限责任公司新疆石油勘察设计研究院(有限公司)，新疆 克拉玛依 834000; 2.中国石油 新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)

油田污泥无害化及资源化处理技术探讨

王爱军1，骆 伟1，周志勇2，胡新田2

(1.中国石油 工程设计有限责任公司新疆石油勘察设计研究院(有限公司)，新疆 克拉玛依 834000; 2.中国石油 新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)

从分析油田污泥特性入手，对目前油田污泥无害化及资源化处理工程实例进行研究。从处理程度、二次污染、工艺成熟度、使用范围与特点及成本利润等方面分别对污泥无害化和资源化处理技术进行综合比较，分析了各种技术的优缺点，为油田清洁生产提供可靠技术保证，同时提出了油田污泥处理的研究方向。

油田污泥;减量化;无害化;资源化

油田污泥的主要危害为侵占土地、污染土壤、污染水体及污染大气［1］。在《国家危险废物名录》中油田污泥属于危险废物管理的范围，根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》和《国家清洁生产促进法》的要求，必须对其进行减量化、无害化及资源化处理［2］。油田污泥包括落地油泥、清罐油泥砂、井下作业油泥及油田采出水处理站产生的含油污泥，油田采出水处理站产生的含油污泥占油田污泥总量的75%以上。新疆油田目前年产出污泥(12.0～16.6)×104m3。近几年，新疆油田在污泥减量化、无害化及资源化处理应用方面取得了明显成效:在减量化方面先分析了污泥的特性，并对浓缩脱水工艺设备进行了分析对比;在无害化方面开展了对水－助溶剂体系萃取法、回转炉热解法、热洗－有机溶剂萃取法、螺旋炉排焚烧炉法的研究与应用;在资源化方面开展了油田污泥制调剖剂、制橡胶添加剂及固化制砖的研究。

本工作对新疆油田污泥的5个无害化工程实例、3个资源化实验进行分析研究，综述了各种工艺的优缺点及处理成本，为油田污泥无害化及资源化项目提供借鉴。

1 油田污泥的特性

1.1 物理性质

油田污泥粒径为5～50μm［3］，将其作为油田井下调剖剂使用时很容易注入地层，对地层的伤害较小。对原油系统及采出水系统含油污泥的检测结果表明，随含水率的增加，含油污泥密度、黏度及燃烧热值均逐渐减小［3］。

1.2 化学性质

由于向油田采出水中投加的净水药剂中含有大量CaO，导致油田污泥偏碱性，pH最高可达11.4。油田污泥中挥发性固体总含量高、固体密度大;植物营养成分含量较低、可生化性差，必须人工投加N和P进行调节［3］。油田污泥中易滋生大量有害细菌，如硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌。稠油污泥中含有大量橡胶填加剂的所需成分，可作为橡胶填加剂使用［4］。

2 油田污泥处理方法分类

根据污泥性质及对减量化、无害化及资源化处理工程效果的总结，减量化工艺宜设置在采出水处理站;根据油田污泥处理后的用途，无害化及资源化处理宜设置在污泥处理站。油田污泥处理及利用方法分类见图1。

图1 油田污泥处理及利用方法分类

3 油田污泥的无害化处理

新疆油田对污泥进行的无害化处理方法主要包括螺旋炉排焚烧炉法、热洗涤法、萃取法、回转炉热解法、高温高压蒸汽喷射热解法及生物法，处理后的污泥均能达到GB4284—1984《农用污泥中污染物控制标准》的要求［5］。

3.1 螺旋炉排焚烧炉法

新疆油田污泥无害化焚烧厂位于新疆油田热采注蒸汽的5#供热站旁，投资4 908.39万元，主要用于处理清罐油泥、落地油泥和油田采出水处理站产出油泥，主要设备为焚烧量3.3 t/h的层燃螺旋焚烧炉。螺旋炉排焚烧炉法流程见图2。采用螺旋炉排焚烧炉工艺每年可处理污泥30 kt，而且还可生产供油田生产、采暖用的饱和蒸汽44 kt，实现了油田污泥无害化。

图2 螺旋炉排焚烧炉法流程

3.2 热洗涤法

新疆克拉玛依化工园区博达油泥热洗涤厂主要用于处理落地油泥、新疆油田部分油池污泥，工程投资1 581.9万元，设计处理规模200 m3/d，是新疆克拉玛依惟一具有危险废物经营和运输许可证的单位。热洗涤法流程见图3。将含油污泥加热到80℃以上，投加一定量的表面活性剂，混合洗涤。洗涤混合槽中的含油表面活性剂可循环使用，洗涤混合槽底部的泥经盘式离心机脱水后外运掩埋。

图3 热洗涤法流程

3.3 萃取法

井下作业油泥成份复杂，含有多种有毒且难于生化降解的高分子水溶性聚合物及各种表面活性剂。井下作业废水与油泥萃取试验装置投资2 750万元，废水处理规模300 m3/d，污泥处理规模15 m3/d。萃取法流程见图4。萃取工艺可根据需要选择萃取的次数，萃取剂可循环使用，蒸馏温度为220℃。回收的原油经冷却后进入联合站毛油罐;废水处理采用电解气浮选工艺，处理后废水进入采出水处理站。

图4 萃取法流程

3.4 回转炉热解法

新疆风城油砂热解工业化试验工程规模20 t/d，同时处理新疆油田风城油砂、红浅油砂、六九区稠油污水处理厂含油污泥、采油二厂81#废水处理站含油污泥、克拉玛依石化污水站产出的含油污泥。回转炉热解法流程见图5。回转炉热解工艺具有较好的油、气产收率，产气率略高于室内评价结果，产油率为室内评价结果的81.4%～95.8%，平均值为86.6%［6］。

图5 回转炉热解法流程

3.5 高温高压蒸汽喷射热解法

新疆克拉玛依石化厂污水站油泥处理站采用高温高压蒸汽喷射热解法，主要处理污水站产出的含油污泥，工程投资750万元，设计处理规模20 t/d。高温高压蒸汽喷射热解法流程见图6。将脱水后产生的含油污泥泥饼输送到超热蒸汽喷射装置中进行处理。利用0.20 MPa以上的饱和蒸汽再加热生成500℃以上的过热蒸汽，以超音速从喷射器的喷嘴中喷射入处理槽。在处理槽中，过热蒸汽与原料供给机供给的含油污泥碰撞，含油污泥被瞬间粉碎气化。处理后得到的原油含水率不大于0.5%，残渣含水率不大于10%，残渣含油率不大于0.3%。

图6 高温高压蒸汽喷射热解法流程

3.6 油田污泥无害化技术比较

目前已应用的5种油田污泥无害化处理技术的综合比较见表1。

表1 5种油田污泥无害化技术的综合比较

4 油田污泥的资源化处理

目前国内油田污泥的资源化处理还只停留在研究阶段，新疆油田主要进行了油田污泥制调剖剂、制橡胶添加剂及固化制砖的研究。

4.1 油田污泥制调剖剂

调剖技术是指利用油田污泥与地层间的良好配伍性，对其进行化学处理，使其成为活性稠化污泥，然后用于油田深部调剖施工［7］。

选取未脱水和脱水的采油一厂、二厂、三厂油田污泥及六九区稠油油田污泥分别投加悬浮剂、乳化剂和增强剂，制成调剖剂，实验结果表明:油泥浆体黏度低于调堵剂，抗窜强度也较低;添加剂的固相颗粒直径为1.326～3.784μm;当污泥含油率为6.2%时，调剖剂的封堵效果较好。

4.2 油田污泥制橡胶添加剂

取油田污泥采用污泥湿法粉碎、湿法筛选、除残渣、强磁选除铁和锰、干燥粉碎等工艺对部分含油污泥进行处理。实验结果表明，新疆油田污泥中含有35%～40%(质量分数，下同)的碳酸钙，表面吸附约12%的原油，约4%的锌，50%左右的灰分，可作为一种橡胶添加剂进行开发［8］。将含油污泥通过简单工艺即可制备成可过200目筛的微粉，含油污泥微粉理化性能和在胶料中的物理性能在6个平行试样中基本相近。含油污泥的混炼加工工艺性能优于碳酸钙，与生胶相容性更好;其硫化时间略长、硬度偏低、扯断伸长率偏大，但拉伸强度、撕裂强度和回弹性较高。

4.3 油田污泥固化制砖

在油田污泥中加入固化剂，使其发生一定的物化反应，固化油田污泥中的水分和部分有毒物质，使含油污泥具有一定的强度，以便于堆放或存储［9］。

取采油二厂81#站及六九区污水厂脱水后污泥进行实验，结果表明:含油污泥固化后的抗压强度达5 mPa/cm2，完全可用于铺路和硬化场地;固化后其浸泡液中的COD大幅下降。

4.4 油田污泥资源化技术比较

目前已应用的3种油田污泥资源化处理技术的综合比较见表2。由表2可见:含油污泥固化制砖工艺适合各种油田污泥，其工艺较复杂，设备投资高，但用量较大;含油污泥制调剖剂可采用未脱水的油田污泥直接配制，制造工艺简单可靠，设备投资低，油田污泥的资源化利用利润高，但利用量相对较少，受制于油田的用量;含油污泥制橡胶添加剂适合于高钙低硅型油田污泥，其制造工艺相对复杂，充分利用了油田污泥中的芳烃等油份，减少了轻钙及高岭土的投配量，油田污泥的资源化利用利润高，是新疆油田高钙低硅型油田污泥有效循环利用的最佳途径。

表2 3种油田污泥资源化技术的综合比较

5 建议

5.1 加强污水处理站的含油污泥减量化处理

经脱水后含油污泥含水率低于75%，污泥可堆成型，体积减少至脱水前的1/20。因此需在污水处理站建全污泥脱水设备，并强化管理。

5.2 充分发挥贮存池作用

油田有大量含油污泥及作业废水的贮存池，池内不仅存储有大量的废水，且有大量漂浮在水面的原油，污染物向土壤中渗透、扩散，同时向大气环境挥发，对环境造成大面积污染，浪费大量的石油资源。需建立循环设施及投加一定量氧化剂，利用贮存池的停留时间及自氧化能力进行预处理。

5.3 含油污泥需进行分类预处理

油田采出水处理站产生的含油污泥、清罐油泥、井下作业油泥及落地油泥4种含油污泥性质差异较大，特别是井下作业油泥及落地油泥的产量随机变化，性质差异极大，因此需充分利用油田已建的污泥处理设施进行分类处理。

5.4 加快科研，推进污泥资源化利用

新疆油田污水处理站年产出含水95%的含钙油泥(7.0～9.0)×104m3。经研究确认稠油含钙油泥完全可作为橡胶添加剂使用。生产出的橡胶添加剂相对目前市场上的轻钙橡胶添加剂成本低，若开发得当可形成地方特色的产业链，带动地方经济进一步发展。

6 结语

油田污泥的处理及处置是目前油田生产的重要课题，随着含油污泥处理设备及技术水平的提高，处理成本将大幅降低，油田污泥的无害化及资源化利用率将大幅提高。

［1］ 徐玉朋.含油污泥的综合治理［J］.石油库与加油站，2004，13(6):43－44.

［2］ 邓皓，刘子龙，王蓉沙，等.含油污泥资源化利用技术研究［J］.油气田环境保护，2007，13(6):43－44.

［3］ 何浩，王爱军，张志庆，等.新疆油田含油污泥特性研究［J］.油气田环境保护，2009，19(3):29－33.

［4］ 何浩，王爱军，范山鹰，等.油田污泥填料在橡胶中的应用研究［J］.橡胶科技市场，2009，12:25－28.

［5］ 农牧渔业部环境保护科研监测所.GB4284—1984农用污泥中污染物控制标准［S］.北京:中国标准出版社，1986.

［6］ 王万福，杜卫东，何银花，等.含油污泥热解处理与利用研究［J］.石油规划设计，2008，19(6):24－ 27.

［7］ 王志欣.含油污泥深度调剖技术研究与应用［J］.油气田环境保护，2009，18(2):16－18.

［8］ 何浩，张志庆，付蕾，等.WN复合粉对NR胶料性能的影响［J］.橡胶工业，2009，12(3):743－747.

［9］ 吴波，隋肃，杨中喜，等.油田污泥固化机理研究［J］.国外建材科技，2004，25(4):118－120.

Discussion on Technologies for Making Oilfield Sludge Harm less and Reusable

Wang Aijun1，Luo Wei1，Zhou Zhiyong2，Hu Xintian2
(1.Xinjiang Petrol Surveying and Design Institute，Engineering Co.Ltd.，CNPC，Karamay Xinjiang 834000，China; 2.Xinjiang Oilfield Branch Company，CNPC，Karamay Xinjiang 834000，China)

Starting with analysis of oilfield sludge properties，several practical cases ofmaking oilfield sludge harm less and reusable are studied.The treatment technologies are compared with each other in aspects of treatment degree，secondary pollution，technicalmaturity，use range，characteristics，cost and profit，and so on，and the advantages and disadvantages of these technologies are analyzed.The study results provide a reliable technical support for oilfield cleaner production，and also present the research direction for oilfield sludge treatment.

oilfield sludge;reduction;harm lessness;resource recycling

X74

A

1006－1878(2011)05－0427－05

2011－03－10;

2011－05－22。

王爱军(1966—)，男，湖北省浠水县人，大学，高级工程师，主要从事废水处理工程设计工作。电话0990－6881920，电邮wangaijun02@163.com。

(编辑 王 馨)