油田站场含油污泥产生量的规律性实验研究

马尧 严忠 杨媛 蒋敦羽

1中国石油新疆油田分公司工程技术研究院

2中国石油新疆油田分公司实验检测研究院

3中国石油新疆培训中心（新疆技师学院）

4中国石油新疆油田分公司重油公司

油田含油污泥主要来源于油气田勘探开发、油田建设及生产等各个环节，含油污泥如果不经处置而露天堆积、存放，对生态环境和人类健康都会造成危害，并存在诱发燃烧等安全隐患[1]。油田含油污泥主要来自油田站场生产过程产生的污油泥、油区管线刺漏产生的油泥和井下作业过程中产生的含油污泥，其中油田站场的污油泥占污泥总量的90%以上，同时，含有原油、固体悬浮物、盐类、细菌及破乳剂、净水剂、絮凝剂等药剂[2-3]。因此，了解和掌握油田站场生产系统中主要环节污泥产生量的规律，对含油污泥的减量化和达标处理都具有重要意义。

本文选择4 座典型处理站进行了油田站场含油污泥产生量的统计实验研究，得出了油田站场含油污泥产生量的分布规律，对油田生产具有现实的指导意义。

1 实验

1.1 测定方法执行标准

实验对象：稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站的采出液和采出水。检测项目包括：①原油处理系统：来液量、污泥含水率、污泥含油率、污泥含砂量、含砂粒径分布；②污水处理系统：来水量、污泥含水率、污泥含油率、污泥含固率、悬浮物含量、加药量；③检测标准[4]按照CJ/T 221—2005《城市污水处理厂污泥检测方法》规定污泥中的含水率、含油率等数据。

污泥含油率测定：采用索氏提取后，红外分光光度法测定污泥中的矿物油。

污泥含水率测定：将均匀的污泥样品放在蒸发皿中在水浴上蒸干至恒重，然后放在103～105 ℃烘箱内烘至恒重，恒重至±0.01 g 的污泥含水率约10%～40%，呈粉状、粒状。

1.2 实验方法

1.2.1 原油处理系统

原油处理系统污泥取样点如图1 所示。

图1 原油处理系统污泥取样点示意图Fig.1 Crude oil treatment system sludge sampling test point schematic

根据原油处理系统的来液量和来液中的含砂量，取样测定来液中含砂量和含砂粒径分布情况，计算出原油处理系统来液中产生的含砂总量，再按照各个主要设备节点，计算出主要设备中产生的含砂量，推算出原油系统中含油污泥的产生量规律[5]。主要计算公式如下：

式中：W为来液中的含砂量，t/d；Q为平均来液量，t/d；C为设备中的含砂率，%。

式中：Wp为生产过程中产生的含砂总量，t/d。

式中：Wt为总管汇来液中的含砂总量，t/d；Wr为残余在各个设备内的含砂量，t/d。

1.2.2 污水处理系统

污水处理系统污泥取样点如图2 所示。

图2 污水处理系统污泥取样点示意图Fig.2 Oily wastewater treatment system sludge sampling test point schematic

污水处理站来水中悬浮物量加上流程中加入的药剂投加量（残余的药剂量），得出悬浮物总量，再按照污水处理站平均来水量计算出污水处理系统各个主要设备实际生产过程中排出污泥总量[6]，主要计算公式如下：

式中：W′为设备产生的污泥量，t/d；Q′为平均来水量，m3/d；C′为悬浮物质量浓度，mg/L；a为残余药剂质量浓度，mg/L。

2 实验结果

2.1 原油处理系统

2.1.1 主要测定指标

稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站和稀油D 站含油污泥主要指标测定情况见表1。

表1 原油处理系统含油污泥主要指标测定结果Tab.1 Main indicator determination result of oily sludge in crude oil treatment system

由表1 可以看出：稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站管汇间来液的污泥产生量总量分别是969、1 152、423、55 t/d；稠油处理站来液的污泥产生量比稀油处理站来液的污泥产生量明显偏高，稠油站污泥产生量基本上是稀油站污泥产生量的10 倍以上，验证了稠油油田含油污泥是污泥产生量的主要来源。

2.1.2 含砂粒径分布

稠油处理站原油系统来液中含砂粒径分布情况见表2。

表2 稠油处理站原油处理系统来液中含砂粒径分布规律Tab.2 Distribution law of sand particle size in the crude oil treatment system of heavy oil processing station

通过对稠油处理站来液中的含砂粒径进行比较，得出污油泥的含砂粒径分布规律：稠油A 站＜稠油B 站＜稠油C 站。这主要与油田地质条件、开采方式及开采时间有一定关系[7]。与其他开采方式相比，稠油A 站采出液主要是来自SAGD 油田，采出液中泥沙含量高，含砂粒径较小。

2.1.3 污泥产生量

原油处理系统中各主要节点统计结果见表3。

表3 原油处理系统污泥产生量统计Tab.3 Statistics of sludge production in crude oil treatment system

由表3 可以看出，稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站原油处理系统内残余在设备的污泥量分别是380、336、243、44 t/d，这部分污泥最终排至站外事故池。剩余分别约有589、816、180、44 t/d 的污泥进入到下一级流程中。同时，净化油罐还将有部分污泥通过清罐排泥方式排至事故池。

2.2 污水处理系统

2.2.1 含砂粒径分布

污水处理系统来液中含砂粒径分布规律见表4。

表4 污水处理系统来液中含砂粒径分布规律Tab.4 Distribution law of sand particle size in the sewage treatment system

由表4 得出，稠油A 站、稠油B 站含油污泥的含泥量多，含砂粒径普遍较大，尤其是在除硅反应器的污泥中含砂粒径成倍增加。如：稠油A 站污水除硅反应器出口含砂率0.072%，稠油B 站污水反应器出口含砂率0.086%。原因是由于稠油A 站、稠油B 站污水处理系统增加了除硅单元，除硅反应器加入除硅药剂后，系统内产生了较多的松散硅泥，造成污水中絮体含量增多，污泥产生量相继增加，同时产生的松散硅泥含水率高，不易沉降[8]。稠油C 站只有絮凝沉降单元，产生的污泥量较稠油A站、稠油B 站污泥量少。

2.2.2 污泥产生量

污水处理系统中各主要节点统计结果见表5。

由表5 可以看出，稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站污水处理系统内残余在设备的污泥总量分别是13.64、18.12、1.69、0.06 t/d，这部分污泥产生量均排至站内污泥浓缩池；稠油污水处理站污泥产生量普遍比稀油污水处理站污泥产生量高，其与稠油站原油系统来液中含泥量较高有一定关系。如：稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站污水处理系统调储罐进口污泥值分别是1.77、1.70、1.80 t/d；而稀油D 站污水处理系统调储罐进口污泥值为0.05 t/d。

2.3 药剂对污泥产生量的影响

污水处理系统中药剂量投加情况见表6。

由表6 可以看出，污水处理系统污泥的产生量主要是由于投加水处理药剂而产生的[9]。稠油系统药剂投加量普遍比稀油系统大，造成稠油污水系统污泥量比稀油污水系统污泥量大；药剂主要为净水剂、助沉剂和除硅剂，其中净水剂的污泥增量贡献率（实验室模拟测定）约10%～15%，助沉剂的污泥增量贡献率约30%～35%，除硅剂的污泥增量贡献率约45%～55%；水处理药剂产生的新增污泥量基本和污水处理系统反应器出口的污泥量一致[10]，验证了污水处理系统污泥量的增量（约40%～50%）是由于投加各种水处理药剂造成的。

表5 污水处理系统污泥产生量统计Tab.5 Statistics of sludge in production sewage treatment system

表6 污水处理系统药剂量投加情况统计Tab.6 Statistics of the agent dosage in the sewage treatment system

3 结论

（1）稠油油田含油污泥是污泥产生量的主要来源，稠油站污泥产生量基本上是稀油站污泥产生量的10 倍以上，同时，稠油处理站来液中的含砂粒径分布与油田地质条件、开采方式及开采时间有关系。

（2）污水处理系统污泥的产生量主要是由于投加水处理药剂而产生的，其中稠油系统药剂投加量大，造成稠油污水系统污泥量比稀油污水系统污泥量大。

（3）药剂主要为净水剂、助沉剂和除硅剂，其中除硅剂的污泥增量贡献率占50%左右，是污水处理系统产生含油污泥的主要因素。