陳明(克拉瑪依市安迪注冊安全工程師事務(wù)所有限公司，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引言

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部污染控制規(guī)定，“石油開采和聯(lián)合站貯存產(chǎn)生的油泥和油腳”“以礦物油為連續(xù)相配制鉆井泥漿用于石油開采所產(chǎn)生的鉆井巖屑和廢棄鉆井泥漿”屬于《國家危險(xiǎn)廢物名錄》(2021版)中“HW08廢礦物油與含礦物油廢物”類，油田含油污泥若處理不當(dāng)，會產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。鑒于此，各油田均在嘗試開發(fā)含油污泥處理技術(shù)，由于含油污泥種類及油田環(huán)境的差異，采取的含油污泥措施也不盡相同。

1 國內(nèi)油田含油污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 油田含油污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀

(1)鉆井廢棄泥漿處理技術(shù)。在油田勘探開發(fā)過程中，鉆井廢棄泥漿的產(chǎn)生量較大，不同的鉆井廢棄泥漿成分的差別也非常大。常用的各類處理方法各有優(yōu)缺點(diǎn)[1-3]，均沒有徹底解決鉆井廢棄泥漿或占地問題，存在污染物轉(zhuǎn)移或隱患等問題。固化處理工藝可以在短期內(nèi)取得令人滿意的效果，但是由于各種原因比如外界環(huán)境的侵蝕，會使得穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致污染物質(zhì)浸出，對環(huán)境造成危害[4]。

(2)含油污泥處理技術(shù)。目前國內(nèi)各油田對含油污泥的處理方法主要有高溫處理法、低溫冷處理法、萃取法、調(diào)質(zhì)-脫水法、調(diào)剖回注法、生物處理法、微波處理法、超聲波處理法、化學(xué)氧化法+微生物法修復(fù)技術(shù)等。每種處理方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍[5-6]，且由于含油污泥成分復(fù)雜，理化性質(zhì)存在差異性，在實(shí)際應(yīng)用中，處理處置要結(jié)合自身的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件來選擇處理方式。

1.2 存在的問題

(1)近年來，我國頒布了多部技術(shù)規(guī)范，對陸上油氣田企業(yè)含油污泥處理處置及污染控制提出了較高的要求，油田及相應(yīng)的技術(shù)服務(wù)企業(yè)需通過較長時(shí)間學(xué)習(xí)、理解、消化相應(yīng)的技術(shù)條款[7]。

(2)當(dāng)前國內(nèi)的研究較多集中在單一含油污泥處理技術(shù)上，但對分離后剩余的仍含有一定油類物質(zhì)的泥渣處理研究較少，再加上含油污泥處理成本普遍偏高，缺少對利用技術(shù)的深入探索和高附加值的深度處理，致使國內(nèi)含油污泥的處置程度普遍較低。

2 油田含油污泥特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀

2.1 鉆井廢棄泥漿處理現(xiàn)狀

鉆井泥漿中以COD、重金屬鉻、pH值和石油對環(huán)境影響較大，其他污染物基本不超標(biāo)，主要采用常規(guī)固化處理工藝，堆存量較大。對接收的廢棄優(yōu)質(zhì)鉆井泥漿進(jìn)行分類處理，經(jīng)振動篩、離心機(jī)過濾后儲存作為可回用鉆井液使用；對接收的廢棄不可回收鉆井泥漿進(jìn)行固液分離，液相部分處理達(dá)標(biāo)后就地回注處理，固相部分制成免燒磚，用于井場建筑和鋪路。但由于固相含量較大，制磚、墊井場也只能利用一部分。

2.2 井下作業(yè)含油污泥處理現(xiàn)狀

井下作業(yè)含油污泥成分復(fù)雜，處理難度較大。

3 含油污泥處理技術(shù)研究

通過對國內(nèi)油田企業(yè)含油污泥處理技術(shù)進(jìn)行研究與對比，提出了熱相分離技術(shù)、“預(yù)處理+調(diào)質(zhì)+離心分離”減量化處理技術(shù)和“污油泥-氧化鈣”調(diào)剖體系處理工藝，僅供探討。

3.1 物理法

含油污泥拉運(yùn)至處理站后分類存放于固體接收池和流體污油池，其中流體含油污泥通過油泥輸送泵進(jìn)入油泥分離機(jī)進(jìn)行處理，固體含油污泥通過行吊和刮板輸送機(jī)進(jìn)入油泥分離機(jī)進(jìn)行處理。

3.2 焚燒處理工藝

焚燒處理工藝主要處理含油率小于5%的含油污泥，含油污泥經(jīng)預(yù)處理后運(yùn)至焚燒站晾曬場，進(jìn)行自然晾曬，待水分蒸發(fā)至含水率小于40%后輸送至篩分裝置進(jìn)一步篩分，篩分出的少量砂石和雜物運(yùn)送至?xí)捍娉?。篩分出的含油污泥加入粘合劑攪拌均勻后，經(jīng)輸送裝置進(jìn)入成型機(jī)壓制成3～5 cm的橢圓球狀體后，進(jìn)入焚燒爐焚燒。

3.3 熱解吸處理工藝

熱解吸技術(shù)是指通過熱交換的方式將污染介質(zhì)及其所含的污染物加熱到足夠的溫度(450～550 ℃)，以使污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離的過程。熱解吸過程中發(fā)生蒸發(fā)、蒸餾、沸騰和熱解等作用，通過調(diào)節(jié)溫度可以選擇性的移除不同的污染物。

3.4 “預(yù)處理+超聲-化學(xué)熱洗+脫水”處理工藝

井下作業(yè)含油污泥處理工藝采用“預(yù)處理+超聲-化學(xué)熱洗+脫水”處理工藝，但處理量較小，每小時(shí)處理含油污泥1 m3左右，且對于復(fù)雜的污油泥，達(dá)不到預(yù)期處理效果。

3.5 “螺壓脫水+超熱蒸汽干化”處理工藝

油氣集輸污油泥處理工藝采用“螺壓脫水+超熱蒸汽干化”處理工藝，螺壓脫水機(jī)的處理能力為15 m3/h，超熱蒸汽干化裝置的處理能力為600 kg/h，處理后的干化殘?jiān)市∮?%，含油率小于1%。但該設(shè)備運(yùn)行過程中故障率較高，且該工藝未在密閉空間中運(yùn)行，會產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物。

3.6 熱相分離技術(shù)

3.6.1 原理

熱相分離技術(shù)是指通過熱交換的方式，將污染介質(zhì)及其所含的污染物加熱到足夠的溫度，以使污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離的過程。

3.6.2 處理流程

污油泥經(jīng)過破碎篩分的物料，用工程車輛運(yùn)送至進(jìn)料橇，通過輸送機(jī)進(jìn)入核心熱相分離裝置。通過高溫間接加熱，使物料中的液相氣化，經(jīng)冷凝液化得到的油水混合物進(jìn)行油水分離，水相進(jìn)入水緩存箱，用作循環(huán)冷卻水使用，油相進(jìn)入油品儲存箱，固相排入還原土臨時(shí)堆場，定期進(jìn)行回填處理。

3.6.3 先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)效果

(1)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)裝置連續(xù)運(yùn)行8個月，設(shè)備運(yùn)行正常，向采油廠交油約2 000 t。

(2)處理后產(chǎn)生的殘?jiān)坏谌綑z測，其石油類含量為1.07 g/kg，重金屬因子含量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.6.4 評價(jià)

(1)環(huán)境評價(jià)：①經(jīng)過熱相分離技術(shù)處理后的固相含油率達(dá)0.3%～2.0%，廢氣通過凈化設(shè)備處理后，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。②節(jié)約了暫存、堆放含油污泥所需的土地資源。③含油污泥通過熱相分離技術(shù)處理后，分解為原油、水和殘?jiān)糠治镔|(zhì)。水進(jìn)入系統(tǒng)回用；原油進(jìn)入集輸管道銷售；殘?jiān)舷嚓P(guān)環(huán)保要求，可用于通井修路等，既節(jié)約了購買砂石料費(fèi)用，又實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物的“減量化、資源化、無害化”處置要求。

(2)經(jīng)濟(jì)效益：經(jīng)濟(jì)效益主要包括環(huán)保節(jié)約費(fèi)用和原油回收效益兩個部分，按年處理63 000 t含油污泥計(jì)算，該技術(shù)產(chǎn)生的年經(jīng)濟(jì)效益約為3 411.45萬元。

(3)技術(shù)評價(jià)：熱相分離技術(shù)已在油田公司進(jìn)行先導(dǎo)試驗(yàn)，期間主要處置含油率大于5%的管線刺漏產(chǎn)生的污油泥，從處置效果看，該技術(shù)很適用此種污油泥。

3.7 “預(yù)處理+調(diào)質(zhì)+離心分離”減量化處理技術(shù)

在分析油田公司含油污泥組分特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)室內(nèi)研究結(jié)果提出了“預(yù)處理+調(diào)質(zhì)+離心分離”的技術(shù)路線，設(shè)計(jì)出中試設(shè)備并進(jìn)行中試試驗(yàn)，通過處理油泥砂脫水達(dá)到75%以下。經(jīng)脫水后的污油泥量減少到原來的1/3左右，為后續(xù)的資源化利用和無害化處置提供了條件。

3.7.1 油泥組分

在油田企業(yè)多個污水罐、污水池提取含油污泥，外觀呈黑色的黏稠液體，經(jīng)多次取樣分析油泥pH值7～8，密度為1.03 g/cm3，含水率85%～95%，固含率2%～7%，含油3%～8%。

3.7.2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)情況

室內(nèi)試驗(yàn)用污油泥取自油田公司聯(lián)合站，含液相(油、水)95%，當(dāng)溫度在65℃，加藥量在300～600 mg/L的情況下，NYTS-Ⅱ高效老化污油脫水劑完全適用于目前罐底污油泥處理的要求，可以有效地將油從含油污泥中分離開，還可以把泥砂減量化處理，具有處理效率高、速度快等特點(diǎn)。

3.7.3 中試試驗(yàn)

(1)工藝原理。本技術(shù)的基本原理是通過加熱、加藥、均相氣浮和高速離心等方法，改變油、水、砂的分布狀態(tài)，降低原油對泥砂的包結(jié)黏度。通過機(jī)械篩選，使其大顆粒等雜物在進(jìn)入離心機(jī)前得以分離，減輕高速離心機(jī)的負(fù)荷，提高裝置的處理量，降低單位能耗，同時(shí)使被分離出來的泥砂含油量、含水率、污水含油率、凈化油含水率達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

(2)設(shè)備研制。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果和工藝技術(shù)路線，設(shè)計(jì)出一套撬裝式污油泥處理設(shè)備，以滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

(3)污油池中上部懸浮油泥處理。對油田公司采油廠污油池中上部懸浮油層進(jìn)行處理，其中懸浮油層多為水和油泥聚合物組成，油質(zhì)黏度大，固相含量為3%。

3.8 “污油泥-氧化鈣”調(diào)剖體系

3.8.1 調(diào)剖體系主要原料

固化顆粒與水混合后，在緩凝劑影響下，與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成各種水化產(chǎn)物，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，主要形成硅酸鹽、鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽。

水泥要選擇性能穩(wěn)定，抗硫耐高溫的水泥。膨潤土具有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間可以吸附大量的水，使其體積膨脹15倍以上，吸水后的自身懸浮、分散支撐沉降的水泥顆粒，保持水泥體系的穩(wěn)定性。結(jié)合油田地層溫度高的特點(diǎn)，單純用水泥與膨潤土配合使用，調(diào)剖劑固化后在高溫下會發(fā)生強(qiáng)度減弱，需向其中加入二氧化硅防止固化后強(qiáng)度減弱，提高調(diào)剖劑抗高溫性能。粉煤灰也是理想的抗高溫填充劑。另外，氧化鈣固化后具有一定的膨脹性能，能防止調(diào)剖體系收縮，也能增強(qiáng)調(diào)剖體系與地層的膠結(jié)作用。

3.8.2 調(diào)剖體系基礎(chǔ)配方實(shí)驗(yàn)

在研發(fā)實(shí)驗(yàn)中，確定調(diào)剖體系的基礎(chǔ)配方為：清水500 g+膨潤土100 g+氧化鈣80 g+水泥80 g+粉煤灰80 g+GH-8緩凝劑8～9 g。該調(diào)剖劑1 m3的成本約為621元。該體系的稠化時(shí)間可調(diào)節(jié)，固化后的抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa以上。

在“污油泥-氧化鈣”調(diào)剖體系稠化時(shí)間達(dá)到要求的基礎(chǔ)上，觀察添加不同含量污泥對固化強(qiáng)度的影響。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：污油泥添加量越大，調(diào)剖體系固化后的抗壓強(qiáng)度越低。當(dāng)添加160 g污油泥時(shí)體系的抗壓強(qiáng)度為1.3 MPa，滿足調(diào)剖劑固化后的強(qiáng)度要求，最后確定“污油泥-氧化鈣”調(diào)剖體系配方為：清水500 g+膨潤土100 g+氧化鈣80 g+水泥80 g+粉煤灰80 g+ GH-8緩凝劑9 g+含油污泥160 g。按照該配方計(jì)算1 m3調(diào)剖劑的成本為635元左右。

3.8.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及建議

(1)污油泥的平均固含量為62.8%，粒徑主要分布區(qū)間為0.9～1.6 mm。大于1.6 mm粒徑的顆粒占污油泥質(zhì)量的9.68%，大顆粒會影響泵注，在施工作業(yè)前對污油泥進(jìn)行過濾處理。

(2)污油泥中固含量高，對于嚴(yán)重漏失的溶洞型調(diào)剖井，堵漏階段可以考慮將過濾后的污油泥直接作為廉價(jià)調(diào)剖劑使用，1 m3污油泥成本約為50元；在注入過程中起壓后根據(jù)本井地質(zhì)情況注入“污油泥-氧化鈣”調(diào)剖劑。

4 油田企業(yè)含油污泥處理思路

油田企業(yè)含油污泥來源和成分復(fù)雜，處理難度較大，成熟的油田含油污泥綜合處理技術(shù)亟待開發(fā)推廣，油田企業(yè)含油污泥處理技術(shù)研究思路應(yīng)向減量化、無害化、資源化、綜合利用方向發(fā)展。

(1)由于各種處理工藝技術(shù)都有一定的適應(yīng)性和局限性，僅選用單一的技術(shù)很難使含油污泥處理達(dá)標(biāo)，應(yīng)根據(jù)含油污泥的不同特性、含油量、來源及處理的難易程度，加以對比篩選和綜合考慮，將幾種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，以提高處理的效果。

(2)拓展含油污泥的綜合利用領(lǐng)域，推廣含油污泥的生物處理技術(shù)，培養(yǎng)既能破穩(wěn)又能降解的有機(jī)成分，還能將有害的金屬離子轉(zhuǎn)化為無害的微生物，降低含油污泥的毒害性。

(3)由于油田企業(yè)含油污泥具有臨時(shí)性和批量性的特點(diǎn)，且收集、運(yùn)輸、除油和處理操作難度大，從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，依托專業(yè)承包商處理含油污泥也是近年來利用比較多的處理模式。