含聚油泥处理技术研究＊

郑秋生 邵天泽 霍志坚 孟迪

（中海油能源发展采油服务公司）

含聚油泥处理技术研究＊

郑秋生 邵天泽 霍志坚 孟迪

（中海油能源发展采油服务公司）

针对油田开发过程中聚合物驱油开采产生大量含聚油泥造成处理成本增加、原油资源浪费的问题，文章结合某注聚液处理厂现场状况分析，提出超热蒸汽喷射、调质-机械离心、微波热处理等适用于含聚油泥处理的几种工艺措施，并对其工艺流程和应用情况进行分析。

含聚油泥；聚合物；处理工艺

0 引 言

聚合物驱油开采在保证我国油田原油稳定生产中发挥着不可替代的重要作用。随着渤海地区各个平台聚合物驱应用规模的扩大，油田产出液中形成大量的含聚油泥（含聚油泥相对于传统含油污泥，含有较多的聚合物及其他处理药剂），极大影响了各级设备的处理效果，给海上平台和陆地终端处理厂原油和污水的达标处理带来极大困难。特别是物化段的调储罐、斜板除油罐、澄清沉降罐等容器顶部产生大量含聚油泥，导致污水处理各级设备收油系统堵塞，收油困难。以某陆地终端为例，最严重时，调储罐及斜板除油罐顶部浮渣最大厚度曾达到2 m，每日外运油泥约60 t。根据国家四部委联合制定的《排污费征收标准管理办法》：未经处理的含油污泥排放收费标准为1 000元／t［1］。如此大量的油泥外运处理，一方面使油田的运营成本增加约2 190万元／a；另一方面油泥中所含的原油不能回收，导致资源浪费。因此研究合理的含聚油泥处理技术势在必行。

1 含聚油泥处理存在的问题

1.1 含聚油泥特性

以某注聚液处理厂为代表的含聚油泥特性：组成成分极其复杂，一般由水包油、油包水以及悬浮固体杂质、泥沙等组成，是一种极其稳定的悬浮乳状液体系，含有大量老化原油、蜡质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等，还包括生产过程中投加的大量混凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、浮选剂等水处理剂。主要成分：水50%～90%，油＞2%，泥沙（包含聚合物）＞8%（质量百分数）。

其脱除部分水后呈现“果冻”性状，具有一定程度的“黏弹性”。

1.2 目前处理流程存在的问题

该厂原有污泥处理流程中，调储罐、斜板除油罐排泥均自流进污泥浓缩罐进行浓缩，澄清沉降罐排泥通过污泥泵输至污泥浓缩罐进行浓缩。浓缩后的污泥再由污泥泵提至污泥脱水机脱水处理。由于注聚采出液的影响导致污泥浓缩流程几乎不能运转。调储罐、斜板除油罐内污泥基本不能实现自流，罐内积聚大量油泥，需要进行人工打捞。

2 含聚油泥处理工艺

含油污泥处理主要采用三种技术：①减量化处理技术，如调质技术、超声波预处理技术等；②稳定化处理技术，如生物处理技术、固化处理技术、焚烧处理技术等；③资源化处理技术，如热解技术、溶剂萃取技术、化学热洗技术等［2-3］。

由于含聚油泥具备一些不同于传统含油污泥的特点，因此根据含聚油泥性状，本着节约资源、降低成本、提高收益的原则，将以上几种技术结合，提出适用于该厂含聚油泥处理的工艺措施。

2.1 超热蒸汽喷射处理工艺

超热蒸汽喷射处理工艺［4-5］流程见图1。

超热蒸汽喷射处理含聚油泥的原理是将含聚油泥加入相应的化学药剂脱出部分水后，再通过离心脱水，脱除油泥里剩余的大部分水返回至污水处理流程，将浓缩后呈固状的油泥输送进高温处理槽中；同时将高温高压蒸汽以超音速状态从喷射器的喷嘴中喷出，含聚油泥受冲击粉碎气化，将其导入至旋风分离器中，利用离心原理将气、固分离，再经后续的冷凝工艺将油、水分离出。使用该工艺既避免了含聚油泥处理过程中由于其“黏弹性”而表现出的对处理设备的黏附，既保证设备的连续运转，又可以使其中的油资源充分回收利用［4-5］。

图1 超热蒸汽喷射处理工艺流程

该装置在吉林油田运行测试结果表明，经高温处理后所得固态物为污泥残渣，含油率、含水率及镉、汞、镍等重金属的含量远低于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中相应指标的要求。通过适当处理，可进一步用于建筑材料、筑路和植被培养。

以该厂含聚油泥的含水率为90%，剩余10%浓缩油泥中含油10%计算，则60 t／d的含聚油泥可回收原油600 kg／d，按每桶原油620元人民币计算，每年约减少损失84万元人民币。

2.2 调质-机械离心处理工艺

这一技术应用较广、技术比较成熟的是荷兰G-force CE bv公司和加拿大MG公司。其机理是通过将含聚油泥导入均质除油装置，在一定温度下加入洗脱剂，通过洗脱剂的作用增加电荷密度，使油泥颗粒脱稳，泥与油之间的结合力降低分离，分离出的油分上浮至液面，可以通过刮油毛刷等收油装置收取，连同后续离心分离设备分离出的油送入污油处理系统处理。通过此装置可将油泥中90%的油回收。剩余的泥进入离心固液分离设备，进行固液分离，经过分离后油泥含油率降至5%。通过后续生物表面活性剂的吸收、乳化、润湿、分散、溶解作用将油泥中的剩余油分解去除。

调质-机械离心处理工艺［6］流程见图2。

通过成本核算，其处理成本为183.12元／t，远低于四部委规定的外运处理成本1 000元／t。

图2 调质-机械离心处理工艺流程

2.3 微波热处理技术

微波热处理技术流程见图3。

图3 微波热处理技术流程

通过离心分离等预处理工艺使含聚油泥的含水率降至50%以下，将其置于微波加热炉中进行微波处理，利用微波的选择性加热功能、良好的穿透性，通过快速升温、微波干化、烃物质微波蒸发、微波热解、微波焚烧五个阶段的处理，可将含聚油泥中的油类蒸馏出，并将剩余油泥煅烧成残渣，重金属离子溶出含量低于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》。该技术是含聚油泥资源化、无害化处理的一个方向。但目前该技术处于实验室研究阶段，且其处理时间过长，真正实现工业化需要继续优化处理工艺，并可使其能够进行连续化生产［7-8］。

2.4 生产型煤技术

通过离心分离工艺将含聚油泥含水率降至65%以下，之后加入1%～2%分散剂，搅拌使其均匀混合，使其黏度降至1 200 mPa·s以下，具备较好的流动性；通过粉碎设备将煤粉碎为粒径小于2 mm、生物质粒径小于5 mm的小颗粒；将煤粉、生物质、固化剂按64∶5∶1的比例搅拌混合后，再加入30%先前制备的油泥，充分搅拌使其混合均匀后添加固化剂，一方面固化剂可与油泥中的水分反应，使油泥中的油分从水中释放出来变为外相，使其黏性增加来增大油泥型煤的成型率和成型后的抗压性能；另一方面固化剂还可以与油泥型煤燃烧过程中产生的硫氧化物发生反应，起到固硫作用，固硫率可达40%；通过干法热压成型工艺制成生物质油泥型煤［9-11］。

相关实验验证此型煤抗压强度可达到1.2 MPa，可以满足锅炉的燃烧要求。同时，作为一种新型产品，对其燃烧后残渣的性能进行危害性分析仍是需要进行研究的方向。

由于油泥中含有一定量的泥沙，已知海洲煤发热量18 828 kJ／kg，当油泥的发热量按13 674 kJ／kg，终端厂60 t／d含聚油泥含水率为90%计算，则相当于节约4.36 t／d海洲煤，约4 360元／d，年产值为159万元人民币。

3 结束语

针对含聚油泥的处理方法还没有形成一种成熟、有效的系统化整体处理工艺，目前所采用的方法仍然是在传统含油污泥处理工艺上进行改进。通过对不同方法的探索、不同技术的整合，引进新型处理技术，从而形成有效的含聚油泥处理工艺，为聚合物驱油技术在渤海地区的推广应用提供技术保障。

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1005-3158（2014）02-0009-03

2013-07-19）（编辑 王薇）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.02.004

＊国家海洋公益性行业科研专项经费-机械压缩蒸馏技术处理海上石油平台污水装备开发及应用示范（基金编号：201205016）。

郑秋生，2011年毕业于西安工程大学机械专业，硕士，现在中海油能源发展采油服务公司主要从事油田污水处理设备技术研发、设计、建造和项目管理工作。通信地址：天津市塘沽区渤海石油路688号海洋石油大厦B座B808室，300452