子北采油廠含油污泥資源化技術研究

李俊華，張建國，李辰，王佳

(1.陜西省石油化工研究設計院，陜西 西安 710054;2.延長油田股份有限公司子北采油廠，陜西 延安 717300)

隨著石油開發從傳統的一次采油向二次、三次采油和“2 +3”技術的發展，原油中含有的化學物質越來越多，相互之間的干擾造成原油破乳劑需要不斷更新換代，油田和煉油廠的污水處理系統以及原油生產大量含油污泥，并呈現逐年上升的態勢［1］。對含油污泥進行無害化處理，一直是國內外環境保護界和石油企業界的工作難點之一，是目前固體廢物處理中一個較大的難題［2］。國內外對含油污泥的處理方法一般有:固化法、焚燒法、自然干化法、生物處理法、熱洗滌法、溶劑萃取法、化學破乳法、焦化法、固液分離法等，但至今沒有一種成熟有效的處理方法，對油田的正常生產和油田周邊的環境保護都具有極大的危害［3-5］。

延長油田子北采油廠每年有3 000 t 的含油污泥，采取傳統的化學脫水技術難以達到脫水要求，如不及時處理，就會使得污油罐出現沖罐，給日常的原油處理帶來麻煩，通常采取將含油污油售給污油回收公司，并支付大量的運輸費用，造成大量的原油無法回收。

本文從化學破乳、污泥調剖方面對其進行了研究，能夠有效解決污油處理中的二次污染問題，實現資源化的合理利用，回收大量的原油，具有很好的實踐應用價值。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

破乳劑TA1031、SP169、凝膠顆粒BZ-02、小分子聚丙烯酰胺BZ-08、交聯劑BZ05、延緩交聯劑BZ06 均為工業品;破乳劑HK601、HK606、分散劑HK715、懸浮劑HK723 均為自制;子北采油廠含油污泥，成分見表1。

表1 子北采油廠含油污泥離心實驗結果Table 1 The centrifugal test results of oil sludge from Zibei oil production plant

GJ-3S 數顯高速攪拌機;TDD-5Y 立式原油水分測定離心機;SUPRA55 場發射掃描電鏡;ZNN-D6 六速旋轉粘度計;LDJ-500 型堵水調剖試驗儀。

1.2 化學破乳

取含油污泥2 500 mL 于廣口瓶內，40 ℃恒溫30 min，搖動100 次，使污油混合均勻。取100 mL污油于具塞量筒中，放入40 ℃水浴鍋內，分別加入破乳劑TA1031、SP169、HK601、HK606，考察10 h 脫水效果。

1.3 污泥調剖

取均質化處理后的子北污油500 mL，倒入數顯高速攪拌機中，依次加入小分子聚丙烯酰胺BZ-08、交聯劑BZ-05、延緩交聯劑BZ-06，在1 000 r/min 下攪拌15 min。依次取100 mL 于燒杯內，加入不同質量凝膠顆粒BZ-02，使其不斷分散均勻，用堵水調剖試驗儀測試凝膠強度。

2 結果與討論

2.1 污泥化學破乳

不同濃度破乳劑TA1031、SP169、HK601、HK606 10 h 脫水效果，結果見表2。

表2 破乳劑脫水效果Table 2 The dehydration effect of demulsifier

由表2 可知，TA1031、SP169 對污油的敏感性很低，脫水與加量無關;HK601、HK606 隨著破乳劑加量的提高，脫水量不斷增加。HK606 脫水量最多，1%濃度的相對脫水率為85.71%。由于泥質在原油中均勻分散，形成懸濁體，吸附大量的水，使傳統破乳劑難以壓縮靜電層，使泥質中的水無法析出，造成污油含水居高不下。

2.2 污泥調剖

2.2.1 含油污泥均質實驗 量取子北采油廠污油，加入不同濃度pH 調節劑、分散劑HK715、懸浮劑HK723，攪拌，8 000 r/min 下進行均質處理5 ～15 min。分別量取100 mL 處理好的均質油泥，在模擬地層溫度30 ℃條件下，用原油水分測定離心機離心15 min，結果見表3。

表3 均質化污油穩定性實驗Table 3 Stability experiment of homogenizing oil sludge

由表3 可知，子北油泥加入調節劑、分散劑HK715、懸浮劑HK723 后，乳化分散的均質性強，離心幾乎很穩定。比較好的濃度為:0. 2% 調節劑+0.7%分散劑HK715 +0.5%懸浮劑HK723。

2.2.2 凝膠實驗 用地層水配制0.1% ～0.4%小分子聚丙烯酰胺BZ-08、0.05% ～0.2%交聯劑BZ-05、0.1% ～0.3%延緩交聯劑BZ-06 混合溶液，在30 ℃的模擬條件下，測試粘度變化和形成凝膠的穩定性時間，從延緩交聯時間在10 h、交聯形成凝膠固化及壽命半年以上三個方面研究，滿足以上條件的最好濃度為:0. 3% 小分子聚丙烯酰胺BZ-08 +0.1%交聯劑BZ-05 +0.2%延緩交聯劑BZ-06 混合溶液。

2.2.3 污泥調剖體系研究 取均質化的子北污油，采用4 因素3 水平正交實驗法L9(34)，考察小分子聚丙烯酰胺BZ-08、交聯劑BZ-05、延緩交聯劑BZ-06 和凝膠顆粒BZ-02 對成膠時間的影響，因素水平見表4，結果見表5。

表4 因素和水平Table 4 Factors and levels

表5 L9(34)正交實驗結果Table 5 The results of the orthogonal experiment

由表5 可知，4 個因素對成膠時間的影響順序為D ＞A ＞B ＞C，其中凝膠顆粒BZ-02 用量最為明顯。最佳組合為A2B3C1D3，即最優的體系配方為0.2%小分子聚丙烯酰胺BZ-08 +0.07%交聯劑BZ-05 +0.1%延緩交聯劑BZ-06 +5%凝膠顆粒BZ-02，能夠滿足子北采油廠含油污泥調剖的要求。

3 結論

(1)破乳劑TA1031、SP169 對污油的敏感性很低，脫水與加量無關;HK606 脫水效果優于其它，相對脫水率為85.71%。

(2)子北含油污泥調剖的理想體系為:0.2%小分子聚丙烯酰胺BZ-08 +0.07% 交聯劑BZ-05 +0.1%延緩交聯劑BZ-06 +5%凝膠顆粒BZ-02。子北污油作為調剖劑的現場應用，還需要做更細致的實驗研究，提出合理的現場應用工藝及施工方法，實現含油污泥的資源化無污染處理效果。

［1］ 卜淑君.石油化學工業固體廢物治理［M］.北京:中國環境科學出版社，1992:12.

［2］ 陳國福.薩北地區油井采出污泥利用技術研究［D］.大慶:大慶石油學院，2002.

［3］ 李丹梅，王艷霞，余慶中，等. 含油污泥調剖技術的研究與應用［J］.石油鉆采工藝，2003，3(25):74-76.

［4］ 趙虎仁，蘇燕京，葉艷.石油煉廠含油污泥無害化處理初步研究［J］. 石油與天然氣化工，2003，32(6):396-398.

［5］ 李冰，謝衛紅，朱景義.中國石油油田含油污泥處理現狀［J］.石油規劃設計，2009，20(4):18-22.