油田站場含油污泥產生量的規律性實驗研究

馬堯 嚴忠 楊媛 蔣敦羽

1中國石油新疆油田分公司工程技術研究院

2中國石油新疆油田分公司實驗檢測研究院

3中國石油新疆培訓中心（新疆技師學院）

4中國石油新疆油田分公司重油公司

油田含油污泥主要來源于油氣田勘探開發、油田建設及生產等各個環節，含油污泥如果不經處置而露天堆積、存放，對生態環境和人類健康都會造成危害，并存在誘發燃燒等安全隱患[1]。油田含油污泥主要來自油田站場生產過程產生的污油泥、油區管線刺漏產生的油泥和井下作業過程中產生的含油污泥，其中油田站場的污油泥占污泥總量的90%以上，同時，含有原油、固體懸浮物、鹽類、細菌及破乳劑、凈水劑、絮凝劑等藥劑[2-3]。因此，了解和掌握油田站場生產系統中主要環節污泥產生量的規律，對含油污泥的減量化和達標處理都具有重要意義。

本文選擇4 座典型處理站進行了油田站場含油污泥產生量的統計實驗研究，得出了油田站場含油污泥產生量的分布規律，對油田生產具有現實的指導意義。

1 實驗

1.1 測定方法執行標準

實驗對象：稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站的采出液和采出水。檢測項目包括：①原油處理系統：來液量、污泥含水率、污泥含油率、污泥含砂量、含砂粒徑分布；②污水處理系統：來水量、污泥含水率、污泥含油率、污泥含固率、懸浮物含量、加藥量；③檢測標準[4]按照CJ/T 221—2005《城市污水處理廠污泥檢測方法》規定污泥中的含水率、含油率等數據。

污泥含油率測定：采用索氏提取后，紅外分光光度法測定污泥中的礦物油。

污泥含水率測定：將均勻的污泥樣品放在蒸發皿中在水浴上蒸干至恒重，然后放在103～105 ℃烘箱內烘至恒重，恒重至±0.01 g 的污泥含水率約10%～40%，呈粉狀、粒狀。

1.2 實驗方法

1.2.1 原油處理系統

原油處理系統污泥取樣點如圖1 所示。

圖1 原油處理系統污泥取樣點示意圖Fig.1 Crude oil treatment system sludge sampling test point schematic

根據原油處理系統的來液量和來液中的含砂量，取樣測定來液中含砂量和含砂粒徑分布情況，計算出原油處理系統來液中產生的含砂總量，再按照各個主要設備節點，計算出主要設備中產生的含砂量，推算出原油系統中含油污泥的產生量規律[5]。主要計算公式如下：

式中：W為來液中的含砂量，t/d；Q為平均來液量，t/d；C為設備中的含砂率，%。

式中：Wp為生產過程中產生的含砂總量，t/d。

式中：Wt為總管匯來液中的含砂總量，t/d；Wr為殘余在各個設備內的含砂量，t/d。

1.2.2 污水處理系統

污水處理系統污泥取樣點如圖2 所示。

圖2 污水處理系統污泥取樣點示意圖Fig.2 Oily wastewater treatment system sludge sampling test point schematic

污水處理站來水中懸浮物量加上流程中加入的藥劑投加量（殘余的藥劑量），得出懸浮物總量，再按照污水處理站平均來水量計算出污水處理系統各個主要設備實際生產過程中排出污泥總量[6]，主要計算公式如下：

式中：W′為設備產生的污泥量，t/d；Q′為平均來水量，m3/d；C′為懸浮物質量濃度，mg/L；a為殘余藥劑質量濃度，mg/L。

2 實驗結果

2.1 原油處理系統

2.1.1 主要測定指標

稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站和稀油D 站含油污泥主要指標測定情況見表1。

表1 原油處理系統含油污泥主要指標測定結果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 站管匯間來液的污泥產生量總量分別是969、1 152、423、55 t/d；稠油處理站來液的污泥產生量比稀油處理站來液的污泥產生量明顯偏高，稠油站污泥產生量基本上是稀油站污泥產生量的10 倍以上，驗證了稠油油田含油污泥是污泥產生量的主要來源。

2.1.2 含砂粒徑分布

稠油處理站原油系統來液中含砂粒徑分布情況見表2。

表2 稠油處理站原油處理系統來液中含砂粒徑分布規律Tab.2 Distribution law of sand particle size in the crude oil treatment system of heavy oil processing station

通過對稠油處理站來液中的含砂粒徑進行比較，得出污油泥的含砂粒徑分布規律：稠油A 站＜稠油B 站＜稠油C 站。這主要與油田地質條件、開采方式及開采時間有一定關系[7]。與其他開采方式相比，稠油A 站采出液主要是來自SAGD 油田，采出液中泥沙含量高，含砂粒徑較小。

2.1.3 污泥產生量

原油處理系統中各主要節點統計結果見表3。

表3 原油處理系統污泥產生量統計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 站原油處理系統內殘余在設備的污泥量分別是380、336、243、44 t/d，這部分污泥最終排至站外事故池。剩余分別約有589、816、180、44 t/d 的污泥進入到下一級流程中。同時，凈化油罐還將有部分污泥通過清罐排泥方式排至事故池。

2.2 污水處理系統

2.2.1 含砂粒徑分布

污水處理系統來液中含砂粒徑分布規律見表4。

表4 污水處理系統來液中含砂粒徑分布規律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，含砂粒徑普遍較大，尤其是在除硅反應器的污泥中含砂粒徑成倍增加。如：稠油A 站污水除硅反應器出口含砂率0.072%，稠油B 站污水反應器出口含砂率0.086%。原因是由于稠油A 站、稠油B 站污水處理系統增加了除硅單元，除硅反應器加入除硅藥劑后，系統內產生了較多的松散硅泥，造成污水中絮體含量增多，污泥產生量相繼增加，同時產生的松散硅泥含水率高，不易沉降[8]。稠油C 站只有絮凝沉降單元，產生的污泥量較稠油A站、稠油B 站污泥量少。

2.2.2 污泥產生量

污水處理系統中各主要節點統計結果見表5。

由表5 可以看出，稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站、稀油D 站污水處理系統內殘余在設備的污泥總量分別是13.64、18.12、1.69、0.06 t/d，這部分污泥產生量均排至站內污泥濃縮池；稠油污水處理站污泥產生量普遍比稀油污水處理站污泥產生量高，其與稠油站原油系統來液中含泥量較高有一定關系。如：稠油A 站、稠油B 站、稠油C 站污水處理系統調儲罐進口污泥值分別是1.77、1.70、1.80 t/d；而稀油D 站污水處理系統調儲罐進口污泥值為0.05 t/d。

2.3 藥劑對污泥產生量的影響

污水處理系統中藥劑量投加情況見表6。

由表6 可以看出，污水處理系統污泥的產生量主要是由于投加水處理藥劑而產生的[9]。稠油系統藥劑投加量普遍比稀油系統大，造成稠油污水系統污泥量比稀油污水系統污泥量大；藥劑主要為凈水劑、助沉劑和除硅劑，其中凈水劑的污泥增量貢獻率（實驗室模擬測定）約10%～15%，助沉劑的污泥增量貢獻率約30%～35%，除硅劑的污泥增量貢獻率約45%～55%；水處理藥劑產生的新增污泥量基本和污水處理系統反應器出口的污泥量一致[10]，驗證了污水處理系統污泥量的增量（約40%～50%）是由于投加各種水處理藥劑造成的。

表5 污水處理系統污泥產生量統計Tab.5 Statistics of sludge in production sewage treatment system

表6 污水處理系統藥劑量投加情況統計Tab.6 Statistics of the agent dosage in the sewage treatment system

3 結論

（1）稠油油田含油污泥是污泥產生量的主要來源，稠油站污泥產生量基本上是稀油站污泥產生量的10 倍以上，同時，稠油處理站來液中的含砂粒徑分布與油田地質條件、開采方式及開采時間有關系。

（2）污水處理系統污泥的產生量主要是由于投加水處理藥劑而產生的，其中稠油系統藥劑投加量大，造成稠油污水系統污泥量比稀油污水系統污泥量大。

（3）藥劑主要為凈水劑、助沉劑和除硅劑，其中除硅劑的污泥增量貢獻率占50%左右，是污水處理系統產生含油污泥的主要因素。