稠油污泥处理技术进展

第一篇：稠油污泥处理技术进展

稠油污泥处理技术进展

一、国内外含油污泥主要处理技术现状综述

对含油污泥进行无害化处理、清洁生产并回收其中资源的综合处理，一直是国内外环境保护和石油工业的重点工作之一。世界上许多发达国家加强和完善了“三泥”处理法规，美国在1984年颁布了资源回收利用法令（RCRA）的危险固体废弃物修正案（HSWA），按HSWA的要求，排渣场处理设施须保证废渣中的毒性组分被局限在排渣场内，并保证不渗入地下水和地面水。1990年11月8日，美环保局又对炼厂五种被列为“K废物”的特殊废渣作出特殊要求，规定危险化学品含量高于严格限制标准不得堆积在排渣场上。1992年8月，对炼油污水处理过程的初沉污泥和二沉污泥提出了同样的要求，按指定的最佳示范有效技术（BDAT）的处理标准，这些废物在进入废渣场前必须处理至无害，除非美国环保局根据具体情况特许，所有用BDAT处理的废物将禁止用土地法处理。

我国含油污泥做为含油废物类已被列入《国家危险废物目录》；《国家清洁生产促进法》和《固体废物环境污染防治法》也要求必须对含油污泥进行无害化处理；未经处理的含油污泥排放的收费标准为l000元/吨次。

含油污泥本身种类繁多，成分复杂，性质各异，因此处理技术须有针对性。以下将国内外几种主要含油污泥处理技术分为预处理技术和完全无害化处理技术并逐一介绍。

二、含油污泥的预处理技术

1、含油污泥的调质和脱水

大部分含油污泥含水率较高，处理前需进行调质脱水减容。污泥脱水过程是污泥的悬浮粒子群和水的相对运动，而污泥的调质则是通过化学或物理手段调整固体粒子群的排列状态，使之适合不同脱水工艺的处理，以提高机械脱水性能。

由于含油污泥粘度高、过滤比阻大，多数污泥粒子属“油性固体”(如沥青质、胶质和石蜡等)，质软。随着脱水的进行，滤饼粒子变形，进一步增加了比阻。而且在过滤过程中，这些变形粒子极易粘附在滤料上，堵塞滤孔:在离心脱水时，还因其粘度大、乳化严重，固一固一液粒子间粘附力强和密度差小等原因导致分离效果差。

Srivatsa, Aldo Corti等人分别发明了通过含油污泥调质“机械脱水回收油的专利技术”，通过投加表面活性剂、稀释剂(葵烷等)、电解质((NaCL溶液)或破乳剂、润湿剂和pH值调节剂等，并加热减粘(≥50℃)等调质手段，实现水一油一固三相分离。

国内炼厂含油污泥处理常采用在含油污泥中加入絮凝剂进行调质，使污泥颗粒凝聚，以改善污泥脱水性能。絮凝剂为高分子无机和有机絮凝剂。高分子无机絮凝剂，如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等带有污泥颗粒相反电荷，这些电荷能中和污泥上所带的负电荷，破坏其稳定性及亲水性。高分子有机絮凝剂，在污泥颗粒间主要起吸附和架桥作用，使污泥凝聚。

国内炼厂污泥前处理也普遍采用机械脱水工艺，以带式压滤机，离心机为主。对于带式压滤机，一般用于处理含油少的活性污泥，对于离心机，一般用于处理油泥和浮渣，离心转速控制在1800-2000r/min，1800以下离心效果不好，2000r/min以上离心效果好，但泥饼难以挤出，噪音大。板框压滤机处理量大，脱水效果好，运行成本低，缺点是不能连续运行。

2、化学热洗工艺

化学热洗法(也称热脱附法)是美国环保局处理含油污泥优先采用的方法，主要用于落地油泥的处理，原理是通过热碱水溶液反复洗涤，再通过气浮实现固液分离。洗涤温度一般控制在70℃以上，液固比3：1，洗涤时间20min，能将含油30%落地油泥洗至残油率≤3%。混合碱由廉价碱和无机盐组成，也可选用廉价的洗衣粉，该方法能量消耗较低。国内这方面的研究较多，国家专利介绍了一种既经济又有效地从废弃油泥中提取原油的工艺方法。先向搅拌器内加入水，再按一定比例配制分离液。加热，加入油泥，搅拌使之混合均匀，保持温度在55℃-65℃，搅拌约1.5-2小时，沉淀10分钟后，进行油水分离。原油回用，残土可烧砖。该方法虽然可以消除油泥对环境的污染，回收石油资源，且工艺简单，易于实施。由于不能连续运行，尚未工业化。

贾茂郎等采用含明矾、食盐溶液在加热(70℃-90℃)条件下，将油泥分散和初级分离，经初级分离的原油又经离心分离后得到进一步净化。采用该方法回收的矿物油含水≤0.5%，杂质≤1%，可供炼油厂使用。

3、热解吸法

热解吸法是目前国外用于含油污泥无害化处理的另一个方法，是一种改型的污泥高温处理方法。油泥在绝氧条件下加热到一定温度使烃类及有机物解吸，泥渣能达到美国最佳示范有效技术（BDAT)要求，烃类回收利用。目前，国外炼厂开发了许多种热解吸工艺。Richard J Ayen等于1992年报道的“低温热处理”工艺，是通过一密闭的温度为250-450℃的旋转加热器把油泥中的有机物和水蒸发出来，并用氮气作为载体送至蒸发处理系统，残留物作燃料用。现已商业化应用。

用热解吸工艺可以生产出焦炭状的产品，欧洲专利介绍了一种利用热解吸生产焦炭状产品的工艺，主要用来处理重油含量高的污泥，在干燥器中加热污泥至100℃以上，烃类裂解温度以下，绝氧保温，使水及烃类物质从污泥中蒸发并分离，烃类回收利用，剩余的固体物质即焦炭状的产品，可补充燃料，也可作为水泥回转窑的燃料。

美国专利报道了一种回收抽提气的污泥干燥技术。经过机械脱水后的滤饼送至干燥装置，这个装置是利用锅炉所排放的热废气，污泥在旋转式干燥器中通过热废气加热进行干燥，污泥在高温下，烃类和有机物得到解吸，并被热废气带走，被气流带走的固体颗粒从气体中分离，干燥的废气的烃类物质由锅炉焚烧利用其热能。经过干燥处理的残渣满足环境法规要求可直接填埋处理。

挪威石油公司的Term Tech热解吸工艺是在一个装有密钢叶片转子的反应器中，把污泥加热至399℃，通入蒸汽，使烃类在复杂的水合和裂化反应中分离，经冷凝回收，干燥的泥渣中烃含量小于500ppm。该技术己工业化，但能耗较高。

热解吸技术在我国较少应用，尤俊洪在专利中介绍了一种处理油泥的方法。将污泥和由磷酸等物质组成的助剂一起放入安装单向排气阀的密闭反应器中，置于预先加热的反应炉内进行无氧分解，温度控制在600-1000℃，反应结束后快速冷却，防止物料氧化，生成的物质可进一步加工成吸附剂或炭黑。

热解吸技术含量高，反应条件较苛刻，操作比较复杂，但有较好的发展前景，需进一步完善。

4、溶剂萃取处理工艺

溶剂萃取作为一种回收油泥中矿物油及其他有机物的单元操作技术而被广泛研究，包括正在开发的超临界流体萃取。溶剂一般有丙烷三乙胺、重整油和临界液态C02等，油泥中的矿物油被溶剂萃取，通过蒸馏实现溶剂的循环使用。处理后泥渣达到BDAT要求，回收的矿物油再进一步加工利用。

国外目前多采用溶剂萃取技术处理油船底泥和油罐底泥，美国专利报道了一种溶剂萃取-氧化处理油泥工艺。此工艺为：在油泥中加入一种轻质烃作为萃取剂，萃取剂的粘度较低，一般含有2-9个碳原子，碳原子数越少萃取分离的效果越好。萃取后，油泥中矿物油和重质有机质被回收，残存的聚合芳香烃物质一般还需要用分子量比较高的烃类萃取。该专利技术采用氧化工艺取代第二步萃取，通过湿法氧化工艺处理，以空气、氧气、硝酸或硝酸盐等作为氧化剂，在一定压力和温度的条件下反应一段时间，有机物完全氧化为气体物质CO2、N2，最终残渣符合标准可实施填埋处理。

张秀霞等开发了用三氯甲烷溶剂萃取一蒸汽蒸馏处理含油污泥的工艺技术。含油污泥脱水后，自然风干去除杂物，粉碎。用三氯甲烷将污泥溶解，经搅拌、离心后回收萃取液。含残余重油和溶剂的污泥，经蒸汽蒸馏处理，该方法可使油泥脱油率高达90%以上，比单一的溶剂萃取和直接蒸馏处理效果为好，但尚未在工程中得到检验。

目前，萃取法处理含油污泥还在实验开发阶段。萃取法的优点是处理含油污泥较彻底，能够回收大部分的矿物油。但因萃取剂价格昂贵，在处理过程中有一定的损失，运行成本较高，在我国炼厂含油污泥处理中尚未见应用。此项技术发展的关键是要开发出性价比高的萃取剂。

5、含油污泥的综合利用

① 污泥浮渣作为催化裂化装置分馏塔的油浆

美国Navaj公司把含油浮渣注入FCC装置作为分馏塔的急冷油浆，使浮渣大部分转化为燃料油。由于其注入比例很低，对催化裂化过程影响较小。Mobil公司Solomon M开发了把含油污泥作FCC装置原料的技术，把含水较高的油泥先脱水处理，再加热，并投加乳化剂，使水包油型乳化油转化为油包水型，易与其它原料油混合均匀，流动性好。混合物料输入FCC装置反应器，经裂化反应生成汽油。

② 作焦化装置原料

90年代起，国外许多炼油厂就采用Mobil油泥焦化工艺来处理API隔油池油泥，用冷焦水与污泥调合后，作为骤冷介质在清焦前对热焦炭进行冷却，污泥中的水作为冷焦水或切焦水回用，烃类则循环回装置。该技术改造焦化装置、工艺复杂。Godino,Rino L等开发了把湿含油污泥直接输送到焦化装置上部急冷罐的处理工艺。该工艺投资较少，但处理能力有限。

国内目前使用油泥作焦化装置原料的方法未见应用，原因之一可能是油泥中含水较高，对焦化操作易产生不利影响，处理能力低。

③ 回收轻油、沥青

Cochin炼油厂报导用含油废渣制成各种等级的沥青。此工艺每年从污泥中回收的轻质油可达1700t，这些回收油与其他油品混合，调制燃料。回收轻油后剩余的残留物用于加工沥青。

6、超热蒸汽喷射处理技术

超热蒸汽喷射处理技术是通过锅炉产生的超高温蒸汽（600℃）经特制的喷嘴以2马赫速度喷出，与油泥颗粒正面碰撞，在高温及高速所产生的冲量作用下将油泥中所吸附或包含的油和水蒸出，含油蒸汽冷却后实现油水分离，油泥中大部分矿物油被去除，残渣含油率最低可达0.08％。设备可用来干化离心浓缩后的油泥泥饼，处理后的残渣呈粉末状，可直接掺入煤粉中焚烧。缺点是运行投资太大、成本太高。

二、完全无害化处理

大部分污泥处理最终都存在残渣无害化的问题，同城市污泥相似，含油污泥残渣完全无害化处理工艺与技术有固化、焚烧、生化处理、型煤综合利用及氧化处理等。因含油污泥有较高的热值，加工成型煤的技术也有较多研究。

1、固化处理

固体处理是通过物化法将含油污泥固化或包埋在惰性固化基材中的一种无害化处理技术。这种处理技术能较大程度地减少含油污泥中有害离子和有机物对土壤的侵蚀和沥滤，从而减少对环境的影响和危害，是取代回填的一种更易为环境所接受的方法，近年来受到了重视。固化方法是较为理想的有害物质减量化、无害化处理方法。目前，国内对于含油污泥固化处理尚停留在研究阶段，对于含油量较低的污泥尤其是含有NaCl, CaC12等盐类较高的含油污泥优先考虑采用固化处理。

2、焚烧处理

焚烧是将污泥进行热分解，经氧化使污泥变成体积小，毒性小的炉渣。该法对原料的适应能力较强，减容效果较好，但能耗高，投资大，操作复杂，可能产生粉尘、SO2等二次污染。含油污泥焚烧前一般需经过调质和脱水处理，焚烧温度控制在850℃左右,灰渣需进一步处理。

法国、德国的石化企业多采用焚烧处理油泥，灰渣用于修路或埋入指定的灰渣填埋场，焚烧产生的热能用于供热或发电。含油污泥经焚烧处理后，有害物质几乎全部除去。但是，一般炉型焚烧污泥消耗大量燃料油助燃，热量大都没有回收利用，焚烧中产生严重的空气污染，装置的利用率较低。

我国绝大多数炼油厂都建有污泥焚烧装置，采用较多的炉型有固定床焚烧炉、多段炉、回转炉及流化床焚烧炉，如湖北荆门石化厂、长岭石化厂采用的顺流式回转焚烧炉，燕山石化采用流化床焚烧炉。

3、生物处理

生物法指微生物利用石油烃类作为碳源进行同化降解，使其最终完全矿化，转变为CO2和H2O的过程。生物法处理不产生二次污染、运行成本低等特点，但处理周期长，且对环烷烃，芳烃，杂环类污染物的效果差，不适合高含油污泥(含油量≥5%)的处理。在含油污泥的生物处理过程中通常还需要加入氮、磷等营养物质。

4、型煤综合利用法

将粉煤和油泥粉碎，粒径在0-4mm；按比例配制加水10%混碾；在29.3Mpa的成型压力下压制成型；自然风干48小时即为成品。

制约油泥加工型煤技术发展的关键因素是排放的烟气能否达标。实现烟气达标的措施有两条，一是调整油泥添加比例，二是添加脱硫除尘剂。国内很多炼厂的实践表明型煤综合利用法处理油泥在技术上可行，强度指标和燃烧指标都能达到要求。但是型煤综合利用法需加入大量的煤，资源的利用率低，有逐渐被其他方法取代的趋势。

5、化学氧化法处理

化学氧化法适合于含油率较低的含油污泥的处理。向含油污泥中喷洒或注入化学氧化剂，使其与污染物质发生化学反应来实现无害化处理，化学氧化剂有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯等。其中二氧化氯对石油烃类有较高的去除效率，反应可在瞬间进行，且二氧化氯的价格较低，运行成本低，不产生二次污染，缺点是操作比较复杂，处理成本较高，不适合大量油泥的处理。

第二篇：常用的几种养猪场污泥处理技术

目前国内外规模化猪场粪污的处理方法主要包括：综合利用和处理达标排放两大类。综合利用是生物质能经过多层次利用、打造生态农业和保证农业与环境和谐共处的可持续发展之路，处理后达标排则是多级处理环节之后在日允许排放浓度范围内可排放至鱼塘、农田或果园等诸多能被利用的地方，以最大可能减少环境污染。

猪场排出去的污染物属有机物，经厌氧发酵效果最佳，但经处理过的污水还未达到最佳标准，不能直接排放，适量用于农田、鱼塘是极佳的营养液。因此猪场的污泥处理必须从生物学及生态学相结合来考虑，才是最经济、最有效的种养业相互促进发展的最佳方式。

猪场养殖废水无论采取何种工艺及措施来进行处理，都应该采取一定的预处理。技术有：沉淀、过滤及离心等固液分离技术来实现预处理。沉淀是废水预处理应用最广泛的方法之一，可在重力作用下悬浮物自然沉淀并且与水分离的处理工艺。猪厂污水是粪尿的结合在做处理之前经过沉淀分离处理。产出有机污泥和有机污水。分离开处理使在之后的处理过程中降低负荷。污泥处理方法主要采取措施如下：

（一）有机微生物发酵讲解方法

有机微生物发酵讲解已经是现在处理有机污染物的有效方法措施，基本原理是利用微生物发酵剂在一定条件下分解无用有机物，产生有用有机物重新利用。有机污泥经过微生物发酵菌剂处理分解后的生成有用的有机物，可以直接施撒到农田、果园作为相当好的有机肥使用，实现处理达标后循环使用，有效改善养殖环境，减少对周边环境的威胁。

（二）有机污水处理方法

1、自然处理法。利用大自然对污水进行自我净化的原理来发挥作用。

2、人工厌氧处理法。也称沼气工程主要是提高污泥浓度和改善废水与污泥混合效果为基础的一系列高负荷反应器生物发展来处理废水。

3、人工好氧处理法。基本原理是利用微生物在好氧条件下分解有机物，同时合成自身细胞，可生物讲解的有机物最终可被完全氧化为简单有机物。

4、厌氧-好氧处理法。

对于规模大的养殖厂来说，污水处理是一项非常大的工程，一方面影响环境污染，另一方面也消耗人力和财力，而生态养殖法的出现通过发酵原理，将其污染源粪尿发酵处理，从而节省了水污染处理环节。目前生态养殖，发酵床养殖，已经推广走向全国各地，而它也必将成为日后发展的新模式。

第三篇：污泥处理处置技术的研究进展

污泥处理处置技术的研究进展-中水回用

摘 要：随着我国污水处理技术的不断发展，在污水处理量与日俱增的同时也使得剩余污泥量不断增加，这些污泥如果不进行处理是不允许直接排放到外界环境中，因此对剩余污泥必须要进行无害化、减量化、资源化和稳定化的处理，在选择污泥处理处置技术之时要充分考虑技术可行性、经济可行性以及生态可行性，当前污泥处理处置技术正处于不断的发展过程中，在可以达到污泥处理处置目的的同时，如何降低其投资和运行成本成为当前污水处理领域讨论的热点问题。文章介绍了传统的污泥处理处置技术，并对几种的新型污泥处理处置技术进行讨论。

关键词：污泥；处理处置技术；研究进展

前言

当前在污水处理技术中，活性污泥法是应用最为广泛的技术，其对脱氮除磷具有非常好的效果，同时在应用活性污泥法时的污泥产生量非常大，在工艺路线中，一部分污泥回流到曝气池参与生物反应，而剩余的污泥或龄期较长的污泥则需要从污水处理构筑物中排除，这些剩余污泥必须要经过适当的处理处置，使之无害化、减量化、资源化和稳定化，便于进一步的处置。一般来讲污泥处理处置投资和运行的成本非常大，最高可占到整个污水处理厂的投资和运行费用的50%以上，因此在可以达到污泥处理处置目的的同时，如何降低其投资和运行成本成为当前污水处理领域讨论的热点问题。传统的污泥处理处置技术

1.1 传统污泥处理技术

1.1.1 好氧、厌氧消化技术

好氧、厌氧消化就是利用好氧微生物和厌氧微生物对污泥中的有机成分进行氧化分解的过程，经过好氧消化处理的污泥性质非常稳定，效果较好，但是缺点是好氧消化工艺的运行成本和维护费用较高，因此在我国污水处理厂中应用空间已经越来越小。污泥经过厌氧消化后性质也较为稳定，而且可以将处理后的污泥以能源的方式进行部分回收利用，因此是资源化的重要体现，然而厌氧消化后的污泥含水率较高，需要进行进一步脱水，因此还需额外投资脱水设备。

1.1.2 湿式氧化法

湿式氧化法是采用物理化学的方法，是将剩余污泥置于高压反应容器中，向容器内通入高压空气，使反应器压力达到1-20MPa，以空气中的氧气作为氧化剂，然后在300℃左右的高温下进行的氧化反应，可将液相的有机物质充分氧化分解为二氧化碳、水或小分子有机物，氧化反应较为完全，可用于高低浓度的污泥处理，处理效果十分显著，但由于高温高压反应对设备的要求较高，因此就增加了投资、运行和维护的费用，一般只用于投资规模较大的污水处理厂污泥处理。

1.2 传统污泥处置方法

常用的污泥处置方法有卫生填埋、焚烧、海洋倾倒、土地利用等。

1.2.1 卫生填埋

卫生填埋可以使处理后的污泥与地面环境有效隔离，并且处置成本较低，但是污泥的滤液可能会渗入地下水层，造成地下水的污染。

1.2.2 焚烧处置

焚烧的过程可将污泥转化为无机物，体积大为减小，同时可有效杀灭污泥中的细菌，但是在焚烧的过程中会产生二氧化硫、二恶英等气体，对空气造成严重的污染，随着国家对空气环境质量重视程度越来越高，使得焚烧处置污泥的方法会逐渐被淘汰。

1.2.3 海洋倾倒

海洋倾倒就是将处理后的污泥直接作为垃圾倾倒入海洋中，因此处置方式比较简单，处置费用较低，但海洋的自净能力毕竟有限，随着污泥数量的急剧增加，使得海洋倾倒会对海洋的生态环境造成越来越严重的影响，因此这种处置方法已经不被提倡。

1.2.4 土地利用

经过适当的处理后，污泥中会含有大量的营养成分可微量元素，可用于农业、林业用地土壤的肥料，从而实现费用利用，然而由于污泥中还可能同时存在重金属、放射性元素、多氯芳烃等等难于降解的有害物质，如果进入土壤中就有可能造成对土壤的污染，进而对农作物、林木造成污染，因此在将污泥土地利用处置之前一定要保证其无害化。新型的污泥处理处置技术

2.1 超声波处理技术

超声波在水中产生的效应非常复杂，在一些清洗的领域已经普遍用超声波技术收到了良好的效果，而实践证明在污泥处理中应用超声波技术可取得较好的效果，其作用原理是：中低频的超声波在污泥的水相中可产生强力脉冲，从而制造局部的高温和高压条件，并同时产生超高速射流，在这样的极限条件下污泥中的丝状菌等微生物以及有机物的结构被破坏，防止污泥膨胀的发生，使污泥的脱水性大幅提高，经过脱水处理后使污泥达到稳定化、减量化和无害化的目的。在用超声波技术处理污泥时，可根据实际情况调整超声波的声能密度以及超声时间，不断优化处理条件，从而达到最佳处理效果。由于超声波污泥处理技术的能耗较大，且声能量利用效率不高，因此在一定程度上阻碍了其进一步应用，然而由于超声波对污泥的处理效果显著，使其仍然具有较好的应用前景，当前一般用超声波与其他处理技术联合使用，可降低运行成本，并保证污泥的处理效果。

2.2 原位减量技术

如前文所述，在活性污泥水处理过程中产生大量的污泥，在对这些污泥进行处理处置的过程中会耗费大量的物力财力，因此如果能够降低污泥的产量，使其在污泥水处理工艺的过程中就对污泥进行减量化处理处置，就会大大降低后续处理处置的费用。目前最为常用的污泥原位减量技术是利用微生物对污泥进行捕食和消化，使水处理反应器内的食物链增长，从而使污水环境内可用于合成生物体的能量大为减少，从而达到降低污泥产量的目的，可利用的微生物有纤毛虫、鞭毛虫、变形虫等原生微生物和线虫、轮虫等后生微生物，实践证明在原活性污泥水处理工艺中引入各种微生物后，活性污泥的产量仅是之前产量的30%左右，而且整个过程不需要另外投入处理处置设施，且免维护，投资和运行成本相当低，不影响水处理效果。结束语

综上所述，污泥处理处置技术正处在不断发展的过程中，对于污泥的处理与处置，不外乎两种方式，一是对系统产生的污泥进行末端处理，使其达到减量化、无害化、稳定化和资源化等目的，二是在污水处理的原位进行减量的方法，使污泥在源头上进行处理，减少污泥排放量，因此，将这两种污泥处理处置的方式联合使用，首先使污泥产生量减少，剩余的少量污泥可进行末端处理，可取得较好的效果，应当是未来污泥处理处置技术发展的一个方向。

参考文献

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第四篇：稠油开采技术

稠油开采技术

如何降低成本，最大限度地把稠油、超稠油开采出来，是世界石油界面临的共同课题。稠油由于粘度高，给开采、集输和加工带来很大困难，国内外学者做了大量研究工作来降低稠油的粘度。我国稠油开采90%以上依靠蒸汽吞吐或蒸汽驱，采收率能达到30%左右。深化热采稠油油藏井网优化调整和水平井整体开发的技术经济研究，配套全过程油层保护技术、水平井均匀注汽、热化学辅助吞吐、高效井筒降粘举升等工艺技术驱动，保障了热采稠油产量的持续增长。

目前提高稠油油藏产量的思路主要是降低稠油粘度、提高油藏渗透率、增大生产压差，主要成熟技术是注蒸汽热采、火烧油层、热水＋化学吞吐、携砂冷采，等等。

1、热采技术

注蒸汽热采的开采机理主要是通过加热降粘改善流变性，高温改善油相渗透率以及热膨胀作用、蒸汽（热水）动力驱油作用、溶解气驱作用。关于稠油的蒸馏、热裂解和混相驱作用，原油和水的蒸汽压随温度升高而升高，当油、水总蒸汽压等于或高于系统压力时，混合物将沸腾，使原油中轻组分分离，即为蒸馏作用。蒸馏作用引起混合液沸腾产生的扰动效应能使死孔隙中的原油向连通孔隙中转移，从而提高驱油效率。高温水蒸气对稠油的重组分有热裂解作用，即产生分子量较小的烃类。在蒸汽驱过程中，从稠油中馏出的烃馏分和热裂解产生的轻烃进入热水前沿温度较低的地带时，又重新冷凝并与油层中原始油混合将其稀释，降低了原始油的密度和粘度，形成了对原始油的混相驱。注蒸汽热采的乳化驱作用同样很有意义，蒸汽驱过程中，蒸汽前沿的蒸馏馏分凝析后与水发生乳化作用，形成水包油或油包水乳化液，这种乳化液比水的粘度高得多。在非均质储层中，这种高粘度的乳状液会降低蒸汽和热水的指进，提高驱油的波及体积。热采井完井时的主要问题是，360℃高温蒸汽会导致套管发生断裂和损坏。为此，采用特超稠油HDCS技术，将胶质、沥青质团状结构分解分散，形成以胶质沥青质为分散相、原油轻质组分为连续相的分散体系。特超稠油HDCS强化采油技术已在胜利油田成功应用。加强注采参数优化研究，针对不同原油性质、不同油层厚度和水平段长度，明晰技术经济政策界限，合理配置降粘剂、CO2和蒸汽用量，可提高应用效果和效益。

2、出砂冷采

1986年，为了降低采油成本，提高稠油开采经济效益，加拿大的一些小石油公司率先开展了稠油出砂冷采的探索性矿场试验。到90年代中期，稠油出砂冷采已成为热点，不注热量、不防砂，采用螺杆泵将原油和砂一起采出。文献指出，螺杆泵连续抽吸避免了稠油网状结构的恢复，稠油形成稳定的流动地带，在油带前缘，油滴被启动而增溶到油带中，因此，油带具有很好的流动能力，表现到生产上就是含水下降。而抽油泵的脉动抽吸，使得地层孔隙中的油流难以形成连续流，水相侵入到油流通道，微观上表现为降低了油滴前后的压差，油滴更难启动，若水相能量充足，油滴就一直不能流动，表现到生产上就是长期高含水。稠油出砂冷采技术对地层原油含有溶解气的各类疏松砂岩稠油油藏具有较广泛的适用性，它通过使油层大量出砂形成蚯蚓洞和形成稳定泡沫油而获得较高的原油产量。形成地层中“蚯蚓 洞”，可提高油层渗透率；形成泡沫油，则给油层提供了内部驱动能量。乐安油田草13块配套大孔径、深穿透、高孔密射孔、高压充填防砂与螺杆泵冷采配套技术，基本解决了粉细砂岩油藏防砂及稠油抽汲难题。

3、加降粘剂

王卓飞发现，乳化液在孔隙介质中的流动过程是一个复杂的随机游走过程，降低界面张力、提高毛管数可改善稠油油藏开发效果。向生产井井底注入表面活性物质，降粘剂在井下与原油相混合后产生乳化或分散作用，原油以小油珠的形式分散在水溶液中，形成比较稳定的水包油型乳状液体系。在流动过程中变原油之间内摩擦力为水之间的内摩擦力，因而流动阻力大大降低，达到了降粘开采的目的 [14]。比较常用的有GL、HRV-

2、PS、碱法造纸黑液、BM-

5、DJH-

1、HG系列降粘剂。鲁克沁油田通过加强化学吞吐油井化学降粘、化学吞吐、蒸汽吞吐、天然气吞吐等技术现场攻关试验、形成超深稠油开发技术路线。

4、电加热

采用电热采油工艺开采稠油、超稠油，在技术上是成熟的。对于远离油田基地的中小规模稠油油藏，由于其面临的主要开发瓶颈主要来自地面稠油的输送加热、降粘、脱水工艺等。因此笔者建议开展地下稠油变稀油技术攻关，将稠油开发转化为稀油开发问题。当然这存在比较突出的成本问题：电热采油工艺单井平均加热功率80kW/h，日耗电费约1000元。

5、注空气开发

R.G.Mooreetal 等研究了重油油藏冷采后采用注空气法（地下燃烧）的潜在应用状况[15]。由于冷采油田在冷采的经济界限内仍遗留大量的原油，而且蚯蚓洞型的通道处于衰竭油藏之中，因此它是注空气的理想候选油藏。蒸汽短时期进入衰竭油藏，会破坏“蚯蚓洞”，从而使受热通道产生较高的渗透率。受热的通道为可流动的原油到达

生产井提供流路后，随即实施油藏点火和注空气，蒸汽／燃烧法的综合应用可在薄油藏及持续注蒸汽无经济效益的油藏得到较高的经济效益。

6、SAGD SAGD是国际上开发超稠油的一项前沿技术。它是向地下连续注入蒸汽加热油层，将原油驱至周围生产井中，然后采出。利用SAGD技术开发超稠油的方式，已成为国际上超稠油开发的一项成熟技术。

在国外，SAGD技术通常针对成对水平井开发，而辽河油田采用的是直井注汽、水平井生产。这种开发方式的优点有三：①将原有的直井替代水平井进行注汽，相当于少打一口注汽水平井，经济且实用；②辽河油田超稠油油藏夹层复杂，油层连续性差，纵向连通不好。国外水平井通常为1000米深，而辽河油田的水平井只有几百米。采用直井注汽，辽河油田原有的井多的特点就成了优势，这口不行就改用另一口。③监测系统是辽河油田应用SAGD技术的又一创新，改变了国外用两口井进行监测的状况。SAGD先导试验开始以来，辽河油田科技工作者经过不懈努力，解决了高干度注汽技术、大排量举升技术、地面集输系统等诸多难题，且均达国际先进水平，满足了SAGD工艺需要。

7、掺稀油开采

掺稀油降粘是开采稠油的一种有效的方法，其优点是不伤害油层，不像掺活性水降粘开采，掺水后的油水混合液要到联合站去脱水，脱下的水还要解决出路问题，增加了原油生产成本。

8、微生物驱油

微生物驱油技术是通过细菌在油藏环境中繁殖、生长、代谢，利用细菌对原油的降解作用，产生的代谢产物使固液界面性质、渗流特性、原油物化性质发生变化，提高洗油效率。微生物作用可降低原油高碳链烃含量，降低原油粘度。美国密苏里大学在2002-2004年开展了浅层重油的微生物采油技术研究；2005年，微生物采油技术列入中国“973”科技项目。胜利油田已获得耐温80℃、耐盐150000mg/L的驱油菌种，对原油的降粘率最高达到95％。开展了4个区块的微生物驱油现场试验，累计增油6万余吨。F16菌组能降低原油粘度，对粘度3000mPa·s(50℃)的原油的降粘率在30％～85％，经F16菌组作用后，原油的非烃组分减少，同时代谢产物中的生物表面活性剂能有效地改善常规稠油的流动性。大港油田孔二北断块应用本源微生物采油，累计增油17866吨。

9、地热辅助采油技术

地热采油是利用地热资源，以深层高温开发流体（油、气、水及其混合物）将大量的热量带入浅油层，降低原油粘度，提高原油流动能力。为了减少热损失，最好不进行油、气、水分离，而且不经过地面，直接注入目的油层。胜利油田稠油热采和注水开发工艺技术非

常成熟，开发实践经验也很丰富，这为利用地热资源进行热水采油提供了便利。另外，与地热辅助采油技术相类似，笔者还初步研究了利用太阳能、风能和重力能辅助采油技术。

10、水热裂解开采稠油新技术

刘永建教授研究开发了水热裂解开采稠油新技术，在实验室内和采油现场取得了一些有意义的研究成果。水热裂解技术通过向油层加入适当的催化剂，使稠油在水热条件下实现部分催化裂解，不可逆地降低重质组分含量或改变其分子结构，降低了稠油的粘度。制备的稠油水热裂解催化剂有较好的催化效果，反应温度更接近于井下的实际温度。这是一个很好的攻关方向。

11、稠油热采地下复合催化降粘技术

中国石化报2007年10月9日报道了稠油热采地下复合催化降粘技术，该技术集表面活性剂降粘、水热裂解催化降粘和氧化催化降粘剂降粘等功能为一体，注入催化剂后原油就地裂解产生小分子的气体，增加了油层压力，延长了放喷时间，提高了产油量，为超稠油的开发提供了有力的技术支撑。

第五篇：稠油污水处理进展与研究

稠油污水处理进展与研究

李柳逸

（长江大学，湖北省，430100）

摘要

辽河油田采用蒸汽吞吐的方式开采稠油，这些数量巨大的稠油污水的合理处置是摆在油公司面前的一个非常严峻的经济和技术难题，已直接影响和制约了油田的可持续发展。显

然解决油田蒸汽锅炉供水和稠油污水处理双重矛盾的最直接方法就是将稠油污水经过适当处理后回用于高压蒸汽锅炉。一方面可将稠油污水进行深度处理，不污染周围环境，另一方面又可为锅炉提供水温较高的补给水，变废为宝，具有较大的经济效益。

关键词： 稠油 污水 蒸汽锅炉

Abstract Liao he oil field discovered a humming in mining thick steam in the way,.These huge amounts of a proper sewage disposal of oil and oil companies are in a very serious economic and technical difficulties, has direct impact andrestrain the field of sustainable development.Clearly resolve the thick steam the water and oil with the most direct way to double the contradictions are thick with proper waste treatment oil back to note the boiler.On substance can be dealt with in depth the sewage and does not pollute the environment around, and to provide water for the higher the supply of water, make waste profitable, has significant efficiency.Keywords：thickened oil waste water steam generator 前言

在油气田勘探开发过程中，随着原油和天然气的采出，通常会产生大量的含油污水。这部分污水被称为油气田污水、油气田含油污水或油气田采出水。根据油品性质的不同，油田污水又可分为稠油污水、稀油污水和高凝油污水等[1-3]。由于各油气田所处的油藏地质、开采工艺和开采年限等不同，因此不同的油气田污水，其水质水量迥异。即使是同一油藏区块，随着开采时间的变化，其水质水量也在不断发生变化。通常原油含水率由开采初期的 5%~10%逐步上升到中后期的 80%~90%。油井开采年限越长，原油含水率就越高，原油脱出水水量就越大，水质就越差，因而处理难度也就越大。在所有油气田污水处理中，稠油污水因其水质成分复杂、油水密度差小、乳化严重、处理难度最大。

目前国内外对稠油污水合理处置的方法有三种： ① 回注 代替清水资源直接回注地层或配制聚合物后回注地层[4]； ②

回用 处理后作为热采锅炉的给水；

③

外排 处理后达到国家污水排放标准，直接排放。

1稠油污水的基本特征

1.1 稠油的基本概念以及来源

“稠油”是指在油层温度下脱气原油粘度大于 100mPa·S，相对密度大于 0.92 的 原油，国外称之为“重油”。稠油与其他原油的主要区别在于它的粘度高、流动性能差。在稠油的开采过程中，通常会产生大量的采出液，它是原油、砂和水的混合液。采 出液中水与油的比例变化很大，取决于很多因素，包括油藏地质、油井年限以及油井和 蒸汽之间的关系。然而在大多数情况下，采出液中水的体积是油的 2~20 倍，通常为 4 倍左右。从开采的含水稠油中分离出的含油污水常称为稠油污水，或稠油采出水。稠油开采及处理的典型工艺见图 1-1。

图1-1 处理工艺图

1.2 稠油污水的毒性以及组成

稠油污水水质较复杂，不仅被原油所污染，而且在高温高压的油层中还溶解了地层 中的各种盐类和气体；在采油过程中，从油层里携带了许多悬浮固体；在油气集输过程 中还掺进了各类化学药剂；稠油污水中还含有大量的溶解性有机物。总之稠油污水是一 种水质比较复杂的污水。世界上许多地区，稠油污水都是经过一定的处理后回用于热采 锅炉或回注地层。而在海上平台或其他地方，稠油污水一般是经过一定的处理直接排海 或排到周围环境，这些数量巨大的污染物将严重污染周围环境。任由稠油污水直接外排 是由于人们对稠油污水的组成及其对环境的副作用缺乏了解和认识[5]。稠油污水处理工艺技术研究

2.1稠油污水回用于热采锅炉的工艺流程简介

稠油蒸汽开采起始于 50 年代后期，目前已成为稠油开采的主要方法。稠油热采所需蒸汽通常由蒸汽发生器产生提供，这些蒸汽发生器为平行加热炉，炉管为单向流布置，只能产生干度为70-80%的蒸汽，这些蒸汽以及液相中残留的 20-30%的水全部注入到油层，不产生浓缩液，因此需要大量的补给水[6]。由于环境保护方面的原因，地下清水被限制使用。显然解决油田蒸汽驱锅炉供水和稠油污水的处理双重矛盾的最直接的方法就是将稠油污水经过适当的处理后回用于高压蒸汽锅炉。一方面可将稠油污水进行深度处理，不污染周围环境，另一方面又可为锅炉提供水温较高的补给水，变废为宝，具有较大的经济效益。然而绝大多数的油田蒸汽发生器需要的是不含油、零硬度、低二氧化硅和低盐度的补给水。但是许多稠油污水都是高含油量、高硬度、高二氧化硅和高含盐，稠油污水和锅炉补给水的典型水质的对比见表 1-1。

表 1-1 油田蒸汽发生器水质要求和稠油污水典型水质的对比

参数

蒸汽发生器补给水

稠油污水典型水质 油 悬浮物 硬度 二氧化硅 TDS 总铁 溶解氧 1 0.5 50 7 000~8 000

0.05 0.01~0.04

200-2 000 60-1 500 100-1 500 30-300 3 000-30 000 0.1-2.0 —

锅炉给水必须不含 Ca2+、Mg2+等离子，以防炉管或油层结垢。稠油污水的软化工艺 不仅难以管理而且非常昂贵，当稠油污水的总硬度大于 200mg/L 时，就不能单独采用离 子交换树脂，而应采用石灰软化与离子交换相结合的软化工艺。石灰软化可将硬度降至 30mg/L 左右，离子交换可降至 0。当稠油污水中的 TDS 大于 3000mg/L 时，就需要采用 酸碱联合再生的弱酸离子交换树脂，而不能采用价格便宜的盐再生的强酸钠离子交换树 脂[7]。该工艺需要酸碱化学药剂储罐、进料系统和昂贵的再生液处理系统。

2.2 稠油污水回用于热采锅炉的工艺过程

稠油污水回用热采锅炉的前段处理工艺与回注处理基本相同，都是采用物化法等成熟处

[8]理工艺，主要去除油及悬浮物。后续深度处理主要着眼于污水的软化。与常规清水软化相比，油田污水的软化具有更大的技术难度。

稠油污水处理后回用于热采锅炉的工艺流程其实可以归纳为三段分步处理，图 1-2 为稠油污水回用于注汽锅炉的典型处理工艺图，这个工艺流程包括油和悬浮物的去除、硬度和二氧化硅的去除以及硬度的最终去除。如图 1-2 所示，油的去除通常是采用撇油罐、IGF 和颗粒填料过滤等处理单元相结合。硬度的去除通常采用石灰软化和离子交换相结合的方法或单独采用离子交换，这主要取决于处理水中的硬度。如果二氧化硅浓度超标，那么就要采用热石灰软化或者温石灰软化去除二氧化硅。

[9-11]

图1-2稠油污水处理的典型工艺流程

稠油污水深度处理后回用，其水质应满足热采锅炉给水水质标准，中国石油天然气总公司在稠油集输及蒸汽系统设计规范（SY 0027—94）中规定了热采锅 炉给水的各项水质指标，详见表1-2。

表1-2 热采锅炉给水水质指标

项 目 含油(mg/L)悬浮物(mg/L)总硬度(mg/L)总碱度(mg/L)二氧化硅(mg/L)可溶性固体(mg/L)总铁(mg/L)pH 溶解氧(mg/L)

标 准 ≤2.0 ≤2.0 ≤0.1 ≤2000 ≤50 ≤7000 ≤0.05 7.5 ~ 11 ≤0.05

备 注 不计溶解油

以CaCO3计 以CaCO3计

2.3 稠油污水水质特性对处理工艺的影响

针对稠油污水黏度大、油水密度差小、乳化严重、水温高、水质水量变化大、处理 难度大的特点，认为高效净水药剂的研制和开发是稠油污水深度处理的基础和关键[12-14]。强 化前段除油效果，减轻后段过滤系统的压力，使整个工艺技术合理、紧凑和高效；同时 必须充分考虑污水的均质均量，避免来水对整个工艺流程造成冲击。基于稠油污水的 多变性和复杂性，本研究提出稠油污水处理应充分考虑和研究的几个方面：

（1）强化调节池的功能。由于稠油污水油水密度差小以及水质水量变化较大的原 因，因此强化调节池的功能显得非常重要，可以在调节池中布置曝气装置，对稠油污水 进行预曝气，这将有利于提高油水密度差，有利于浮油的去除，有利于水质的稳定，有 利于去除稠油污水中挥发性的有机物。

（2）加强高效净水药剂的研制和开发。由于稠油污水乳化严重，为使油、水分离，破乳是先决条件。因此高效净水药剂的研制和开发是稠油污水深度处理的基础和关键，为使高效净水药剂发挥其高效的破乳功能，应通过实验来确定最佳投药量、加药点、搅 拌方式以及反应时间等。

（3）选择适合稠油污水处理的装置。为强化稠油污水处理效果，工艺流程中必须

采用高效的油水分离设备，如斜板隔油和溶气气浮等设备。但它们也必须在投加高效的 净水药剂以及保持良好的水力条件下方能发挥预期的作用。

（4）稠油污水处理流程与原油脱水工艺应统筹考虑。原油脱水的水质对稠油污水 处理效果的影响很大。原油脱水用的破乳剂与污水处理所采用的药剂应有良好的配伍 性。另外应保证脱水中油含量的稳定性。

（5）稠油污水处理工艺流程应紧凑、合理、高效以及耐冲击。由于稠油污水水质 水量变化较大，因此高效、紧凑、合理以及耐冲击的工艺流程就显得极为重要。

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