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江苏油田环境保护综合防治技术研究
作者:管理员    发布于:2016-07-18 11:34:46    文字:【】【】【

  为了做到石油工业污染达标排放,满足国家法律、法规的要求,实现可持续发展,必须研制和开发出先进、实用,同时又适合油田开发建设环境保护一整套环境污染防治的技术和装备,用以攻克在油田污水(主要是钻井污水、作业污水和采油污水)、工艺废气(主要是挥发性烃类气体)、废渣(主要是废钻井液和作业落地原油)处理方面的技术难关,解决因外排的污染物超标而上缴的排污费和罚款,避免工农纠纷,树立企业环保新形象。

  1主要任务及防治技术1.1总体设计及要求根据现有污染物处理现状,要求:①开发出可移动式钻井污染物处理设备,使钻井污水处理达标排放,钻井液成型堆放;②开发出可移动式作业污水处理设备,使作业污水处理后达标排放;③提出采油污水生物处理工艺方案;④形成作业落地油防治工艺;⑤提出挥发性烃类气体回收利用工艺方案;⑥开发出油气混烧高效燃烧器。

  1.2污染防治技术1.2.1钻井生产工艺通过化学混凝沉降对污染物进行预处理、离心分离,实现固液分离;液相进一步过滤处理后达标排放;固相成型堆放。

  1.2.2作业采油集输工艺☆通过室内试验和现场中试,提出采油污水生物处理技术,筛选菌种,找出工艺操作参数;☆根据作业污水特点研制一套适合作业施工现场的可移动式污水处理设备并优选合适的絮凝剂,使污水处理后达标排放;☆通过井下卸油等工艺,提出落地油防治工艺。

  1.2.3挥发性烃类气体☆通过对新建油田挥发性烃类气体的参数模拟,实现低压引流、高压分级及油气分离,提出适合小断块油田挥发性烃类气体回收利用工艺方案;☆通过油气混烧、高效燃烧、自动调节等技术,形成新型油气燃烧工艺技术和设备。

  2成果与应用通过研究,并结合实际情况,分别对三项装备和工艺技术进行了进一步分析。

  2.1废钻液处理机的研制2.1.1设计原理处理工艺包括混凝脱稳、离心分离、调节隔油、快速沉降和过滤。

  混凝脱稳是依据DLVO和空间稳定等理论,在钻井液中加入适当浓度的化学剂,通过桥联作用,形成絮凝体,使钻井液体系脱稳。

  离心分离采用卧式螺旋离心机。在强大的离心力场的作用下,比重大的固相粒子被甩在沉降壁上,并很快沉积到转鼓的内壁上,经螺旋的推动,沉渣不断被推向转鼓小端,从出渣口经固相收集罩排出,整个处理过程实现了连续运转。

  调节隔油和快速沉降是利用重力沉降和斜板除油的原理设计制造的。

  2.1.2使用效果2.2作业废水处理机的研制2.2.1进水水质情况油田作业污水成份复杂,主要含有原油、多种化学添加剂及悬浮颗粒物,主要污染物指标:pH:6.117.5;C0D:507900mg/L;SS:501058mg/L;石油类:252000mg/L;挥发酚:0.010.5mg/L;硫化物:0.015mg/L.同时这类污染点源分散,一般作业周期短,产水量不均匀。

  2.2.2处理设备设计☆作业废水前处理工艺作业废水污染物中较难处理且影响较大的是⑶D.通过电化学絮凝沉淀法、物理吸附法和化学絮凝沉淀法的比较试验,确定絮凝(吸附)沉淀法是作业废水前处理工艺的方法。

  试验结果表明,选用聚铁聚铝复合絮凝剂可以满足作业废水处理装置的处理水质要求。

  ☆处理设备工艺原理根据作业污水的特点,设计了一套移动式水处理工艺设备,处理能力8m3/h,主要设备包括缓冲罐、油水分离水力旋流器、浮选机、精细过滤器。具体工艺流程为:缓冲罐一旋流器一气浮一过滤。

  2.2.3处理效果2.3节能环保型高效燃烧器2.3.1DY-H150型低氧燃烧器的原理和工艺DY-H150型低氧燃烧器具有各类锅炉加热炉设备通用的特点,适合多种油气燃料,应用领域广,实现了燃烧过程自动化。

  燃烧方式采用低压燃料预混式燃烧。为了弥补低压燃气流速低而不利于与助燃气充分混合的缺陷,燃烧器中设置了较高压力的供配风系统,配风装置设计了三次预混配风,使燃料在火焰形成前的燃烧头内就与空气充分混合,有利于燃料高效和空气燃尽。当给定的空气量控制得当时,不会造成过多的空气进入,因而也就控制了过量的氧气,形成低氧燃烧,避免了因过大的空气过剩系数导致的排烟损失,达到既降低排烟污染,又节约燃料的目的。

  燃烧器的控制方式采用了目前国外常用的二级火控制方式,比较适用于中小型锅炉、加热炉,不足之处是火焰控制调节还不够精细,不能平滑调节。根据我油田生产锅炉的工作要求,一级火燃烧量设置为额定功率的1128;二级火达到锅炉全负荷要求,各级火量均可在一定范围内调整,以适应不同炉膛结构。当冷炉起动或检修后烘炉时,可用一级火长时间运行,进入正常运行。燃烧器起动后,温度或压力传感器所给的信号自动控制一级火和二级火的切换。

  2.3.2燃烧器的主要结构根据燃烧的具体要求,燃烧器的主要结构包括:专用风机及风机控制部件;燃烧头与配风器组合;低压燃气分配器;燃气供给装置;火焰监测及熄火保护装置;燃烧控制程序器以及一套手动比例调节的燃油系统。

  2.3.3使用效果该燃烧器属国内首创,性能与进口设备接近,价格较低。目前已在江苏油田刘陆大站正常运行近一年。

  燃烧效率大于95,烟气黑度小于林格曼黑度0.2级;二氧化碳9.0;氧气4.6;―氧化碳489mg/L,氮氧化物65.3mg/L,二氧化硫<11.4mg/L.气源压力2.4钻清洁生产技术2.4.1钻井队清洁生产通过对钻井队工艺过程的清洁生产审计,确定了钻井污染物对环境影响的主要因素。提出严格控制清水用量,优质钻井液循环使用,抑制造浆,封闭井场,钻井液池铺设防渗塑料膜和优选处理剂等方法。

  通过清洁生产方案的实施,32246钻井队被集团公司列为清洁生产示范队。除原浆配制和砂样清洗使用清水外,所有设备的冲洗都使用钻井废水。在丛式井组,优质钻井液循环利用率>20.通过使用效果较好的盐类处理剂有PMHA-2和FA368,钻井液产生量减少10以上,同时还能提高钻井功效。规范钻井液池构筑,保证钻井液和污水不外溢。通过铺设防渗塑料布,大幅度降低钻井液和污水对当地环境的影响。杜绝使用有毒处理剂。

  2.4.2无毒无害钻井液体系的研制在钻井液中加入K+、NH4+等农作物生长所必需的钾、氮离子成分,形成了对土壤环境有利的“绿色”

  钻井液体系。通过室内与现场应用,结论如下:☆无机铵盐与钾盐加入钻井液后,其控制粘土的水化能力得到加强,对于防止蒙脱石含量高的泥岩水化造浆具有抑制作用;NH4PAN、KPAN在钻井液中可扩大维护作用。因为它不但能控制钻井液水解,又能提供NH/、K+,增强钻井液防塌能力;☆该钻井液可对土壤生态环境的恢复有促进作用;性能好,具有推广应用;NH4CL与化肥加入钻井液后配伍性能差,钻井液失水大,pH值低,性能不易控制,对于微裂缝发育的泥岩,该钻井液防塌性能差。

  2.5作业落地油防治工艺2.5.1污染源现状由于目前使用的深井泵均为往复式柱塞泵,底部带单向的固定凡尔,故在起泵挂管柱时由于泵阀的单流性能,泵上油管内的油、水等液体不能泄入井内,大部分随油管泄至地面,也会以死油和结蜡随管柱起出,或管柱内气体因液柱压力逐渐降低而膨胀,并携带原油喷出四处飘洒。

  其次是油管、油杆外壁携带出的原油,它和管柱内液体在刺洗过程中以油、污水、蜡的形式落地,均会对地面造成污染。

  如果不使用泄油器,每口井可造成面积至少为250m2的污染,有的井因井场狭小、条件差极易流入农田或鱼塘,同时也会对地下水产生污染或因下雨使井场积水四处流淌造成大面积污染。

  2.5.2治理工艺☆液压锚定泄油器对各个厂家各种型号的泄油器进行了分析对比,综合多方面因素,决定引进多功能的二合一液压锚定泄油器,在泵挂管柱用该泄油器取代原锚定管柱使用的固定器。

  ☆新型微型悬挂式小自封使用该微型小自封可将油管外壁的原油全部刮留在井内,该小自封结构简单,可将其安装在井口油管挂部位,不会因井口不正或管柱的摆动而影响密封效果,密封性能好,承受大内压为8.0MPa,可运用在钻灰等施工时将作业废水全部排至泥浆池或进罐处理。将其倒至井口后只须顶上法兰顶丝即可,无须上螺丝固定,使用方便,而且成本低。

  ☆抽油杆刮蜡器抽油杆刮蜡器可有效地将抽油杆外壁残留原油和结蜡清除并留在井内,使抽油杆外壁保持清洁,防止了起抽油杆柱时产生的落地原油,同时方便了抽油杆刺洗工作,提高了作业质量。2.5.3效果分析二合一液压锚定器和微型悬挂式小自封、抽油杆刮蜡器同时配合使用,在起泵时可杜绝落地原油,可靠性强,起泵时井口较为洁净,减少环境污染,方便现场施工。

  2.6油污水生物处理技术间歇式活性污泥法即序批式反应器(SBR)法用于处理间歇排放的水质水量变化的工业废水取得了很大成功。采油污水是一种含有固体,液体杂质,溶解气体和溶解盐类等较为复杂的多相体系,其主要特性为有机物和矿化度高及高含氯(氯根在800018000之间),国内外在采油污水治理方面不同程度地存在着投资大,运行费用高,处理后水质难以稳定达标等问题,废水中含有相当数量的人工合成有机物,迄今仍是尚未解决的难题。利用SBR法处理高含盐废水,研究结果表明,高盐环境虽对生物处理有抑制作用,但不会降低有机物去除率,适当的含盐量还可提高污泥絮凝性,对生物处理系统起稳定作用。

  2.6.1生物处理实验氯化物:800017000mg/L;石油类:1554mg/L;废水B/C:0.320.81,表明其有一定的生物降解性能,适合生物处理。

  实验用某石化厂污水处理车间的活性污泥,反应器有效容积20L,采用一次进水方式,然后曝气12h,沉降4h,在一定时间内,取水样分析⑶D、SS、DO、BOD、TP、TN等水质指标和MLSS、MLVSS、SV、SVI等污泥物性指标,同时对微生物进行镜检。

  实验进水采用污水和自来水混合水样,逐步增加污水比例,驯化60天后进原水运行,投加一定比例的氮、磷原素,MLSS:5g/L,DO:23mg/L,SV:2030,原生动物大多为钟虫、轮虫、游什虫及螺旋藻、小球藻等。

  实验用缓冲罐:有效容积为6m3;反应器:有效容积为16m3;空压机排气量为0.3m3/min 2.6.2实验结果实验结果表明:利用延时曝气SBR法处理高氯采油污水是可行的,工艺简单,操作方便,处理费用低。

  但难于好氧降解的C0D必须采用其它辅助处理方法才能保证达标排放。

  同时还可看出:只要操作参数、营养比例控制得当,微生物能在氯化物浓度为17000mg/L时保持较好的活性。COD、B0D和石油类的去除率分别达到6881.7、9599、100. 2.7烃类气体污染防治技术针对江苏油田小断块油藏的特点,设计了一套回收方案。

  对联合站原油进行负压闪蒸,然后对所得稳定气进行回收,回收有低压氨冷、中压水冷两种工艺流程可供选择,所产干气做联合站燃料。经过处理,联合站的挥发性烃类气体可以达到达标排放。

  ☆对联合站原油进行稳定处理,原油稳定气进入回收系统,方案以回收C/为主要目的,稳定气C3回收率可达8090,适合于江苏油田的后续处理工艺;☆原油处理三相分离器分离的伴生气不进入回收系统,与烃类气体回收系统所产生的干气一起进入高效燃烧系统;☆烃类气体回收系统工艺流程采用低压氨冷或中压水冷的短流程工艺,与常用工艺流程相比,可以减少工程投资40余万元,降低运行费用20;☆方案实施后可使烃类气体排放浓度在标准(GB16297―1996)的50以下,不影响大气质量。

  3结论该项目近期通过了中石化科技发展中心组织的鉴定,其结论为:☆研制出具备同步处理废钻井液和钻井污水双重功能的处理设备,填补了国内钻井废物处理设备的空白;☆研制出移动式作业污水处理设备,该设备属国内首创,填补了作业污水达标排放处理的空白;☆研制出自动化程度较高的油、气混烧高效节能燃烧器,采用双控风燃气结构,二级火自动控制,燃油系统采用大范围可调油量机械式压力雾化喷嘴及空气比例配风装置,属国内首创;☆在实验室和现场研究的基础上,筛选出耐盐性的生物菌种,开发出利用微生物处理含氯化物浓度较高的采油污水工艺技术;☆开发出钻井清洁生产工艺、无污染井下作业工艺、挥发性烃类气体回收利用工艺。

  研制出的装备和技术,系统性强,有实用推广。鉴定委员会认为,成果整体达到国际先进水平。

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