油田開發(fā)過程中大氣污染的防治

馬衛(wèi)東 陳曉慧 潘峰 仝紀(jì)龍

（1.蘭州大學(xué)環(huán)境質(zhì)量評價研究中心；2.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院；3.蘭州石化環(huán)境監(jiān)測與管理部）

油田開發(fā)過程中大氣污染的防治

馬衛(wèi)東1，2陳曉慧3潘峰1仝紀(jì)龍1

（1.蘭州大學(xué)環(huán)境質(zhì)量評價研究中心；2.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院；3.蘭州石化環(huán)境監(jiān)測與管理部）

文章針對油田大氣污染源的時間、空間分布以及生產(chǎn)工況進(jìn)行分類，總結(jié)油田主要大氣污染物及其危害，在分析污染物造成的大氣環(huán)境影響基礎(chǔ)上提出油田開發(fā)不同階段的大氣污染防治措施，以保護(hù)區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量。

油田開發(fā)；大氣污染源；環(huán)境影響；防治措施

0 引 言

油田開發(fā)對環(huán)境的影響主要包括大氣污染、水體污染、土壤污染以及對生物生態(tài)的破壞等方面，具有綜合性、長期性、系統(tǒng)性的特點。文章主要討論油田開發(fā)過程中對大氣的污染。

在油田開發(fā)中，由于工藝水平和處理技術(shù)的限制，含石油類物質(zhì)的有機(jī)廢氣和油氣開采產(chǎn)生的無機(jī)廢氣會進(jìn)入大氣，造成污染。因此，分析大氣污染源并預(yù)防治理油田大氣污染有著重要的意義［1］。

油田開發(fā)生產(chǎn)過程按時間可分為勘探期、建設(shè)期、運(yùn)營期和服役期滿四個階段。不同階段大氣污染物的來源、種類存在顯著差異，對大氣的影響及相應(yīng)的預(yù)防治理措施各不相同。

1 油田開發(fā)大氣污染源分類

油田開發(fā)生產(chǎn)布局的特點決定了污染源的分散性。從污染源的空間分布看，可以將油田開發(fā)過程中的大氣污染源分為點源和面源［2］。從污染源的時間分布看，可分為連續(xù)源和間歇源。根據(jù)生產(chǎn)工況的不同，還可分為正常污染源和事故污染源［2］。

油田開發(fā)不同生產(chǎn)階段的工藝環(huán)節(jié)造成的環(huán)境影響和污染物質(zhì)也存在差異，油田的勘探期和服役期滿后主要環(huán)境影響是生態(tài)環(huán)境影響，大氣環(huán)境影響較小，在建設(shè)期和運(yùn)營期的油田開采和油氣集輸環(huán)節(jié)，會產(chǎn)生和排放大氣污染物。

2 大氣污染物及危害

2.1 油田大氣污染物

油田排放的大氣污染通常分為三類：①油田鉆井和生產(chǎn)工作中提供動力的內(nèi)燃機(jī)引擎排放的廢氣，勘探、地面施工、井下作業(yè)及油氣運(yùn)輸?shù)仁褂闷嚕?］產(chǎn)生的汽車尾氣和采油、油氣集輸過程中的加熱爐、鍋爐、高壓蒸汽爐等產(chǎn)生的廢氣；②存在于整個油氣開發(fā)過程的輕烴揮發(fā)，主要發(fā)生在開采、貯存和運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，自采油井場、計量站、中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站及油氣管線等油氣集輸系統(tǒng)排放；③鉆井過程中溢出、井下作業(yè)酸化施工排放的H2S和測井產(chǎn)生的放射性氣體等。

廢氣中的大氣污染物主要為SO2、NOx、CO、煙塵和部分燃燒碳?xì)浠衔?。放空、揮發(fā)、泄漏的烴類氣體主要成分包括甲烷烴和非甲烷烴。伴生氣體主要是H2S氣體。

2.2 大氣污染物的危害

大氣污染物的影響主要是污染物長期存在于空氣中引起的。對物質(zhì)材料的影響主要是污染和表面化學(xué)破壞；對植物的影響是通過破壞葉綠素，進(jìn)而破壞光合作用；污染物還會刺激和破壞人與動物的呼吸系統(tǒng)。

SO2、NOx不僅對人體健康有較大的影響，而且可能導(dǎo)致酸雨危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及自然植被等。CO和H2S懸浮顆粒物則對人體呼吸道、皮膚和眼睛有損傷。此外，排入大氣的氮氧化物和碳?xì)浠衔锸芴栕贤饩€作用可產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，醛類、硝酸酯類（PAN）等多種有害化合物［4］。

3 大氣環(huán)境影響

從影響范圍上分，大氣環(huán)境影響主要分為對局部大氣環(huán)境和區(qū)域大氣環(huán)境的影響。鉆井過程中內(nèi)燃機(jī)煙氣短期排放造成局部大氣污染，對大氣環(huán)境的影響為局部影響；而站場排放煙氣由于連續(xù)排放，會造成區(qū)域的大氣污染［5］。開發(fā)過程中烴類的無組織揮發(fā)主要對區(qū)域的大氣環(huán)境造成影響。

從影響時間上分，對大氣環(huán)境的影響主要在兩個階段，即建設(shè)期和生產(chǎn)運(yùn)營期，建設(shè)期主要是鉆井過程中使用的大功率內(nèi)燃機(jī)排放的煙氣對大氣造成的影響，生產(chǎn)運(yùn)營期聯(lián)合站及其它站場各類加熱爐等產(chǎn)生的燃燒煙氣影響大氣環(huán)境。烴類的無組織揮發(fā)則貫穿在整個油田開發(fā)的過程之中。

油區(qū)在建設(shè)期和運(yùn)營期對大氣環(huán)境的影響在影響時間和范圍上各不相同，建設(shè)期為暫時性小范圍影響，隨施工的結(jié)束而消失；運(yùn)營期為持續(xù)的長期影響，各類廢氣污染物主要通過擴(kuò)散稀釋，須采取相應(yīng)措施在源頭上減緩油田開發(fā)污染物對大氣環(huán)境的影響。

4 大氣污染防治措施

油田開發(fā)的不同階段，污染物的來源和種類不同。要實現(xiàn)油田大氣污染物的減排，就要針對油田開發(fā)的不同階段的工藝特點，結(jié)合當(dāng)前的治理技術(shù)和管理水平，提出減少大氣污染排放的具體措施。

4.1 勘探期

勘探過程避免使用有毒性的炸藥，防止開采區(qū)的大氣污染，盡量使用非炸藥震源（發(fā)射空氣槍、電火花震源、蒸汽槍震源等）的方法激發(fā)地震波，再利用地震儀接受地殼震動引起的地震波在巖石層中的傳播情況與規(guī)律尋找油氣田，或優(yōu)先使用環(huán)保型炸藥。

4.2 建設(shè)期

油田建設(shè)期，主要是盡量減少鉆井內(nèi)燃機(jī)廢氣、大量汽車施工產(chǎn)生的尾氣和地面建筑施工揚(yáng)塵。主要措施包括：

◆建設(shè)期鉆井柴油機(jī)采用燃燒效率高的柴油發(fā)電機(jī)，選用優(yōu)質(zhì)柴油，運(yùn)輸車輛安裝尾氣凈化裝置。

◆地表開挖過程中進(jìn)行灑水使作業(yè)面保持一定的濕度；對施工場地內(nèi)松散、干涸的表土，經(jīng)常灑水防塵；回填土方時，對干燥表土適當(dāng)灑水，防止粉塵飛揚(yáng)［6］。

◆運(yùn)輸建筑材料和設(shè)備的車輛嚴(yán)禁超載，運(yùn)輸沙土、水泥、土方的車輛必須采取加蓋篷布等防塵措施，防止物料沿途拋撒導(dǎo)致二次揚(yáng)塵。

◆施工過程及時清理堆放在場地上的棄土、棄渣和道路上的拋撒料、渣，不能及時清運(yùn)的，必須適時采取灑水、圍擋等抑塵措施，防止二次揚(yáng)塵。

4.3 運(yùn)營期

最重要的是采油、油氣集輸過程中揮發(fā)的烴類和鍋爐燃燒廢氣。烴類氣體一般采用密閉集輸、原油穩(wěn)定、輕烴回收的方法處理。鍋爐廢氣可采用加除塵器等方法。

◆采用技術(shù)質(zhì)量可靠的設(shè)備、儀表控制、閥門等，烴類機(jī)泵采用無泄漏屏蔽泵。

◆加強(qiáng)井下作業(yè)和油井生產(chǎn)管理，減少烴類散失，修井作業(yè)前，做好油井的壓力監(jiān)測，并準(zhǔn)備應(yīng)急措施。

◆在聯(lián)合站內(nèi)設(shè)置火炬系統(tǒng)，開停車及事故狀態(tài)下排放的廢氣排入站外的火炬系統(tǒng)進(jìn)行焚燒處理，放空天然氣應(yīng)充分燃燒，減輕對大氣環(huán)境的危害。

◆為減輕集輸過程中烴類的損失，油田開發(fā)采用密閉式集輸流程，井口設(shè)緊急切斷閥，集輸過程，各站場進(jìn)口處設(shè)置緊急切斷閥，輸氣、輸油干線分段設(shè)置緊急切斷系統(tǒng)，一旦發(fā)生事故，緊急切斷油、氣源，從而最大限度地減少油氣集輸過程中烴類及油的排放量。

◆對各站場的設(shè)備、管線、閥門等進(jìn)行定期檢查、檢修，以防止“跑、冒、滴、漏”的發(fā)生。定期對原油集輸管線進(jìn)行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)問題，更換或維修泄漏設(shè)備，消除事故隱患，防止原油泄漏進(jìn)入大氣環(huán)境。

◆原油儲罐應(yīng)采用浮頂罐，儲罐應(yīng)安裝泄漏報警系統(tǒng)。并在站場設(shè)置可燃?xì)怏w檢測儀，以隨時發(fā)現(xiàn)油氣泄漏并及時處理。

◆設(shè)備設(shè)施安裝回收設(shè)施：原油儲罐采用大罐抽氣裝置，從三相分離器、原油穩(wěn)定塔、大罐抽氣回收的輕烴進(jìn)回收系統(tǒng)進(jìn)一步處理，壓縮重組分后輕組分（干氣）外輸或作為加熱爐燃料。油井熱力采油時，套管中氣體壓力必須控制在一定范圍以內(nèi)，超過這一范圍需泄壓，用套管氣回收這部分氣體回收。

◆充分利用油田自產(chǎn)的伴生氣以及部分燃料油，以降低對區(qū)域大氣環(huán)境的污染。

◆鍋爐等設(shè)備加設(shè)除塵裝置，主要有旋風(fēng)除塵器、多管除塵器、水膜除塵器和靜電除塵器等，另外采用高效燃燒火嘴和進(jìn)行爐膛拱改造提高燃料燃燒效率。

◆加強(qiáng)對燃?xì)庠O(shè)備（導(dǎo)熱油爐、加熱爐、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)）燃燒廢氣的環(huán)境管理，定期監(jiān)測煙氣的排放量及主要污染物的濃度，不斷改進(jìn)提高清潔水平。

4.4 服役期滿

服役期滿后需要對油田開采導(dǎo)致的污染區(qū)進(jìn)行修復(fù)，許多處理烴類土壤污染的過程都會造成揮發(fā)性烴類物質(zhì)進(jìn)入大氣，可以用過濾或者活性炭吸附的方法進(jìn)行處理。

5 結(jié)束語

油田開發(fā)過程中產(chǎn)生的大氣污染物對大氣環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。實施污染控制技術(shù)減少大氣污染物的產(chǎn)生是防治油田大氣環(huán)境污染的根本，即在油田開發(fā)不同階段通過有效的防治措施達(dá)到源頭減排、總量控制和清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。有效減緩油田開發(fā)對大氣環(huán)境的影響，保護(hù)油田大氣環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)油田開發(fā)和環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展的目的。

［1］ 周鐵金,車瑞俊,孫建峰.油田開發(fā)中大氣污染與治理[J].資源與產(chǎn)業(yè),2006,8(2):78-81.

［2］ 王林昌.石油開發(fā)對環(huán)境的影響及對策研究——以中原油田為例[D].青島:中國海洋大學(xué),2009.

［3］ 張昌楠.油田開發(fā)對環(huán)境的影響分析[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì),2008(2):49-51.

［4］ 劉倩.柴油機(jī)氮氧化物選擇性催化還原(SCR)轉(zhuǎn)化率影響因素的研究[D].鎮(zhèn)江:江蘇大學(xué),2010.

［5］ 張曉華.大港油田A區(qū)塊開發(fā)建設(shè)項目環(huán)境影響評價研究[D].天津:天津大學(xué),2005.

［6］ 耿春香,張秀霞.西北地區(qū)油田開發(fā)對生態(tài)環(huán)境影響的幾點分析[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2003,29(1):40-41.

1005-3158（2014）02-0001-03

2013-12-26）

（編輯 王蕊）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.02.001

馬衛(wèi)東，蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院在讀碩士，研究方向：環(huán)境影響評價、規(guī)劃與管理。通信地址：甘肅省蘭州市天水南路222號蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院研究生信箱，730000