油田開發過程中大氣污染的防治

馬衛東 陳曉慧 潘峰 仝紀龍

（1.蘭州大學環境質量評價研究中心；2.蘭州大學大氣科學學院；3.蘭州石化環境監測與管理部）

油田開發過程中大氣污染的防治

馬衛東1，2陳曉慧3潘峰1仝紀龍1

（1.蘭州大學環境質量評價研究中心；2.蘭州大學大氣科學學院；3.蘭州石化環境監測與管理部）

文章針對油田大氣污染源的時間、空間分布以及生產工況進行分類，總結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境影響基礎上提出油田開發不同階段的大氣污染防治措施，以保護區域大氣環境質量。

油田開發；大氣污染源；環境影響；防治措施

0 引 言

油田開發對環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的破壞等方面，具有綜合性、長期性、系統性的特點。文章主要討論油田開發過程中對大氣的污染。

在油田開發中，由于工藝水平和處理技術的限制，含石油類物質的有機廢氣和油氣開采產生的無機廢氣會進入大氣，造成污染。因此，分析大氣污染源并預防治理油田大氣污染有著重要的意義［1］。

油田開發生產過程按時間可分為勘探期、建設期、運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的預防治理措施各不相同。

1 油田開發大氣污染源分類

油田開發生產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，可分為連續源和間歇源。根據生產工況的不同，還可分為正常污染源和事故污染源［2］。

油田開發不同生產階段的工藝環節造成的環境影響和污染物質也存在差異，油田的勘探期和服役期滿后主要環境影響是生態環境影響，大氣環境影響較小，在建設期和運營期的油田開采和油氣集輸環節，會產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油田鉆井和生產工作中提供動力的內燃機引擎排放的廢氣，勘探、地面施工、井下作業及油氣運輸等使用汽車［3］產生的汽車尾氣和采油、油氣集輸過程中的加熱爐、鍋爐、高壓蒸汽爐等產生的廢氣；②存在于整個油氣開發過程的輕烴揮發，主要發生在開采、貯存和運輸環節中，自采油井場、計量站、中轉站、聯合站及油氣管線等油氣集輸系統排放；③鉆井過程中溢出、井下作業酸化施工排放的H2S和測井產生的放射性氣體等。

廢氣中的大氣污染物主要為SO2、NOx、CO、煙塵和部分燃燒碳氫化合物。放空、揮發、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。對物質材料的影響主要是污染和表面化學破壞；對植物的影響是通過破壞葉綠素，進而破壞光合作用；污染物還會刺激和破壞人與動物的呼吸系統。

SO2、NOx不僅對人體健康有較大的影響，而且可能導致酸雨危害農業生產及自然植被等。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氫化合物受太陽紫外線作用可產生光化學煙霧，醛類、硝酸酯類（PAN）等多種有害化合物［4］。

3 大氣環境影響

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

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

油區在建設期和運營期對大氣環境的影響在影響時間和范圍上各不相同，建設期為暫時性小范圍影響，隨施工的結束而消失；運營期為持續的長期影響，各類廢氣污染物主要通過擴散稀釋，須采取相應措施在源頭上減緩油田開發污染物對大氣環境的影響。

4 大氣污染防治措施

油田開發的不同階段，污染物的來源和種類不同。要實現油田大氣污染物的減排，就要針對油田開發的不同階段的工藝特點，結合當前的治理技術和管理水平，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，防止開采區的大氣污染，盡量使用非炸藥震源（發射空氣槍、電火花震源、蒸汽槍震源等）的方法激發地震波，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律尋找油氣田，或優先使用環保型炸藥。

4.2 建設期

油田建設期，主要是盡量減少鉆井內燃機廢氣、大量汽車施工產生的尾氣和地面建筑施工揚塵。主要措施包括：

◆建設期鉆井柴油機采用燃燒效率高的柴油發電機，選用優質柴油，運輸車輛安裝尾氣凈化裝置。

◆地表開挖過程中進行灑水使作業面保持一定的濕度；對施工場地內松散、干涸的表土，經常灑水防塵；回填土方時，對干燥表土適當灑水，防止粉塵飛揚［6］。

◆運輸建筑材料和設備的車輛嚴禁超載，運輸沙土、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致二次揚塵。

◆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，不能及時清運的，必須適時采取灑水、圍擋等抑塵措施，防止二次揚塵。

4.3 運營期

最重要的是采油、油氣集輸過程中揮發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。

◆采用技術質量可靠的設備、儀表控制、閥門等，烴類機泵采用無泄漏屏蔽泵。

◆加強井下作業和油井生產管理，減少烴類散失，修井作業前，做好油井的壓力監測，并準備應急措施。

◆在聯合站內設置火炬系統，開停車及事故狀態下排放的廢氣排入站外的火炬系統進行焚燒處理，放空天然氣應充分燃燒，減輕對大氣環境的危害。

◆為減輕集輸過程中烴類的損失，油田開發采用密閉式集輸流程，井口設緊急切斷閥，集輸過程，各站場進口處設置緊急切斷閥，輸氣、輸油干線分段設置緊急切斷系統，一旦發生事故，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。

◆對各站場的設備、管線、閥門等進行定期檢查、檢修，以防止“跑、冒、滴、漏”的發生。定期對原油集輸管線進行巡檢，及時發現問題，更換或維修泄漏設備，消除事故隱患，防止原油泄漏進入大氣環境。

◆原油儲罐應采用浮頂罐，儲罐應安裝泄漏報警系統。并在站場設置可燃氣體檢測儀，以隨時發現油氣泄漏并及時處理。

◆設備設施安裝回收設施：原油儲罐采用大罐抽氣裝置，從三相分離器、原油穩定塔、大罐抽氣回收的輕烴進回收系統進一步處理，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，超過這一范圍需泄壓，用套管氣回收這部分氣體回收。

◆充分利用油田自產的伴生氣以及部分燃料油，以降低對區域大氣環境的污染。

◆鍋爐等設備加設除塵裝置，主要有旋風除塵器、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行爐膛拱改造提高燃料燃燒效率。

◆加強對燃氣設備（導熱油爐、加熱爐、燃氣發電機）燃燒廢氣的環境管理，定期監測煙氣的排放量及主要污染物的濃度，不斷改進提高清潔水平。

4.4 服役期滿

服役期滿后需要對油田開采導致的污染區進行修復，許多處理烴類土壤污染的過程都會造成揮發性烴類物質進入大氣，可以用過濾或者活性炭吸附的方法進行處理。

5 結束語

油田開發過程中產生的大氣污染物對大氣環境產生負面影響。實施污染控制技術減少大氣污染物的產生是防治油田大氣環境污染的根本，即在油田開發不同階段通過有效的防治措施達到源頭減排、總量控制和清潔生產的目標。有效減緩油田開發對大氣環境的影響，保護油田大氣環境質量，實現油田開發和環境保護可持續發展的目的。

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

［2］ 王林昌.石油開發對環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,2009.

［3］ 張昌楠.油田開發對環境的影響分析[J].環境保護與循環經濟,2008(2):49-51.

［4］ 劉倩.柴油機氮氧化物選擇性催化還原(SCR)轉化率影響因素的研究[D].鎮江:江蘇大學,2010.

［5］ 張曉華.大港油田A區塊開發建設項目環境影響評價研究[D].天津:天津大學,2005.

［6］ 耿春香,張秀霞.西北地區油田開發對生態環境影響的幾點分析[J].環境保護科學,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

馬衛東，蘭州大學大氣科學學院在讀碩士，研究方向：環境影響評價、規劃與管理。通信地址：甘肅省蘭州市天水南路222號蘭州大學大氣科學學院研究生信箱，730000