海洋石油工程清潔生產評估方法研究＊

蘭圣迎 石榮貴 葉建萍 黃楚光

（國家海洋局南海環境監測中心）

海洋石油工程清潔生產評估方法研究＊

蘭圣迎 石榮貴 葉建萍 黃楚光

（國家海洋局南海環境監測中心）

從資源能源利用、廢棄物產生、廢棄物回收利用、污染物處理、環境管理效果和環境響應情況著手，建立了包括6個一級指標、29個二級指標的海洋石油工程清潔生產評估指標體系；研究利用專家調查和層次分析法確定各評估指標的權重值，探索評估指標的賦值方法、標準化方法，提出了海洋石油工程清潔生產綜合指數計算方法體系。

海洋石油；清潔生產；評估

0 引 言

在海洋石油行業，清潔生產主要是指：在整個生產過程中，著眼于污染預防，全面考慮開發生產周期過程對環境的影響，最大限度地減少原料和能源的消耗，降低生產成本，提高油氣資源和生產用能源的利用效率，使開發生產過程對環境的影響降到最低［1］。清潔生產是海洋石油工程節能降耗、降低成本、保護海洋環境的唯一途徑。開展海洋石油工程清潔生產評估，對于督促企業不斷挖掘清潔生產潛力，減少清潔生產短板，實現海洋石油可持續發展有著重要作用。

目前，陸地石油開采領域的清潔生產評估研究較多［1-5］。由于我國海洋石油開發歷史較短，未形成清潔生產標準，清潔生產評估研究較少，且多集中在清潔生產措施研究上，例如天然氣回收利用［6-7］、鉆井環境保護措施［8］、含油污水處理［9］等。本文研究提出的清潔生產綜合指數，覆蓋海洋石油開發全過程，特別從環境管理效果、環境響應情況入手建立指標體系，可以動態評估某一油田的清潔生產狀態、掌握清潔生產變化趨勢，也可以對比分析國內外油田的清潔生產狀況，促進油田不斷采取措施，提高清潔生產水平。

1 海洋石油工程清潔生產評估指標體系

指標體系是進行海洋石油工程清潔生產評估的基礎，指標的選取應遵循凸顯海洋石油工程特性、簡潔實用、操作性強、科學有依據、經濟性等原則。本文既從資源能源利用、廢棄物產生、廢棄物回收利用、污染物處理和環境管理［10］等傳統清潔生產角度選取評估指標，還特別從環境角度著手，嘗試從環境響應效果間接反映清潔生產水平；在環境管理方面，摒棄傳統的環境機構建立、制度制訂實施［10］等定性考量指標，直接從環境管控效果入手選取指標。

評估指標體系如表1所示，包括6個一級指標、29個二級指標。資源能源利用（A）中：海洋淡化水（A03）的使用，有效減少了淡水的船舶供給，體現了清潔生產；海洋石油工程多利用燃料油（氣）自行發電，因此結合鍋爐、動力設備等耗油（氣）設施，統一使用燃料油（氣）消耗量（A05）指標，不再另外選取電消耗指標。廢棄物產生量（B）中：冷放空（B07）和燃燒［6］（B08）是伴生氣的主要處理方式。廢棄物回收利用（C）中：鉆屑的回注和送陸地處置［4］等非排放（C03）方式，有效減少了對海洋環境的損害。污染物處理效果（D）中：含油、COD等污染物來源于GB 4914—2008《海洋石油勘探開發污染物排放濃度限值》［11］。環境管理效果（E）中：ISO認證指數（E01）反映油田的規范化管理程度，溢油事故數量（E03）、溢油量（E04）間接反映油田環境綜合管控水平。環境響應效果（F）中：海洋石油工程的主要影響介質為海水（F01）、沉積物（F02）和底棲生物（F03）。

2 海洋石油工程清潔生產評估方法

2.1 指標權重確定方法

各評估指標反映的海洋石油工程清潔生產水平程度不同，需要確定指標權重。權重的合理性直接影響到清潔生產評估結果的準確性。本文通過專家調查和層次分析法（AHP）［12-13］確定各指標權重。

表1 海洋石油工程清潔生產評估指標及其權重

AHP法基本原理是：首先將要解決的問題看成一個系統，根據系統內部因素間的隸屬關系，建立有序的層次結構，并以同一層次的各種要素按照上一層要素為準則，構造判斷矩陣，進行兩兩判斷比較，計算各要素權重值［12］。

為保證指標權重的科學合理，按照表1構造出的評估指標遞階層次結構，通過7位海洋石油、海洋管理、海洋工程環評、環保設施竣工驗收等方面專家的問卷調查，采用層次分析法計算軟件MATLAB6.5，計算各指標權重值，詳見表1。

2.2 指標賦值方法

為準確、定量評估海洋石油工程清潔生產水平，對二級指標進行量化賦值，賦值方法主要依靠各指標自身屬性及專家判斷確定。

多數二級指標通過自身屬性賦值，例如鉆井泥漿循環利用比例（C02）、生產水含油指數（D01）；部分指標人為設定賦值，例如鉆井泥漿類型（A04）、環境保護設施竣工驗收指數（E02）。指標分為正相關指標、負相關指標。正相關指標取其屬性值，賦值越大，代表清潔生產水平越高，例如淡化水使用比例（A03）、ISO認證指數（E01）；負相關指標取其屬性值的負數，賦值越小，代表清潔生產水平越高，例如海水消耗量（A01）、生產水產生量（B01）。

所有指標賦值，均應使用海洋石油開發3個月以上正常生產或鉆井數據。

2.2.1 資源能源利用指標

包括海水消耗量、淡水消耗量、淡化水使用比例、鉆井泥漿類型、燃料油（氣）消耗量5個二級指標。其中海水、淡水、燃料油（氣）消耗量和鉆井泥漿類型為負相關指標，淡化水使用比例為正相關指標。

海水消耗量（A01） 每產出1t原油消耗的海水噸量，包括冷卻、沖洗和補充泥漿循環利用水［5］等生產用水及生活用水（沖廁）。

淡水消耗量（A02） 每產出1t原油消耗的淡水噸量，包括生產、生活用水。

淡化水使用比例（A03） 淡水消耗量（A02）中來自海水淡化系統的淡水比例。

鉆井泥漿類型（A04） 海洋石油開發過程中使用的泥漿類型，包括水基、合成基和油基泥漿3種［11］，代表了泥漿的清潔和毒性程度。鉆井過程中，水基和合成基泥漿比油基泥漿對海洋環境危害小［14］。本指標設定為負相關指標，鉆井中僅使用水基泥漿，賦值1；使用了合成基泥漿，賦值2；使用了油基泥漿，賦值3。燃料油（氣）消耗量（A05） 每產出1t原油消耗的柴油、汽油和燃料氣的噸量，包括發電機、鍋爐、動力設備等消耗的燃料油（氣）。

2.2.2 廢棄物產生量指標

包括生產水產生量、生活污水產生量、機艙污水產生量、固體垃圾產生量、鉆井泥漿使用量、鉆屑產生量、伴生氣冷放空量、火炬燃燒廢氣排放量8個二級指標。污染物產生量為負相關指標。

生產水產生量（B01） 每產出1t原油同時產生的生產水噸數。

生活污水產生量（B02） 每產出1t原油同時產生的生活污水［11］噸數。

機艙污水產生量（B03） 每產出1t原油同時產生的機艙污水［11］噸數。

固體垃圾產生量（B04） 每產出1t原油同時產生的固體垃圾［11］噸數。

鉆井泥漿使用量（B05） 鉆井每100m進尺使用的泥漿噸數［2］。

鉆屑產生量（B06） 鉆井每100m進尺產生的鉆屑噸數。本指標賦值方法參照鉆井泥漿使用量（B05）。伴生氣冷放空量（B07） 每產出1t原油同時產生的伴生氣冷放空方量。指標值可采用氣體流量監測、推算等方法獲得。

火炬燃燒廢氣排放量（B08） 每產出1t原油同時產生的火炬燃燒廢氣排放方量。指標值可采用氣體流量監測、推算等方法獲得。

2.2.3 廢棄物回收利用指標

包括生產水井下回注比例、鉆井泥漿循環利用比例、鉆屑非排放處置比例、伴生氣回收利用比例4個二級指標。廢棄物回收利用指標為正相關指標。

生產水井下回注比例（C01） 回注生產水［3］在生產水產生量（B01）中所占比例。

鉆井泥漿循環利用比例（C02） 循環使用［3］的泥漿在鉆井泥漿使用量（B05）中所占比例。

鉆屑非排放處置比例（C03） 通過回注、陸地處置［4］等方式處理的鉆屑在鉆屑產生量（B06）中所占比例。

伴生氣回收利用比例（C04） 回收用于燃料氣、輕烴回收、氣舉生產［6］的伴生氣在產生的伴生氣中所占比例。

2.2.4 污染物處理效果指標

包括生產水含油指數、生活污水COD指數、機艙污水含油指數、泥漿污染物指數和鉆屑污染物指數5個二級指標。污染物處理效果指標為負相關指標。

生產水含油指數（D01） 生產水中油類濃度與排放標準［11］的比值。

生活污水COD指數（D02） 生活污水中COD濃度與排放標準［11］的比值。

機艙污水含油指數（D03） 機艙污水中油類濃度與排放標準［11］的比值。

泥漿污染物指數（D04） 泥漿中含油量、汞和鎘濃度分別與排放標準［11］的比值的和。

鉆屑污染物指數（D05） 鉆屑中含油量、汞和鎘濃度分別與排放標準［11］的比值的和。

2.2.5 環境管理效果指標

包括ISO認證指數、環境保護設施竣工驗收指數、溢油事故數量、溢油量4個二級指標。ISO認證指數、環境保護設施竣工驗收指數設定為正相關指標，溢油事故數量、溢油量為負相關指標。

◆ISO認證指數（E01） 油田是否通過了ISO管理體系認證，通過賦值為2，未通過賦值為1。

環境保護設施竣工驗收指數（E02） 油田環境保護設施竣工驗收［15］通過情況，一次通過賦值3，整改后通過賦值2，未通過賦值1。

溢油事故數量（E03） 油田1年內發生的溢油事故次數。

溢油量（E04） 油田1年內發生的溢油噸數。2.2.6環境響應效果指標

環境響應效果間接反映清潔生產水平，指標包括油田排污混合區內海水污染物指數、沉積物污染物指數和生物多樣性指數3個二級指標。污染物指數為負相關指標，生物多樣性指數為正相關指標。

海水污染物指數（F01） 海水中油類、COD、懸浮物、汞、鎘濃度分別與海水質量標準［16］的比值的和。沉積物污染物指數（F02） 沉積物中油類、汞、鎘濃度分別與沉積物質量標準［17］的比值的和。

◆生物多樣性指數（F03） 底棲生物多樣性指數［18］。2.3指標賦值標準化處理方法

海洋石油工程清潔生產評估體系共計29個二級指標，其賦值和量綱均存在較大差別，在計算清潔生產綜合指數前需要進行標準化處理，將各指標的絕對值轉化為相對值，以消除各指標間的量綱影響和數量級差別。標準化方法采用以下方程式［19］：

2.4 清潔生產綜合指數計算方法

為克服單項清潔生產評估指標的片面性，全面評價清潔生產水平，本文提出采用清潔生產綜合指數（ICP）評估海洋石油工程清潔生產水平，ICP值越大，代表油田清潔生產水平越高。

結合各評估指標的權重，海洋石油工程清潔生產綜合指數計算公式如下：

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.01.001

：1005-3158（2015）01-0001-03

海洋公益性行業科研專項（201005012）。

蘭圣迎，2002年畢業于中國海洋大學海洋管理專業，碩士，高級工程師，現在國家海洋局南海環境監測中心從事海洋資源利用、生態評估、環境監測與評價工作。通信地址：廣東省廣州市新港西路155號南海環境監測中心，510300