海洋石油工程清潔生產(chǎn)及管理對(duì)策＊

蘭圣迎 石榮貴 吳玲玲 周俊杰 連忠廉

（國(guó)家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心）

海洋石油工程清潔生產(chǎn)及管理對(duì)策＊

蘭圣迎 石榮貴 吳玲玲 周俊杰 連忠廉

（國(guó)家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心）

海洋石油工程清潔生產(chǎn)著眼于污染預(yù)防，全面考慮開發(fā)生產(chǎn)周期過程對(duì)海洋環(huán)境的影響，最大限度地減少原料和能源消耗，提高能源利用率，使開發(fā)過程對(duì)海洋環(huán)境的影響降到最低。從水資源利用、鉆屑泥漿處置、伴生氣回收、新能源新試劑和新技術(shù)利用、污染物末端處理、作業(yè)者管理水平等6個(gè)方面介紹了海洋石油工程清潔生產(chǎn)措施，并提出了清潔生產(chǎn)管理對(duì)策，為今后的海洋石油工程清潔生產(chǎn)工作提供參考。

海洋石油工程；清潔生產(chǎn)；管理對(duì)策

0 引 言

根據(jù)第三次石油資源評(píng)估結(jié)果，我國(guó)海洋石油資源量為246億t，占全國(guó)石油資源總量的23%，探明程度僅為12%，遠(yuǎn)低于世界平均水平［1］。海洋石油潛力巨大，是未來我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。如何在開發(fā)海洋石油的同時(shí)，做到節(jié)能減排，保護(hù)好海洋環(huán)境，是亟需解決的問題。通過開展清潔生產(chǎn)，可以減少污染，保護(hù)海洋環(huán)境；還能減少能耗，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

海洋石油工程清潔生產(chǎn)通過不斷采取改進(jìn)設(shè)計(jì)、使用清潔能源和原料、采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用率，減少或者避免生產(chǎn)過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或者消除對(duì)人類健康和海洋環(huán)境的危害。

由于海洋石油工程點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)，建設(shè)開發(fā)和陸地石油有較大區(qū)別，加上推行清潔生產(chǎn)起步較晚，致使海洋石油工程沒有成熟可靠的清潔生產(chǎn)模式和標(biāo)準(zhǔn)，研究探索海洋石油工程清潔生產(chǎn)工作已迫在眉睫而意義重大。

1 海洋石油工程清潔生產(chǎn)措施

1.1 多渠道開發(fā)利用水資源

海洋石油工程水資源利用包括海水直接使用、海水淡化、生產(chǎn)污水回注利用等3個(gè)方面。

海洋石油工程距離陸地較遠(yuǎn)，淡水資源珍貴，海水資源卻非常充裕，最大比例的使用海水，能降低水資源成本，是清潔生產(chǎn)的具體體現(xiàn)。海水直接使用和海水淡化是利用海水的兩個(gè)主要途徑。在海洋石油平臺(tái)、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置上，使用海水直接沖廁、使用海水進(jìn)行甲板面和有關(guān)設(shè)施沖洗可以節(jié)約大量淡水資源，淡化海水可以用于淋浴等方面，稀缺的淡水資源僅用于飲食。

含油污水是海洋石油工程排放量最大、最主要的污染源，僅2012年我國(guó)海洋石油開發(fā)排放生產(chǎn)污水達(dá)13344萬m3［2］，生產(chǎn)污水回注能最大限度地減少污染物排放，減輕石油開發(fā)對(duì)海洋環(huán)境的影響程度。陸地石油開采生產(chǎn)污水回注技術(shù)較為成熟，國(guó)外大公司在生產(chǎn)污水回注方面技術(shù)比較先進(jìn)［3-4］；國(guó)內(nèi)大慶油田經(jīng)過多年建設(shè)，建成了適應(yīng)普通污水、含聚污水、地面污水等不同種類的污水處理與回注系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)和保證了采油污水全部回注油層［5］；渤海部分油田、北部灣潿洲油田也已開始嘗試?yán)蒙a(chǎn)污水回注技術(shù)，提高污水回注率［6-8］。

生產(chǎn)污水也可以用于補(bǔ)充鉆井液循環(huán)利用用水［9］。生產(chǎn)污水中含有豐富的礦物質(zhì)，有的油田生產(chǎn)污水含鹽量甚至高于海水，并含有一定量的貴重金屬。利用生產(chǎn)污水發(fā)展鹽化工回收其中的貴重金屬，是一個(gè)資源綜合利用的好途徑［10］。

1.2 高效處置鉆井泥漿

鉆井泥漿是由水、油、黏土、化學(xué)處理劑及一些惰性物質(zhì)組成，在石油勘探開發(fā)鉆井過程中用其來潤(rùn)滑和冷卻鉆頭、攜帶鉆屑、平衡地層壓力和穩(wěn)定井壁等，鉆屑是鉆井過程中鉆頭將地層研磨、切削破碎后，由泥漿從井內(nèi)帶至地面的巖石碎塊［11］。泥漿和鉆屑是海洋石油勘探階段的主要污染物，2012年我國(guó)海洋石油勘探開發(fā)泥漿排放量53074m3，鉆屑排放量43861m3［2］。泥漿配制成本高達(dá)每立方米幾百元甚至上千元，因此完井后對(duì)泥漿加工回收、重復(fù)利用十分必要，也減少了末端處理量［9，12］。單井鉆屑產(chǎn)生量約為180～250m3［13］，如果直接排放，會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成影響［14］。因此，要優(yōu)化泥漿固體控制工藝，提高泥漿的循環(huán)利用率，研究鉆屑回收再利用技術(shù)，減少排放量。

國(guó)外BP、殼牌等公司已經(jīng)不再外排泥漿和鉆屑，而是回注或運(yùn)回陸地集中處置或循環(huán)使用，首先泥漿鉆屑實(shí)現(xiàn)油分離，回收其中的油，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)液固分離，液體回注，固體處置［4］。國(guó)內(nèi)海洋石油工程中，泥漿實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，在完井階段經(jīng)處理后一次排放；鉆屑經(jīng)油分離合格后排放入海。雖然鉆屑泥漿均是處理后排放，但仍然會(huì)對(duì)海洋環(huán)境產(chǎn)生影響［14-16］。

應(yīng)該全面推廣海洋石油工程泥漿鉆屑循環(huán)利用和回收利用。泥漿鉆屑混合物被帶出井口后，首先對(duì)剩余的鉆井液回收再利用，提高循環(huán)使用率；無回收價(jià)值的廢鉆井液實(shí)行固液分離，廢水進(jìn)入生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放，鉆屑及廢渣進(jìn)一步處置［10］。鉆屑及廢渣等固體廢物處理的方法有簡(jiǎn)單處理排放、深井回注、膠結(jié)固化填埋、微生物降解后土地耕作等方法［17-18］。比較環(huán)保的方法是送陸地處置，用于筑路、建筑材料、土工填方等［9，19］，可以借鑒海洋疏浚泥綜合利用的模式，建立“成果-中試-產(chǎn)業(yè)化”發(fā)展鏈條，為廢棄鉆屑泥漿產(chǎn)業(yè)化做好技術(shù)儲(chǔ)備［20-22］；首推的處置方法還是鉆屑回注，所鉆出的巖屑全部回注井中，做到零排放［23］。

1.3 回收利用伴生天然氣

伴生天然氣是海洋石油勘探開發(fā)污染物之一［11］，出于安全考慮，海上油田把不能利用或難以利用的伴生氣通過火炬燃燒或放空處理。火炬燃燒排出濃煙，產(chǎn)生大量溫室氣體，特別是二氧化碳，對(duì)周圍海域環(huán)境造成污染［24］。伴生氣含有輕烴類，如能回收利用，可有效提高能源利用率。

伴生氣的利用在國(guó)外已經(jīng)應(yīng)用多年，國(guó)內(nèi)也有不少應(yīng)用案例［24-27］。伴生氣主要用于三個(gè)方面，一是作為燃料提供給油田發(fā)電機(jī)或熱介爐提供燃料，節(jié)省燃油消耗，例如秦皇島32-6油田利用伴生氣發(fā)電后節(jié)約了大量原油，提高了原油產(chǎn)量，同時(shí)減少大量的溫室氣體排放［24］；二是輕烴回收，將這部分氣體通過鄰近平臺(tái)及海管供給其它平臺(tái)或陸上終端，使資源得到充分利用，減少烴類排放，比較有代表性的是渤海友誼號(hào)低壓天然氣的回收項(xiàng)目［27］和壓入海底天然氣管網(wǎng)外輸?shù)牟澄髂下?lián)網(wǎng)供氣項(xiàng)目［24］；三是通過壓縮機(jī)增壓用作氣舉生產(chǎn)或者注氣保持油藏壓力，避免環(huán)境污染的同時(shí)提高油田采收率，為油田增產(chǎn)增效起到重要作用，旅大10-1油田就是利用天然氣回注作為氣舉動(dòng)力［24］。

1.4 加速推廣新能源、新型試劑、新技術(shù)利用

海洋石油工程的地理位置特點(diǎn)決定了可以研究利用風(fēng)能作為海上動(dòng)力資源。風(fēng)能是清潔能源，在海洋石油勘探開發(fā)過程中，利用風(fēng)能提供能量，可以有效減少油氣資源的消耗，降低污染物的排放，提高油氣產(chǎn)量。

鉆井廢物的危害性主要取決于所用鉆井液、泥漿添加劑的類型。因此選用低污染或無污染的鉆井液及添加劑，是控制鉆井污染的有效措施。常用的方法是開發(fā)新型低毒、無毒、易降解化學(xué)添加劑替代毒性大的化學(xué)添加劑。近年來國(guó)內(nèi)已開發(fā)出多種添加劑替代燒堿、鐵鉻鹽、紅礬、重晶石等毒性大的化學(xué)添加劑，例如用無鉻木質(zhì)素類稀釋劑替代鉻木質(zhì)素類稀釋劑，采用胺類殺菌劑代替酚類和甲醛類等。此外，油基或混油鉆井液對(duì)環(huán)境危害很大，若采用以植物油基為基礎(chǔ)的合成基鉆井液，除具有油基或混油鉆井液的必備性能外，且不含礦物油，可生物降解，對(duì)環(huán)境危害小。合成基鉆井液在環(huán)境敏感地區(qū)已被廣泛采用［10，17］。

推廣物探清潔生產(chǎn)技術(shù)，通過各種先進(jìn)的技術(shù)，確定鉆井井位，提高勘探的成功率，減少鉆井?dāng)?shù)量，從而達(dá)到減少?gòu)U棄物產(chǎn)生和排放的目的。推廣定向井、水平井、小孔徑井、側(cè)鉆井等技術(shù)，減少海域占用面積，節(jié)約鉆井進(jìn)尺、減少能源消耗、減少鉆井巖屑產(chǎn)生量［6］。

1.5 不斷提高末端處理技術(shù)水平

在污染物無法做到無害化直接排放或資源化時(shí)，末端處理就是必須的。海洋石油勘探開發(fā)主要污染源就是生產(chǎn)污水，主要污染物質(zhì)是油類，如何最大深度的處理生產(chǎn)污水，降低含油濃度是海洋石油開發(fā)面臨的末端處理難題。

目前，處理生產(chǎn)污水的主要設(shè)備是水力旋流器與氣浮裝置。水力旋流器已廣泛應(yīng)用于海上生產(chǎn)污水處理，以“水力旋流器＋撇油器”組合居多。該裝置可減少90%安裝空間，重量輕，安裝方便，維修及安裝費(fèi)用低，適合安裝在海上油氣開發(fā)設(shè)施上；處理效率高，不需要增壓設(shè)備，可處理含油量高達(dá)1000mg／L的生產(chǎn)污水，不用添加化學(xué)藥品，含油量可降低到15mg／L，最低可達(dá)1mg／L［28-29］。近年來，輕型水處理浮選裝置（CFU）逐步得到應(yīng)用。它是一種沒有運(yùn)動(dòng)機(jī)件的多項(xiàng)（油／水／氣）高效分離裝置，通過氣浮選同時(shí)結(jié)合渦流高效去除水中含油，除油效率為95%～98%，該裝置可處理的生產(chǎn)污水含油量為90～250mg／L，處理后生產(chǎn)污水含油量在10mg／L左右，且具有體積小，處理量大，操作方便等特點(diǎn)。

1.6 提升作業(yè)者環(huán)保意識(shí)和管理技術(shù)

海洋石油工程作業(yè)者要有環(huán)保危機(jī)意識(shí)，時(shí)刻緊記節(jié)能減排和海洋環(huán)境保護(hù)觀念，強(qiáng)化“末端治理”到“源頭控制”的理念。作業(yè)者應(yīng)通過宣傳，開展應(yīng)急演練，加強(qiáng)環(huán)保培訓(xùn)和持證上崗等多種手段，不斷提升技術(shù)人員的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

作業(yè)者要不斷提高管理水平和技術(shù)，從管理環(huán)節(jié)減少內(nèi)耗，從而達(dá)到節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的目的。作業(yè)者應(yīng)逐步建立清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系，定期進(jìn)行清潔生產(chǎn)內(nèi)部審核［13］，不斷提高清潔生產(chǎn)水平；在海洋石油工程現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)施垃圾分類回收，食品廢物粉碎后排海，工業(yè)垃圾定期送陸地處理；從細(xì)節(jié)入手減少“跑、冒滴、漏”；合理安排、調(diào)配供應(yīng)船／守護(hù)船，提高運(yùn)輸效率；建造多功能海上環(huán)保船舶，提高海洋石油開發(fā)污染物處理能力和效率。目前，我國(guó)海上油田環(huán)保船已有兩艘建成下水，該海洋工程船舶擁有接收與儲(chǔ)運(yùn)海上油田探井測(cè)試井液、海上油田溢油應(yīng)急響應(yīng)與回收等功能，配備有專用的溢油監(jiān)測(cè)雷達(dá)，主動(dòng)監(jiān)測(cè)海面溢油，采用兩側(cè)內(nèi)置式收油機(jī)，收油能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，徹底解決了海上測(cè)試井液接收和運(yùn)輸問題，其正式投入使用實(shí)現(xiàn)了我國(guó)海上油田勘探開發(fā)“零排放”［30-31］。

2 清潔生產(chǎn)管理對(duì)策

2.1 開展清潔生產(chǎn)審核

清潔生產(chǎn)審核，也稱為“污染預(yù)防審核或污染預(yù)防評(píng)價(jià)”，是推行清潔生產(chǎn)的一種管理思路和方法［32］。清潔生產(chǎn)審核的對(duì)象是企業(yè)，其目的有兩個(gè)：一是判定出企業(yè)中不符合清潔生產(chǎn)的地方和做法；二是提出方案，解決這些問題，從而實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)［33］。近些年來，清潔生產(chǎn)審核在陸地石油開采行業(yè)得到廣泛實(shí)施后，取得了明顯的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益［13］。

建議推行海洋石油工程清潔生產(chǎn)審核制度，有效指導(dǎo)海洋石油工程清潔生產(chǎn)，全面評(píng)價(jià)生產(chǎn)全過程的運(yùn)行管理現(xiàn)狀，掌握原材料、能源與產(chǎn)品、廢物和污染物的輸入輸出狀況；識(shí)別影響資源、能源的有效利用和造成廢物產(chǎn)生及制約生產(chǎn)效率的原因；掌握作業(yè)者從產(chǎn)品、原材料、技術(shù)工藝、生產(chǎn)運(yùn)行管理以及廢物循環(huán)利用情況；以此提高作業(yè)管理者與廣大技術(shù)人員清潔生產(chǎn)意識(shí)，促進(jìn)清潔生產(chǎn)在海洋石油工程的持續(xù)應(yīng)用［13］。

開展清潔生產(chǎn)審核，就要建立清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系。清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系要覆蓋海洋石油開發(fā)的全過程，一般包括物探、鉆井、井下作業(yè)（包括試油、酸化及酸壓、壓裂、修井）、采油及采氣生產(chǎn)等［19］。指標(biāo)系統(tǒng)要盡量做到多量化，少定性，指標(biāo)體系要分不同等級(jí)。在目前沒有專門的海洋石油工程清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系的情況下，可以參照陸地石油行業(yè)清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系［34］。

2.2 建立海洋石油動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)

建立覆蓋海洋石油工程信息、海洋環(huán)境狀況信息、環(huán)境敏感目標(biāo)信息的海洋石油動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)，為海洋石油工程環(huán)境保護(hù)、清潔生產(chǎn)管理、溢油應(yīng)急決策等提供技術(shù)支撐。

海洋石油工程信息應(yīng)涵蓋石油開發(fā)區(qū)作業(yè)者信息、井口信息、井口壓力信息、輸油管線壓力信息、污染物排放信息等，并與石油工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。海洋環(huán)境狀況信息應(yīng)涵蓋石油開發(fā)區(qū)海水、沉積物、生物、海洋大氣環(huán)境現(xiàn)狀，環(huán)境背景資料，水文動(dòng)力狀況，氣象資料，實(shí)時(shí)接受重點(diǎn)油氣區(qū)遙感數(shù)據(jù)、浮標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等信息。環(huán)境敏感目標(biāo)信息應(yīng)涵蓋海洋石油工程風(fēng)險(xiǎn)可能影響的海洋保護(hù)區(qū)、捕撈區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)、旅游區(qū)等環(huán)境敏感目標(biāo)及其位置信息、環(huán)境現(xiàn)狀等，定期開展信息更新。

2.3 提高海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)水平

按照《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限制》［11］規(guī)定，海洋石油勘探開發(fā)污染物除包括生產(chǎn)水、生活污水、鉆井液和鉆屑、機(jī)艙污水、固體垃圾外，還包括海洋石油工程伴生天然氣，因此應(yīng)全面開展放空氣體、火炬燃燒及發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐廢氣的監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和保護(hù)海洋大氣。督促作業(yè)者安裝氣體流量計(jì)量和監(jiān)測(cè)裝置，選擇合適的煙道監(jiān)測(cè)儀器，例如固定式在線監(jiān)測(cè)儀和便攜式監(jiān)測(cè)儀［35］。

根據(jù)監(jiān)視監(jiān)測(cè)區(qū)域、對(duì)象和目的的不同，在現(xiàn)有海洋環(huán)境監(jiān)視監(jiān)測(cè)體系的基礎(chǔ)上，建立以衛(wèi)星遙感、航空遙感、船舶監(jiān)測(cè)、浮標(biāo)、岸基平臺(tái)、視頻監(jiān)控和志愿者監(jiān)測(cè)為主要手段的立體化、實(shí)時(shí)化的海洋溢油監(jiān)視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全面提高溢油的發(fā)現(xiàn)能力和響應(yīng)速度，提高海洋溢油的監(jiān)測(cè)能力和應(yīng)急處置能力。

2.4 有效管理海洋溢油應(yīng)急資源

海洋溢油應(yīng)急資源目前主要分布在各石油作業(yè)公司和海事部門。在應(yīng)對(duì)船舶碰撞而導(dǎo)致的溢油時(shí)，主要依靠海事部門的應(yīng)急資源處置；在應(yīng)對(duì)海洋石油開發(fā)導(dǎo)致的溢油時(shí)，主要依靠當(dāng)事石油公司自身的力量處置。1994年6月，南海東部區(qū)域各海洋石油作業(yè)公司曾達(dá)成“相互援助協(xié)議”，在任一方因溢油事故的規(guī)模較大而無法依自身的能力予以控制時(shí)，可依協(xié)議的規(guī)定而借用彼此的溢油防治資源。南海東部地區(qū)作業(yè)者的互助協(xié)作聯(lián)合的形式，適合我國(guó)的地區(qū)溢油應(yīng)急需要。但這是一個(gè)小區(qū)域性的組織，雖然有區(qū)內(nèi)的合作，仍不能滿足大區(qū)域性的要求，因此應(yīng)該有相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)和適當(dāng)?shù)呐鋫洌?8］。

因此，有必要建立統(tǒng)一的海上溢油應(yīng)急資源管理框架，在遇到海洋重大溢油時(shí)，可以調(diào)配分散在各部門的應(yīng)急資源，提高處置效率。在此框架下，建立應(yīng)急資源信息管理系統(tǒng)，有效管理和保養(yǎng)分散在各石油作業(yè)公司的應(yīng)急資源；建立應(yīng)急指揮系統(tǒng)，與各作業(yè)公司實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，在應(yīng)急狀態(tài)下能統(tǒng)一調(diào)配、協(xié)調(diào)分散的應(yīng)急資源。

3 結(jié)束語(yǔ)

清潔生產(chǎn)是海洋石油工程污染防治的最佳模式，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。海洋石油工程清潔生產(chǎn)是海洋環(huán)境保護(hù)工作實(shí)現(xiàn)由末端控制轉(zhuǎn)向全過程控制的必由之路，對(duì)提高能源資源利用率，減少污染物排放，緩解海洋環(huán)境壓力至關(guān)重要。

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j.issn.1005-3158.2015.02.001

1005-3158（2015）02-0001-04

2014-05-29）

（編輯 李娟）

國(guó)家海洋局公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201005012）。

蘭圣迎，2002年畢業(yè)于中國(guó)海洋大學(xué)海洋管理專業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)在國(guó)家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心主要從事海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)工作。通信地址：廣東省廣州市新港西路155號(hào)南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，510300