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(píng)價(jià)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(cè)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(píng)價(jià)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(cè)與管理部）

文章針對(duì)油田大氣污染源的時(shí)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(duì)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(duì)生物生態(tài)的破壞等方面，具有綜合性、長(zhǎng)期性、系統(tǒng)性的特點(diǎn)。文章主要討論油田開發(fā)過程中對(duì)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(huì)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(shí)間可分為勘探期、建設(shè)期、運(yùn)營(yíng)期和服役期滿四個(gè)階段。不同階段大氣污染物的來源、種類存在顯著差異，對(duì)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(diǎn)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(diǎn)源和面源［2］。從污染源的時(shí)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(yíng)期的油田開采和油氣集輸環(huán)節(jié)，會(huì)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(dòng)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(gè)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(chǎng)、計(jì)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(cè)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(zhǎng)期存在于空氣中引起的。對(duì)物質(zhì)材料的影響主要是污染和表面化學(xué)破壞；對(duì)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(huì)刺激和破壞人與動(dòng)物的呼吸系統(tǒng)。

SO2、NOx不僅對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)大氣環(huán)境的影響為局部影響；而站場(chǎng)排放煙氣由于連續(xù)排放，會(huì)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(duì)區(qū)域的大氣環(huán)境造成影響。

從影響時(shí)間上分，對(duì)大氣環(huán)境的影響主要在兩個(gè)階段，即建設(shè)期和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)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(duì)大氣造成的影響，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期聯(lián)合站及其它站場(chǎng)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(gè)油田開發(fā)的過程之中。

油區(qū)在建設(shè)期和運(yùn)營(yíng)期對(duì)大氣環(huán)境的影響在影響時(shí)間和范圍上各不相同，建設(shè)期為暫時(shí)性小范圍影響，隨施工的結(jié)束而消失；運(yùn)營(yíng)期為持續(xù)的長(zhǎng)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(duì)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(shí)現(xiàn)油田大氣污染物的減排，就要針對(duì)油田開發(fā)的不同階段的工藝特點(diǎn)，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(dòng)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(duì)施工場(chǎng)地內(nèi)松散、干涸的表土，經(jīng)常灑水防塵；回填土方時(shí)，對(duì)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(shí)清理堆放在場(chǎng)地上的棄土、棄渣和道路上的拋撒料、渣，不能及時(shí)清運(yùn)的，必須適時(shí)采取灑水、圍擋等抑塵措施，防止二次揚(yáng)塵。

4.3 運(yùn)營(yíng)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(cè)，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(duì)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(chǎng)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(duì)各站場(chǎng)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(duì)原油集輸管線進(jìn)行巡檢，及時(shí)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(chǔ)罐應(yīng)采用浮頂罐，儲(chǔ)罐應(yīng)安裝泄漏報(bào)警系統(tǒng)。并在站場(chǎng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣泄漏并及時(shí)處理。

◆設(shè)備設(shè)施安裝回收設(shè)施：原油儲(chǔ)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(shí)，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(duì)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(duì)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(cè)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(duì)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(huì)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(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。實(shí)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(duì)大氣環(huán)境的影響，保護(hù)油田大氣環(huán)境質(zhì)量，實(shí)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(duì)環(huán)境的影響及對(duì)策研究——以中原油田為例[D].青島:中國(guó)海洋大學(xué),2009.

［3］ 張昌楠.油田開發(fā)對(duì)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(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)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(duì)生態(tài)環(huán)境影響的幾點(diǎn)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(píng)價(jià)、規(guī)劃與管理。通信地址：甘肅省蘭州市天水南路222號(hào)蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院研究生信箱，730000