油田开发过程中大气污染的防治

马卫东 陈晓慧 潘峰 仝纪龙

（1.兰州大学环境质量评价研究中心；2.兰州大学大气科学学院；3.兰州石化环境监测与管理部）

油田开发过程中大气污染的防治

马卫东1，2陈晓慧3潘峰1仝纪龙1

（1.兰州大学环境质量评价研究中心；2.兰州大学大气科学学院；3.兰州石化环境监测与管理部）

文章针对油田大气污染源的时间、空间分布以及生产工况进行分类，总结油田主要大气污染物及其危害，在分析污染物造成的大气环境影响基础上提出油田开发不同阶段的大气污染防治措施，以保护区域大气环境质量。

油田开发；大气污染源；环境影响；防治措施

0 引 言

油田开发对环境的影响主要包括大气污染、水体污染、土壤污染以及对生物生态的破坏等方面，具有综合性、长期性、系统性的特点。文章主要讨论油田开发过程中对大气的污染。

在油田开发中，由于工艺水平和处理技术的限制，含石油类物质的有机废气和油气开采产生的无机废气会进入大气，造成污染。因此，分析大气污染源并预防治理油田大气污染有着重要的意义［1］。

油田开发生产过程按时间可分为勘探期、建设期、运营期和服役期满四个阶段。不同阶段大气污染物的来源、种类存在显著差异，对大气的影响及相应的预防治理措施各不相同。

1 油田开发大气污染源分类

油田开发生产布局的特点决定了污染源的分散性。从污染源的空间分布看，可以将油田开发过程中的大气污染源分为点源和面源［2］。从污染源的时间分布看，可分为连续源和间歇源。根据生产工况的不同，还可分为正常污染源和事故污染源［2］。

油田开发不同生产阶段的工艺环节造成的环境影响和污染物质也存在差异，油田的勘探期和服役期满后主要环境影响是生态环境影响，大气环境影响较小，在建设期和运营期的油田开采和油气集输环节，会产生和排放大气污染物。

2 大气污染物及危害

2.1 油田大气污染物

油田排放的大气污染通常分为三类：①油田钻井和生产工作中提供动力的内燃机引擎排放的废气，勘探、地面施工、井下作业及油气运输等使用汽车［3］产生的汽车尾气和采油、油气集输过程中的加热炉、锅炉、高压蒸汽炉等产生的废气；②存在于整个油气开发过程的轻烃挥发，主要发生在开采、贮存和运输环节中，自采油井场、计量站、中转站、联合站及油气管线等油气集输系统排放；③钻井过程中溢出、井下作业酸化施工排放的H2S和测井产生的放射性气体等。

废气中的大气污染物主要为SO2、NOx、CO、烟尘和部分燃烧碳氢化合物。放空、挥发、泄漏的烃类气体主要成分包括甲烷烃和非甲烷烃。伴生气体主要是H2S气体。

2.2 大气污染物的危害

大气污染物的影响主要是污染物长期存在于空气中引起的。对物质材料的影响主要是污染和表面化学破坏；对植物的影响是通过破坏叶绿素，进而破坏光合作用；污染物还会刺激和破坏人与动物的呼吸系统。

SO2、NOx不仅对人体健康有较大的影响，而且可能导致酸雨危害农业生产及自然植被等。CO和H2S悬浮颗粒物则对人体呼吸道、皮肤和眼睛有损伤。此外，排入大气的氮氧化物和碳氢化合物受太阳紫外线作用可产生光化学烟雾，醛类、硝酸酯类（PAN）等多种有害化合物［4］。

3 大气环境影响

从影响范围上分，大气环境影响主要分为对局部大气环境和区域大气环境的影响。钻井过程中内燃机烟气短期排放造成局部大气污染，对大气环境的影响为局部影响；而站场排放烟气由于连续排放，会造成区域的大气污染［5］。开发过程中烃类的无组织挥发主要对区域的大气环境造成影响。

从影响时间上分，对大气环境的影响主要在两个阶段，即建设期和生产运营期，建设期主要是钻井过程中使用的大功率内燃机排放的烟气对大气造成的影响，生产运营期联合站及其它站场各类加热炉等产生的燃烧烟气影响大气环境。烃类的无组织挥发则贯穿在整个油田开发的过程之中。

油区在建设期和运营期对大气环境的影响在影响时间和范围上各不相同，建设期为暂时性小范围影响，随施工的结束而消失；运营期为持续的长期影响，各类废气污染物主要通过扩散稀释，须采取相应措施在源头上减缓油田开发污染物对大气环境的影响。

4 大气污染防治措施

油田开发的不同阶段，污染物的来源和种类不同。要实现油田大气污染物的减排，就要针对油田开发的不同阶段的工艺特点，结合当前的治理技术和管理水平，提出减少大气污染排放的具体措施。

4.1 勘探期

勘探过程避免使用有毒性的炸药，防止开采区的大气污染，尽量使用非炸药震源（发射空气枪、电火花震源、蒸汽枪震源等）的方法激发地震波，再利用地震仪接受地壳震动引起的地震波在岩石层中的传播情况与规律寻找油气田，或优先使用环保型炸药。

4.2 建设期

油田建设期，主要是尽量减少钻井内燃机废气、大量汽车施工产生的尾气和地面建筑施工扬尘。主要措施包括：

◆建设期钻井柴油机采用燃烧效率高的柴油发电机，选用优质柴油，运输车辆安装尾气净化装置。

◆地表开挖过程中进行洒水使作业面保持一定的湿度；对施工场地内松散、干涸的表土，经常洒水防尘；回填土方时，对干燥表土适当洒水，防止粉尘飞扬［6］。

◆运输建筑材料和设备的车辆严禁超载，运输沙土、水泥、土方的车辆必须采取加盖篷布等防尘措施，防止物料沿途抛撒导致二次扬尘。

◆施工过程及时清理堆放在场地上的弃土、弃渣和道路上的抛撒料、渣，不能及时清运的，必须适时采取洒水、围挡等抑尘措施，防止二次扬尘。

4.3 运营期

最重要的是采油、油气集输过程中挥发的烃类和锅炉燃烧废气。烃类气体一般采用密闭集输、原油稳定、轻烃回收的方法处理。锅炉废气可采用加除尘器等方法。

◆采用技术质量可靠的设备、仪表控制、阀门等，烃类机泵采用无泄漏屏蔽泵。

◆加强井下作业和油井生产管理，减少烃类散失，修井作业前，做好油井的压力监测，并准备应急措施。

◆在联合站内设置火炬系统，开停车及事故状态下排放的废气排入站外的火炬系统进行焚烧处理，放空天然气应充分燃烧，减轻对大气环境的危害。

◆为减轻集输过程中烃类的损失，油田开发采用密闭式集输流程，井口设紧急切断阀，集输过程，各站场进口处设置紧急切断阀，输气、输油干线分段设置紧急切断系统，一旦发生事故，紧急切断油、气源，从而最大限度地减少油气集输过程中烃类及油的排放量。

◆对各站场的设备、管线、阀门等进行定期检查、检修，以防止“跑、冒、滴、漏”的发生。定期对原油集输管线进行巡检，及时发现问题，更换或维修泄漏设备，消除事故隐患，防止原油泄漏进入大气环境。

◆原油储罐应采用浮顶罐，储罐应安装泄漏报警系统。并在站场设置可燃气体检测仪，以随时发现油气泄漏并及时处理。

◆设备设施安装回收设施：原油储罐采用大罐抽气装置，从三相分离器、原油稳定塔、大罐抽气回收的轻烃进回收系统进一步处理，压缩重组分后轻组分（干气）外输或作为加热炉燃料。油井热力采油时，套管中气体压力必须控制在一定范围以内，超过这一范围需泄压，用套管气回收这部分气体回收。

◆充分利用油田自产的伴生气以及部分燃料油，以降低对区域大气环境的污染。

◆锅炉等设备加设除尘装置，主要有旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器和静电除尘器等，另外采用高效燃烧火嘴和进行炉膛拱改造提高燃料燃烧效率。

◆加强对燃气设备（导热油炉、加热炉、燃气发电机）燃烧废气的环境管理，定期监测烟气的排放量及主要污染物的浓度，不断改进提高清洁水平。

4.4 服役期满

服役期满后需要对油田开采导致的污染区进行修复，许多处理烃类土壤污染的过程都会造成挥发性烃类物质进入大气，可以用过滤或者活性炭吸附的方法进行处理。

5 结束语

油田开发过程中产生的大气污染物对大气环境产生负面影响。实施污染控制技术减少大气污染物的产生是防治油田大气环境污染的根本，即在油田开发不同阶段通过有效的防治措施达到源头减排、总量控制和清洁生产的目标。有效减缓油田开发对大气环境的影响，保护油田大气环境质量，实现油田开发和环境保护可持续发展的目的。

［1］ 周铁金,车瑞俊,孙建峰.油田开发中大气污染与治理[J].资源与产业,2006,8(2):78-81.

［2］ 王林昌.石油开发对环境的影响及对策研究——以中原油田为例[D].青岛:中国海洋大学,2009.

［3］ 张昌楠.油田开发对环境的影响分析[J].环境保护与循环经济,2008(2):49-51.

［4］ 刘倩.柴油机氮氧化物选择性催化还原(SCR)转化率影响因素的研究[D].镇江:江苏大学,2010.

［5］ 张晓华.大港油田A区块开发建设项目环境影响评价研究[D].天津:天津大学,2005.

［6］ 耿春香,张秀霞.西北地区油田开发对生态环境影响的几点分析[J].环境保护科学,2003,29(1):40-41.

1005-3158（2014）02-0001-03

2013-12-26）

（编辑 王蕊）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.02.001

马卫东，兰州大学大气科学学院在读硕士，研究方向：环境影响评价、规划与管理。通信地址：甘肃省兰州市天水南路222号兰州大学大气科学学院研究生信箱，730000