石油工业与环境保护课前思考题.docx

石油加工与环境保护概论课前思考题1、 石油、石油工业的概念？石油的基本元素组成和形态；石油的元素组成与环境污染的关系（即石油中各类元素通过何种形式转化何种污染物迁移到环境中）？答：石油是地下岩石空隙中天然生成的、以液态烃为主要化学成分的有机可燃矿产。 石油工业是19世纪的产物，是20世纪的奇迹，当代经济的“发动机”。石油工业是从勘探，开采到石油加工，为国民经济各部门提供各种燃料油的一系列过程，包括天然石油和油页岩的勘探，开采，炼制，储运等生产单位。 组成和形态：石油主要是碳氢化物组成石油的基本元素主要是碳（84%-87%），氢（11%-14%），其余有硫（0.06%-0.8%），氮（0.02%-1.7%），氧（0.08%-1.82%）以及微量金属元素（主要有钒，镍，铁，铜，钠等）。石油的主要形态有气态的天然气，液态的原油和固态的石油砂。 石油中的碳元素在石油开采，加工等过程中以有机化合物液体或气体的形态迁移转化到环境中，对大气，土壤，海洋等环境造成非常严重的污染。此外，碳元素也会通过在炼油过程中的不完全燃烧生成一氧化碳气体，转移到大气环境中对大气造成一定程度的污染，且会加剧温室效应。石油中的硫元素通过燃烧生成二氧化硫，迁移转化到大气环境中对大气造成污染危害，或者溶于水中，形成强酸对水资源造成酸污染，且会由水溶液渗透土壤，对土壤造成酸污染。石油中的氮元素在石油加工过程中，可能会形成氨气，造成大气污染以及水污染等污染危害。2、 石油工业对环境的影响有那些基本特征？举例说明答：基本特征有石油工业对环境影响的时空性，区域性，双重性，突发性和多源多因子性。 举例：时空性：石油工业的各个环节（勘探，开采，加工等）产生的废水废气废渣对环境大气，水等造成影响，且这些影响是长时间性的，全球十大环境问题都或多或少，直接或间接地与石油工业有一定的关联。 区域性：无论石油工业的上游产业还是下游产业，其占地面积都非常大，对其所在地区的影响是巨大的。一个炼油厂，一个石油化工厂，对于整个区域的影响是非常巨大的，无论是平原还是高原，无论是山陵还是盆地。例如高原上的克拉玛依油田，平原上的胜利油田，都对其所在地区产生很大的影响，影响当地的发展。 多源多因子性：石油工业对环境的影响多方多面，有废水、废气、固废、生态破坏、放射性污染、热污染、噪声震动污染等。有整体的污染，也有点面的污染，有间歇的污染，也有连续的污染。 突发性：石油工业对环境的一些污染危害是突发的，是人的行为和活动以及自然灾害所造成的突发性的环境问题。墨西哥湾漏油事件，在没有预防的情况下，突然发生，令人措手不及，对环境造成了巨大的危害。 双重性：石油工业对环境的影响不仅体现在不利的方面，同时也有有利的方面。石油工业会产生环境问题，即环境与人类生存发展相互矛盾即环境阻，的环境问题，并且建立起了一个人与自然和谐相处，更适合人类发展的大环境。例如克拉玛依油田，玉门油田等。3、 石油工业发展的各个时期的划分的理由及主要内容？ 答：从历史演变进程看，石油工业发展可分为： 1.一体化时期：在石油工业早期发展历史中，油气勘探开发与油田技术作业不是断然分开的，这两方面业务集中在同一个公司中。 2.分立时期：油气勘探开发与技术服务逐步分离，独立的石油工程技术服务公司纷纷出现，同时一些国际石油公司也将内部的专业技术作业部门分立出去成为单独的作业公司，油气公司专门从事勘探开发生产活动，技术服务以提供单项技术服务为主，更多的勘探开发技术仍掌握在石油公司手中。 3.战略联盟时期：从20世纪90年代初期以来，市场竞争日益激烈，科学技术发挥的作用越来越重要，在这种大背景下，石油技术服务的范围、功能、方式都出现了质的变化。石油专业技术服务方式由单一的项目合作向全面的综合合作方式和战略联盟方向发展。从石油使用的角度看，石油工业发展可分为： 1.煤油时期：18501900年，世界对石油的使用主要以煤油为主。 2.汽油时期：19001940年，世界对石油的使用主演以汽油为主。 3.燃料和化工原料时期：1940年至今，世界对石油进行加工分离，产生各类不同种类的燃料和化工院连，对石油进行最大化的开发使用。从国际石油合作的角度看，石油工业发展可分为： 1.西方跨国石油公司瓜分和垄断世界石油工业时期：19001945年，石油工业主要集中在西方列强手中，石油被其所垄断。 2.美国成为统治世界产油国的霸主：19451959年，二战期间美国以售卖各类武器大发战争财，在二战结束后一跃成为最为强大的国家之一，以美国为首成立的北约与以苏联为首成立的华约相互对立，但在二战结束后，由于苏联需要恢复国内经济，无力外侵，欧洲各国也由于损失惨重而无力顾及国外事宜，所以1945年后美国统治了世界产油国。 3.石油输出国组织成立：19601969年。1960年9月，由伊朗,伊拉克,科威特，沙特阿拉伯以及委内瑞拉的代表在巴拉特开会，决定联合起来共同对付西方石油公司，维护石油收入，14日，五国宣布成立石油输出国组织，其宗旨是协调和统一各成员国的石油政策，并确定以最适宜的手段来未回它们各自和共同的利益。 4.国际石油合作时期：1970年至今，世界石油工业呈现国际化，多元化的趋势，石油工业开始进行跨国的国际多方合作，使石油的勘探，开发，加工等过程逐渐专一化，以达到减少成本并多方共盈的目的。4、 石油工业的上游和下游分别指什么？目前油价的大幅度波动，对石油工业上、下游哪个方面影响大？ 答：石油工业的上游是指整个石油工业产业链的开始端，原材料的开采，即油气田的勘探开发以及生产。 下游则是指整个石油工业产业链的末端，原材料的加工处理，即石油炼制和石油化工产业，生产出生活中一些必须的用品。 油价的大幅度波动，对石油工业下游影响大。因为石油工业中的油气田勘探开发是具有垄断掌控性质的，有相当丰厚且浮动不大的利润的同时竞争缓和。但石油工业下游即石油炼制和石油化工与石油的出售关系密切，受市场因素的影响相对较大，油价的大幅度波动会导致激烈的竞争，所以油价的大幅度波动对下游影响大。5、 油气成因论分为哪两大学派？有机成因说油气的来源？ 你同意那种学说，原因？ 答：油气成因论分为有机成因论和无机成因论。 有机成因论认为油气的来源是自然界的有机物或者说是古代生物（包括浮游动物，浮游植物，高等植物及相关的一些生物，尤以浮游生物为主）我两种观点都不同意，我认为油气成因应该是两种学说的综合，即石油即可以是由自然界的有机物形成的，也可以是在地底深处高温高压环境下由无机物形成的。因为万事无绝对，人上天容易下地难，地下有什么需要我们静下心来仔细思考，对两个对立面要理性认识，支持有机成因论的人多只能说明在现代这个时期有机成因论的证据较支持无机成因论的证据多，但并不能说明石油就是有机形成的，在人们未发现的地方很有可能有许多支持无机成因论的证据。6、 油气储集层的定义和类型？我们了解这个定义有何作用？答：定义：具有连通孔隙，能使油气在其中储存和渗滤的岩层。 类型：按岩性分为碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层、特殊岩性储集层。 按储集空间分为孔隙性储集层、裂缝性储集层、洞穴性储集层。作用：油气储集层是控制油气分布、储量和产能的主要因素。了解油气储集层在进行油气勘探过程中可以帮助我们通过分析岩层来初步判定该地是否有石油，石油可能的储量以及开采该地石油是否符合经济效益，从而决定是否对该地进行进一步的勘探。 7、 油气运移的两个阶段？各阶段的主要动力是什么？油气的运移你见到过吗，或你直接形象地描述一下？答：油气运移分为初次运移和二次运移两个阶段。初次运移是油气在生油层中向相邻储集层的运移，主要动力为地层静压力、地层被深埋所产生的热力以及粘土矿物的脱水作用。二次运移是油气进入储集层后的一切运移包括油气在储集层内部的运移；沿断层、不整合面等通道进入另一个储集层的运移；已形成的油气聚集在条件变化时所引起的再次运移，主要动力为水力、浮力和毛细管力。初次运移：泥质烃源岩随压实作用的进行，孔隙水不断的排出，含水量逐渐减少，且残留的孔隙水中，很大一部分是以氢键固着在粘土颗粒表面的结构谁随着压实作用的继续进行和液态烃的不断生成，孔隙间的含油饱和度逐渐提高，额含水饱和度则相应的降低，当含油饱和度达到某个临界值后石油即可呈连续油相进行运移。烃源岩大量生气而地层水较少时，天然气则主要以游离相进行运移。在生油层中点点滴滴的石油必须通过初次运移和二次运移才能进入到油气圈闭内。8、 石油勘探分为哪几个阶段？各阶段的主要任务是什么？答：石油勘探分为普查、详查、预探和详探三个阶段。 普查：地质工作者进行小比例尺的踏勘，划分出地层，对整个地区做大致了解。 详查：将地质普查资料汇总，详细分析地质信息，对地区进行详细的调查以分析出该地区石油分布以及储量的大致状况。 预探：在详查之后进行，对地区进行初步的探测，并尝试打一口油井以对其石油分布、储量等进行初步的确定。 详探：运用各种可能的手段和方法，对含油结构和预定的开发区取得必要的资料，进行综合研究，力求狗啊请主要的地质状况和生产规律，并计算开发储量，为编制开发方案做准备。9、 地球物理勘探的方法有哪些？各种勘探方法可能带来的环境问题有那些？答：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探。 问题：固体垃圾问题，噪声和震动污染，空气和水污染，对地表植被的影响，对地表土壤的污染以及对野生动植物的影响。例如勘探必须有人的介入，而人的介入不可避免的会产生生活垃圾，而地震勘探中所使用的炸药会对空气和谁造成一定程度的污染，也会产生噪声和震动污染，人的走动和车辆的行驶则会对地表植被和野生动植物造成影响，对土壤造成污染。10、描述一个油气井的结构？简述旋转钻井的主要过程？ 答： 11、分析钻井过程可能产生环境问题有那些？答；钻井准备（修公路、平井场、安装钻井设备、开井口）：产生的环境问题主要为生态问题，如植被被破坏，占用土地对土壤、生态环境产生一定的影响、井场建设产生扬尘及噪声、施工器械（柴油机）排放烟气。 钻进（钻头破碎岩石使井筒不断加深）：产生的环境问题有废水（柴油机冷却水，钻台、钻具冲洗污水），废气（柴油机产生的SO2,NO2,烟尘和噪声）以及钻穿油气层时产生的一定量的烃类气体。 洗井（清洗井底、运移岩屑出井的过程）：产生的环境问题有产生废钻井液（钻井液循环系统跑、冒、滴、漏）及部分钻屑，产生钻井废水（钻井液污水和振动筛冲洗污水），泥浆泵、振动筛产生的噪声，废气（钻井液通过油气层的携带）。 接单根（通过接单根使钻具不断加长）、起下钻（将井内钻具起出或将起出的钻具重新吓到井中）：产生的环境问题主要是产生作业废水。 固井（下套管、注水泥、井口安装和套管试压）：产生的环境问题有地下水的污染（固井质量不高，导致油气进入地下水层） 完井工程（钻开生产层，确定油气层和井筒的连通方式，安装井底井口装置 ）：产生的环境问题主要是完井时井筒被清水替出的废钻井液。12、废钻井液的主要处理方法有哪些？答：直接排放：此方法只限于那些低毒或无毒、易生物降解的钻井废弃液.如:水基钻井液、矿物油基钻井液(回收基液后剩余的废弃物)、合成基钻井液和钻屑等。 固化处理法：在废弃的泥浆中加入固化剂，使废钻井液转化为像土壤一样的固体（假性土壤），然后将其原地填埋、还耕或用于油田井场及道路建设。 回填法：废弃钻井液在储存坑内通过沉降分离，上部清液达到环保标准后直接排放。剩余部分经干燥后在储存坑内就地填埋。但必须保持顶部的土层有1.01.5厚，然后恢复地貌。这种方法不失为一种处理低毒和无毒废弃钻井液的好方法。 回注法：将废钻井液通过深井注入安全底层或注入井的环形空间，适用于水基和油基废钻井液的处理。 土地耕作法：除去废钻井液上部清水，然后把储存坑中的废渣（污泥和钻屑）直接撒放到土壤表面，再用基础土壤耕作机把它们混入到土壤中。 微生物处理法：利用微生物将有机长链或有机高分子降解，成为环境可接受的低分子或气体。该方法的困难是如何选择合适的微生物菌种和载体。 新井利用法：邻近的新旧井可以把旧井中的废钻井液转移到新井中作为钻井液循环利用。 机械脱水法：该方法是利用化学絮凝剂沉降和机械分离等强化措施,使废弃钻井液中的固液两相得以分离.但由于各油田产生的钻井液特性不同,单一的絮凝剂无法使各种性质的钻井液进行有效的固液分离,对于不同的废弃钻井液应使用不同的絮凝剂.。 破乳法：破乳方法主要有化学破乳、膜破乳、电场破乳、剪切破乳、加热破乳、离心破乳等.现在应用较多的是化学法破乳,即向乳化含油钻井废水中投加破乳剂,通过化学作用,辅以其他分离方式,达到乳化液脱稳、破乳,实现油水分离的目的.而国内外采取的化学破乳方法主要有盐析法、酸碱法、凝聚法和混合法.但这些方法虽然使处理效果显著,但由于加入了化学添加剂,提高了成本,而且对环境也带来了新的影响。 13、采油的方式有哪些？为何采用不同的方法进行石油开采？答：采油的方式有自喷采油、气举采油、有杆泵采油、电动潜油离心泵采油、螺杆泵采油、水力活塞泵采油、注水采油、水力压裂技术、油层酸化工艺技术、高能气体压裂技术、物理法增产增注技术。 采用不同发发进行石油开采的原因；只利用一种采油方法无法最大限度地开采出最大量的石油，不同采油方法相结合，可以使油井开采出更多的石油，以达到充分利用油井的目的。14、采油过程中存在哪些环境污染？答：废水：采油污水，井下作业废水等。 废气：挥发烃、车辆尾气、锅炉烟气、粉尘、硫化氢等。 固体废物：落地原油、油井出砂等。 噪声：机械采油、注气、水设备、修井设备、施工车辆等。15、石油的运输方式中有那几种，可能产生的环境问题有那些？答：运输方式有汽车、火车、海运、管道运输四种。 可能产生的环境问题： 管道：植被破坏、环境污染、文物保护不当。 其他运输：运输泄漏事故的发生。 16、简述一个石油加工生产各种石油产品的工艺过程。答：对于原油的加工，通过各种设备，经历各种化学反应，物理反应，最终可以得到一些产品，这些产品可以分类为燃料型，燃料-润滑油型，燃料-化工型（主要产品）。对于石油产品的生产，可以分为以下几步：1. 原油的一次加工 即原油蒸馏，是指按沸点高低将原油分成若干部分，得到一系列具有不同沸点范围的产物，有汽油馏分，煤油馏分，柴油馏分，重油馏分2. 原油的二次加工 a.裂化，是指原油的轻质化，大分子烃类分解成小分子烃类的过程。包括催化裂化，热裂化，得到的产物有：燃料油、干气、裂化气等等。 b.重整和精制 重整：以一、二次加工中轻质馏分为原料，在催化剂存在的条件下，将正构烷烃进行芳构化、异构化和脱氢反应，得到高辛烷值产品和苯类产品。 精制：清除加工过程中所得产物中的有害物质，以便提高产品质量的过程。3.经过原油的一、二次加工，可以的到原料油产品。利用这些产品，我们就能进行进一步的石油化工。石油化工产品有：橡胶、化纤、塑料等等，石油化工阶段，相比前两个阶段，装置要更繁多，反应过程更复杂，相应的产生的污染物更多。17、石化企业废水、废气、固体废物的种类、来源和治理措施？答：1. 废水 主要包括石油开采废水、炼油废水和石油化工废水三个方面。油田开采出的原油在脱水处理过程中排出含油废水，这种废水中还含有大量溶解盐类，其具体成分与含油地层地质条件有关。炼油厂排出的废水主要是含油废水、含硫废水和含碱废水。含油废水是炼油厂最大量的一种废水，主要含石油，并含有一定量的酚、丙酮、芳烃等；含硫废水具有强烈的恶臭，对设备具有腐蚀性；含碱废水主要含氢氧化钠，并常夹带大量油和相当量的酚和硫，pH可达1114。石油化工废水成分复杂。裂解过程的废水基本上与炼油废水相同，除含油外还可能有某些中间产物混入，有时还含有氰化物。由于产品种类多且工艺过程各不相同，废水成分极为复杂。总的特点是悬浮物少，溶解性或乳浊性有机物多，常含有油分和有毒物质，有时还含有硫化物和酚等杂质。废水的处理：a.酸性水：由高压分离器、低压分离器、汽提塔顶回流罐排出的含硫、含氨污水用泵抽送到酸性水处理装置集中处理。 b.含油污水：含油污水、地漏水及地沟水均送至污水处理场。 c.雨水排放实行清污分流,减少装置外排的含油污水量,降低污水处理场的负荷。2. 废气 石油工业尤其是石油炼制过程中会产生一定数量的有毒有害气体。这些废气的来源有三：一是燃料燃烧，如车辆和内燃机设备的尾气、加热炉和锅炉的烟气，油田和炼油厂自备热电厂煤粉的燃烧烟气；二是石油天然气开发、集输、储运、加工过程中，在井口挥发、放空或井喷泄漏的气体，输油管线、油罐泄漏气体，炼油厂和石油化工厂生产装置产生的不凝气、释放气和反应的副产品气体以及在废水与其他废弃物处理和运输中散发的恶臭和有害气体；三是石油天然气企业附属的机械厂和其他加工厂（管子站等）的气体废弃物（漆和涂料的挥发物等）。废气治理 a.选用低硫燃料，如天然气，脱硫燃料气等。 b.加热炉选用低氮燃烧火嘴，从源头上降低氮氧化物的产生。加热炉排放的烟气采用烟囱高空排放措施,排放气体达到有关环保规范的要求。c.采用除尘脱硫脱硝技术。装置生产过程中产生的含硫化氢气体,用N-甲基二乙醇胺溶液吸收除H2S,脱硫后的干气作为制氢原料供制氢装置使用,而脱硫部分产生的酸性气送至硫磺回收装置以回收硫磺。 d.装置内安全阀及放空系统排放的含烃气体均排入密封的火炬系统.原料油缓冲罐及注水罐的气封气也排入密闭的火炬系统。 e.泄漏的检测与维修。f.对于污水处理厂的恶臭，可以采用设备密闭，集中收集和处理。g.回收有机工艺废气、储运系统油气，循环利用。3.固体废物石油工业从上游（油气田的勘探开发）、中游（石油天然气的集输和储运）到下游（石油炼制和石油化工）都会产生大量固体废弃物，这些固体废弃物主要来自生产工艺本身以及污水处理设施等。钻井井场废弃泥浆的固结物、钻屑，固井作业遗留在井场的水泥等都是石油工业上游的固体废弃物。而在石油工业下游，石油的炼制工艺中几乎所有的生产装置都产生固体废弃物。石油工业产生的固体废弃物种类繁多，主要有废白土渣、废页岩渣、油罐底底油污泥、各种废弃催化剂以及污水处理场活性污泥等。在这些固体废弃物中，废催化剂和石油化工企业自备热电厂的粉煤灰占有很大比重。废渣处理： a.失活的催化剂及有毒的化学物质,由反应器卸出后,用桶装深埋处理或送至废催化剂回收工厂回收。b.动力站的灰渣可用于制砖，铺路等。c.含油污泥，污水浮渣可通过现在非常成熟的系统进行处理。d.将废油渣、重油等，可利用IGCC系统造气，气化，发电。产电，产蒸汽，乃至生产氢气等有用气体。18、石油工业的主要环境风险有那些？答：按作用时间来分，可以分为突发性事故风险和积累性事故风险，突发性事故风险是指在短时间内可能对环境造成巨大损害的一类风险，像火灾、爆炸、毒气瞬时泄漏等等；积累性风险则是指可能存在的在一段长时间内持续的对环境造成伤害的一类风险，它可能不会在短时间内造成巨大损害，但它相对于突发性风险更难察觉，发生后更难处理，例：地下水持续污染，土壤的持续污染。19、举例说明5个中外石油工业环境污染的案例，并理解说明应急防控和作用？答：1.墨西哥湾原油泄漏事件2010年4月20日夜间，位于墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台发生爆炸并引发大火，大约36小时后沉入墨西哥湾，11名工作人员死亡。钻井平台底部油井自2010年4月24日起漏油不止。事发半个月后，各种补救措施仍未有明显突破，沉没的钻井平台每天漏油达到5000桶。此次漏油事件造成了巨大的环境和经济损失，同时，也给美国及北极近海油田开发带来巨大变数。墨西哥湾沿岸生态环境也遭遇了“灭顶之灾”，污染可能导致墨西哥湾沿岸1000英里长的湿地和海滩被毁，渔业受损，脆弱的物种灭绝。2010年7月15日，英国石油公司宣布，新的控油装置已成功罩住水下漏油点，再无原油流入墨西哥湾。2.吉林石化11.13事故 2005年11月13日，中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司双苯厂硝基苯精馏塔发生爆炸，造成8人死亡，60人受伤，直接经济损失6908万元，并引发松花江水污染事件。国务院事故及事件调查组认定，中石油吉林石化分公司双苯厂11.13爆炸事故和松花江水污染事件是一起特大生产安全责任事故和特别重大水污染责任事件。经调查，直接原因是硝基苯精制岗位外操人员违反操作规程。同时，双苯厂没有事故状态下防止受污染的清净下水流入松花江的措施，爆炸事故发生后，未能及时采取有效措施，防止泄漏出来的部分物料和循环水及抢救事故现场消防水与残余物料的混合物流入松花江，造成了严重的环境污染。3.青岛11.22输油管道爆炸事件 2013年11月22日凌晨3点，位于青岛市黄岛区秦皇岛路与斋堂岛路交汇处，中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线破裂，事故发现后，约3点15分关闭输油，斋堂岛街约1000平方米路面被原油污染，部分原油沿着雨水管线进入胶州湾，海面过油面积约3000平方米。黄岛区立即组织在海面布设两道围油栏。处置过程中，当日上午10点30分许，黄岛区沿海河路和斋堂岛路交汇处发生爆燃，同时在入海口被油污染海面上发生爆燃。事故共造成62人遇难，136人受伤，直接经济损失7.5亿元。4.重庆开县罗家寨井喷事件2003年12月23日，重庆市开县高桥镇罗家寨发生了特大井喷事故，是建国以来重庆历史上死亡人数最多、损失最重的一次特大安全事故，造成243人不幸遇难。高桥镇是重庆市开县西北方向的一个边境镇，离开县县城约80公里。位于高桥镇晓阳村境内的“罗家16H”井，气藏天然气高含硫，中含二氧化碳，于2003