石油开采开发与环境保护

石油开采开发与环境保护,2013.11,石油及相关产业简介,石油开采开发过程中主要的环境问题,目前主要的应对措施,目录,1.石油及相关产业的简单介绍,1.1石油的概念1.2石油的成分和性质1.3石油的用途,1.1石油的概念,石油是气态、液态和固态的烃类混合物，具有天然的产状。原油是石油的基本类型，存在于地下储集层内，在常温和常压条件下呈液态。原油中也含有一小部分液态的非烃组分。天然气也是石油的主要类型，呈气相，或处于地下储集层时溶解在原油中。天然气在常温和常压条件下呈气态。天然气内也含有一小部分非烃组分。,石油实质上是碳氢化合物的复杂混合物。,1.2石油的成分和性质,石油是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的可燃矿物，主要成分是液态烃。石油的化学元素组成主要是碳、氢，其次为硫、氮、氧，微量元素主要有钒、镍、铁、铜、砷、铅等。,1.2石油的成分和性质,多数油田石油含硫量不到1%，但有些可高达4%5%,石油的化学元素组成：,组成石油的化合物分烃类和非烃类两大类，烃类主要有烷烃、环烷烃、芳香烃。非烃类主要是含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物。,1.2石油的成分和性质,硫是石油的重要组成元素之一，其存在形式有：硫化氢、硫醇、硫醚、环硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物等，极少以元素硫的形式存在。硫在石油中的含量变化很大。,我国克拉玛依0.05%,委内瑞拉5.48%,含硫量,高硫原油（2%）含硫原油（0.5%2%）低硫原油（0.5%）,石油的重要指标,1.2石油的成分和性质,我国所产的原油含硫量比较低，大庆、玉门、克拉玛依等原油含硫量均在0.2%以下，胜利原油含硫量0.98%，属含硫原油。在国外，含硫原油和高硫原油占石油总产量的75%左右，其中半数产自中东地区。,石油中的含氮化合物可分为碱性氮和中性氮两种，所谓碱性氮是指与高氯酸(HClO4)醋酸溶液反应的氮化合物，不反应的即为中性氮。石油中含氮化合物多为碱性含氮化合物。碱性含氮化合物易于分离。当油品中含氮化合物含量多时，油品贮存中颜色变深，气味变臭，这是因为含氮化合物不稳定，与空气长期接触氧化生胶的缘故。含氮化合物能使某些催化剂中毒。所以，油品中的含氮化合物应在精制时除去。,1.2石油的成分和性质,石油中的含氧化合物分酸性氧化物和中性氧化物两类。酸性氧化物有:环烷酸、脂肪酸、酚类、羟基酸等。中性氧化合物有:醛、酮、醚等,含量极微。石油中的酸性含氧化合物总称为石油酸，环烷酸含量约占石油酸总量的95%。含氧化合物中以环烷酸和酚类最重要。环烷酸及其金属盐是有价值的化工原料，环烷酸盐常用作杀虫及杀菌剂、农用助长剂、洗涤剂、颜料等。,1.2石油的成分和性质,酚类中有苯酚、甲酚、二甲酚、乙酚、萘酚等。酚类有强烈的气味，具有腐蚀性。酚类呈酸性,可以和碱反应。炼油厂的污水中通常含有酚，不经处理的含酚污水会严重毒害庄稼和鱼类。酚可作为消毒剂，还是合成纤维、医药、染料、炸药等的原料。其他中性含氧化合物进一步氧化，最后会生成胶质,影响油品的使用性能。油品中的含氧化合物在精制时必须除去。,1.2石油的成分和性质,1.3石油的用途,石油的用途主要归纳为三个方面：,汽油煤油柴油燃料油,能源,润滑剂,化工产品,石油及相关产业简介,石油开采开发过程中主要的环境问题,目前主要的应对措施,目录,2.1石油工业污染源的构成及特点2.2勘探过程中的环境问题2.3钻井过程中的环境问题2.4测井过程中的环境问题2.5井下作业过程中的环境问题2.6采油及集输过程中的环境问题2.7石油加工过程中的环境问题,2.石油开采过程中的主要环境问题,石油工业污染源：石油勘探开发和石油加工配套产业和生活污染源所石油工业污染特点：时空性区域性、多因子性双重性,2.1石油工业污染源的构成及特点,上中游污染源的构成及特点作业类型分类,2.1石油工业污染源的构成及特点,上中游污染源的构成及特点污染物类型分类,2.1石油工业污染源的构成及特点,下游污染源的构成及特点,2.1石油工业污染源的构成及特点,2.1石油工业污染源的构成及特点2.2勘探过程中的环境问题2.3钻井过程中的环境问题2.4测井过程中的环境问题2.5井下作业过程中的环境问题2.6采油及集输过程中的环境问题2.7石油加工过程中的环境问题,二、石油开采过程中的主要环境问题,在油气田地球物理勘探开发过程中，主要的环境问题有：1.生态破坏开辟测线、爆炸和可控震源及施工的车辆等，都会对地面植被、表土、地表设施等造成破坏。2.噪声污染爆炸和车辆施工产生的噪声对人群和环境造成危害。,2.2勘探过程中的环境问题,3.环境污染使用有毒性的炸药会污染空气和水体；物探作业中会产生固体废弃物，如炸药包装外壳、废记录纸、废弃的机械零部件、测量使用的木桩、未回收的炮线等生产垃圾和生活垃圾，污染环境。,2.2勘探过程中的环境问题,2.1石油工业污染源的构成及特点2.2勘探过程中的环境问题2.3钻井过程中的环境问题2.4测井过程中的环境问题2.5井下作业过程中的环境问题2.6采油及集输过程中的环境问题2.7石油加工过程中的环境问题,二、石油开采过程中的主要环境问题,钻井过程中的主要的环境问题有：1、生态破坏主要是钻井设备占用土地（耕地、草地等），使土地丧失原有的功能，破坏地貌景观。,2.3钻井过程中的环境问题,2、环境污染,1）废水污染钻井施工过程中，配置泥浆、冲洗井底、冷却泥浆泵以及润滑设备都要消耗大量的水，不可避免地要产生大量废水（钻井废水），对环境造成污染。,2.3钻井过程中的环境问题,钻井废水的来源：（1）废泥浆：如性能不合格而被排出的泥浆、完井时井筒内被清水替出的泥浆、泥浆循环系统的渗漏等；（2）机械废水：柴油机冷却水、液压制动系统排出的刹车水等；（3）冲洗废水：冲洗钻井泵拉杆、钻台、钻具和振动筛等用水；（4）其他废水：如生活污水等。,2.3钻井过程中的环境问题,钻井废水的特性及污染程度是和钻井液体系密切相关的，因此，不同的油气田、不同的钻探区、不同的井深，钻井过程中产生的废水性质也不尽相同。浅层清水钻井，钻井废水主要含油；用PAM（聚丙烯酰胺）钻井液，废水中含有悬浮物、酚、铬、油等；用普通钻井液，含油和少量悬浮物、酚、铬；用深井钻井液体系，钻井废水中油、酚、铬、悬浮物等。可见，钻井废水中主要污染物质为悬浮物、酚、铬和油等。,钻井废水的特点：,2.3钻井过程中的环境问题,2）固体废弃物污染钻井过程中的固体废物主要包括废弃泥浆、钻井岩屑和生活垃圾。（1）废弃泥浆主要指钻井过程中无法使用或钻井完工后弃置于泥浆池中的泥浆，以及施工中由于种种原因溅落在井场的泥浆。,废弃泥浆,废弃泥浆中含有大量的石油类物质和碱，给环境造成污染危害的主要是可溶性重金属元素、石油类以及酸碱类污染。,2.3钻井过程中的环境问题,（2）钻井岩屑主要指钻井过程中钻头破坏、通过泥浆循环带回地面的地层岩屑。钻井岩屑对环境造成污染的主要物质是与岩屑相混杂的钻井液和石油类物质。,钻井岩屑,（3）生活垃圾井场建立的临时生活基地，钻井作业期内生活中产生的固体废弃物。,2.3钻井过程中的环境问题,3）废气污染钻井过程中的废气主要来自于动力设备运转过程中燃烧燃料油所产生的烟气和烟尘。主要污染物：SO2、NOx、CO和颗粒物。4）噪声污染主要是机械设备运转过程中所发出的震动噪声等。5）井喷事故,2.3钻井过程中的环境问题,2.1石油工业污染源的构成及特点2.2勘探过程中的环境问题2.3钻井过程中的环境问题2.4测井过程中的环境问题2.5井下作业过程中的环境问题2.6采油及集输过程中的环境问题2.7石油加工过程中的环境问题,二、石油开采过程中的主要环境问题,测井过程中的主要的环境问题有-随着测井技术的发展，放射性物质被广泛用于生产过程中，放射性测井成为测井的重要类型。若管理和使用不当，将会造成放射性污染，严重危害环境和人体。,2.4测井过程中的环境问题,在放射性测井中使用的放射源有伽马源、中子源和放射性同位素。主要的放射性物质有：镅-铍、铯、镭、钡、碘、锡、铟、钴等。伽马源和中子源属密封型放射源，同位素为开放型放射源。密封型放射性污染途径：由于操作和管理不慎，放射源掉进井底、丢失；放射源外壳或储源灌泄漏等。,2.4测井过程中的环境问题,2.1石油工业污染源的构成及特点2.2勘探过程中的环境问题2.3钻井过程中的环境问题2.4测井过程中的环境问题2.5井下作业过程中的环境问题2.6采油及集输过程中的环境问题2.7石油加工过程中的环境问题,二、石油开采过程中的主要环境问题,井下作业主要包括试油、大修、侧钻、压裂酸化、测试、小修、热油清蜡、冲砂、稠油试采等环节。环境污染主要来自试油、修井作业和压裂酸化等过程。主要的污染问题有：1.废水污染井下作业产生的废水主要有：（1）试井和修井作业时排出的压井卤水、无固相压井液；（2）修井作业，如冲砂等工艺中使用的循环水，使用后成为含油污水而外排；（3）洗井后排出的洗井水；（4）压裂酸化产生的含酸废液以及含有多种添加剂、成分复杂的压裂废液。,2.5井下作业过程中的环境问题,2.固体废物污染主要是落地原油。落地原油的主要来源有：（1）油井投产前，由于地面集输管线尚未建成，射孔替喷时原油进入井场内土油池；（2）试油、采油作业所产生的原油部分进入井场土油池；（3）修井作业中，压井替喷、不压井作业的跑、冒油，以及在起下钻杆、油管、抽油杆过程中带出的原油；（4）钻杆、油管、抽油杆，在井场放置、清洗而散落在井场内的原油。,2.5井下作业过程中的环境问题,修井中产生的落地原油,运到附近的土坑中堆放,2.5井下作业过程中的环境问题,3.废气污染主要是作业施工中挥发的烃类气体和通井机、修井机、压裂车、酸化车等产生的尾气。4.噪声污染通井机、修井机、压裂车、酸化车等施工车辆产生的噪声。,2.5井下作业过程中的环境问题,2.1石油工业污染源的构成及特点2.2勘探过程中的环境问题2.3钻井过程中的环境问题2.4测井过程中的环境问题2.5井下作业过程中的环境问题2.6采油及集输过程中的环境问题2.7石油加工过程中的环境问题,二、石油开采过程中的主要环境问题,采油过程中的主要的环境污染问题有：废水污染、固体废弃物污染、废气污染和噪声污染。,2.6采油及集输过程中的环境问题,1.采油废水,在石油开采过程中，绝大部分时间是在中、高含水期下（20%-70%）进行的，无水采油期很短，油田生产后期，原油含水可达90%以上，这便产生了大量采油废水。采油废水主要来自采出水和注水井洗井水。（1）采出水：从地层中随原油一起开采出来的含油的废水称为采出水。经污水处理站处理后可回注油层。（2）注水井洗井水：对注水井进行反冲洗，以清除滤网上沉积的固体和生物膜，从而产生了洗井废水。,2.6采油及集输过程中的环境问题,采油废水的特点：（1）产生量大（2）水温高（3）矿化度高，腐蚀和结构现象严重（4）PH值高，一般在7.5-8.5之间（5）有机物含量高、种类多（6）细菌含量高,2.6采油及集输过程中的环境问题,2.固体废物污染落地原油及油泥砂,（1）落地原油采油生产过程中未进入集输管线而散落在地面的原油。采油过程中落地原油的来源：管线、阀门发生故障而跑、冒、滴、漏的原油；井喷、管线穿孔或断裂等事故，造成的落地原油。（2）油泥砂油泥砂是沉淀于储油罐、沉降灌等底部的含油污泥，产生量与采出液含砂率密切相关，其组成成分是油泥和水。,2.6采油及集输过程中的环境问题,3.废气污染,（1）燃料废气原油开采及集输过程中，要建许多加热炉和锅炉，采用蒸汽吞吐或蒸汽驱动开发方式的稠油开采，还必须建立高压蒸汽炉以适应生产需要。上述加热炉、锅炉、高压蒸汽炉每年多要消耗大量的原油、渣油、天然气和各种煤。其燃烧过程中必然产生许多废气和烟尘，对大气构成污染。（2）工艺废气源自采油井场、联合站和油气集输系统轻烃的挥发。产生原因在于产能系统不配套、油气分离不彻底、工艺流程密封性差等。排放挥发出来的轻烃主要成分为甲烷烃和非甲烷烃，其中毒性较大的非甲烷烃所占比例较大是油田大气污染的主要原因。（3）“恶臭”污染,2.6采油及集输过程中的环境问题,4.噪声污染主要是机械噪声。主要由大型机械设备，如大型注水泵组、通井机、压裂车、压风机等产生，其近处噪声强度多在90-110分贝之间，给长期生活在其附近的人带来危害。,2.6采油及集输过程中的环境问题,2.1石油工业污染源的构成及特点2.2勘探过程中的环境问题2.3钻井过程中的环境问题2.4测井过程中的环境问题2.5井下作业过程中的环境问题2.6采油及集输过程中的环境问题2.7石油加工过程中的环境问题,二、石油开采过程中的主要环境问题,随着石油产量的增长，以石油及其加工产品为基本原料的石油化学工业产生了大量的废弃物，使环境遭到严重的破坏，危害人类的健康。,炼油工业是耗能大户，每年耗用大量化石燃料，向大气排入大量温室气体，其直接后果是造成全球气候变暖。全球变暖的结果是导致海平面上升、高山雪线上移、厄尔尼诺等现象的产生。,1、大气环境污染,2.7石油加工过程中的环境问题,炼油厂烟气主要来源：燃烧废气（加热炉、火炬等）催化裂化再生烟气无组织泄漏（总烃、“恶臭”等）排出的SO2和NOx是形成酸雨的重要污染源之一，直接后果是造成大气污染。“恶臭”扰民事件经常发生。,2.7石油加工过程中的环境问题,2、炼厂废水,按照来源，石油加工废水分为：含油废水含硫废水含盐废水含碱废水。处理过程中要将他们分别收集和处理。,2.7石油加工过程中的环境问题,3、噪声控制,炼油厂内的噪声主要来自机泵、加热炉、气压机及风机等，其强度较高。由于炼油装置的生产是连续的，其设备及机械所产生的噪声多为连续的稳定噪声，而且以低中频的气流噪声为主。再者，炼油厂的设备及机械大多是露天的，又是高程传播，所以对周围环境的影响很大。,2.7石油加工过程中的环境问题,4、固体废物,炼油厂固体废物：废催化剂炼厂“三泥”工艺废料（废白土、酸碱渣等）一般废催化剂大部分可以送到废催化剂回收工厂回收，其他有相应的控制手段。,2.7石油加工过程中的环境问题,石油及相关产业简介,石油开采开发过程中主要的环境问题,目前主要的应对措施,目录,三、主要应对措施,3.1石油勘探污染控制3.2钻井污染控制3.3采油及集输污染控制3.4石油炼制污染控制,与石油开发的各工艺环节相比，勘探期间对环境的影响相对较小。勘探区域要远离居民区，尽量白天施工，减少噪声污染。炸药要严格保存，防止对外界造成人员伤害。对产生的生产垃圾和生活垃圾要及时处理。,3.1石油勘探污染控制,三、主要应对措施,3.1石油勘探污染控制3.2钻井污染控制3.3采油及集输污染控制3.4石油炼制污染控制,废弃钻井液（含碎岩屑）固化法用固化剂将废弃泥浆固化在井场中，处理费用低，环境经济可行，但处理复杂（各类剂）。回收利用（干粉、用于新井）国外方法：直接排放、注入环形空间、指定定点集中处理、回填、坑内密封、土地耕作和固化处理。钻井废水减少用水量,3.2钻井污染控制,组合式废水连续处理工艺,间歇式化学混凝处理工艺,3.2钻井污染控制,井喷利用地震技术探测异常高压来预防井喷、通过钻井试油掌握压力系统来预防井喷、利用泥浆密度控制液柱回压预防井喷、利用防喷装置控制井口压力预防井喷。落地原油对落地原油的治理方法有物理法、化学法、生物处理法。,3.2钻井污染控制,抢收落地原油,3.2钻井污染控制,三、主要应对措施,3.1石油勘探污染控制3.2钻井污染控制3.3采油及集输污染控制3.4石油炼制污染控制,溢油防治措施主要包括溢油监测、防止扩散措施、回收和处置措施等。若出现紧急事故应紧急切断进油阀门，紧急关闭防火堤内排水等有可能漏油的阀门、采取防火措施、收集溢出的油品等。,3.3采油及集输污染控制,3.3采油及集输污染控制,火灾防爆燃料管理：根据各种油品性能加以安全控制；采用通风等方法，去除油品蒸汽；加强监测，将油品蒸汽控制在爆炸下限之内油库设备安全管理：根据国家相关规定，对设备进行分级；根据分级要求确定检查频率并记录保存；完善的消防系统。,3.3采油及集输污染控制,抗静电：油罐设备接地要良好，要设永久性接地装置，油罐内禁止安装金属突出物；燃料中添加抗静电剂，增加其导电性；油罐进出油时要限制流速，禁止使用空气搅拌，要采用惰性气体；禁止在静电时间进行检查作业；作业人员要穿戴抗静电工作服和导电性能耗的工作鞋。,3.3采油及集输污染控制,三、主要应对措施,3.1石油勘探污染控制3.2钻井污染控制3.3采油及集输污染控制3.4石油炼制污染控制,废水的处理为了充分利用水资源、提高水的循环利用率、降低直流水用量、减少排污量,对排出的废水采用清污分流的