蘭圣迎 石榮貴 吳玲玲 周俊杰 連忠廉

（國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心）

海洋石油工程清潔生產及管理對策＊

蘭圣迎 石榮貴 吳玲玲 周俊杰 連忠廉

（國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心）

海洋石油工程清潔生產著眼于污染預防，全面考慮開發(fā)生產周期過程對海洋環(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利用、污染物末端處理、作業(yè)者管理水平等6個方面介紹了海洋石油工程清潔生產措施，并提出了清潔生產管理對策，為今后的海洋石油工程清潔生產工作提供參考。

海洋石油工程；清潔生產；管理對策

0 引 言

根據(jù)第三次石油資源評估結果，我國海洋石油資源量為246億t，占全國石油資源總量的23%，探明程度僅為12%，遠低于世界平均水平［1］。海洋石油潛力巨大，是未來我國能源產業(yè)發(fā)展的重點領域。如何在開發(fā)海洋石油的同時，做到節(jié)能減排，保護好海洋環(huán)境，是亟需解決的問題。通過開展清潔生產，可以減少污染，保護海洋環(huán)境；還能減少能耗，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益。

海洋石油工程清潔生產通過不斷采取改進設計、使用清潔能源和原料、采用先進的工藝技術與設備、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，減少或者避免生產過程中污染物的產生和排放，以減輕或者消除對人類健康和海洋環(huán)境的危害。

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

1 海洋石油工程清潔生產措施

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、生產污水回注利用等3個方面。

海洋石油工程距離陸地較遠，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主要途徑。在海洋石油平臺、浮式生產儲油裝置上，使用海水直接沖廁、使用海水進行甲板面和有關設施沖洗可以節(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年我國海洋石油開發(fā)排放生產污水達13344萬m3［2］，生產污水回注能最大限度地減少污染物排放，減輕石油開發(fā)對海洋環(huán)境的影響程度。陸地石油開采生產污水回注技術較為成熟，國外大公司在生產污水回注方面技術比較先進［3-4］；國內大慶油田經(jīng)過多年建設，建成了適應普通污水、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利用生產污水回注技術，提高污水回注率［6-8］。

生產污水也可以用于補充鉆井液循環(huán)利用用水［9］。生產污水中含有豐富的礦物質，有的油田生產污水含鹽量甚至高于海水，并含有一定量的貴重金屬。利用生產污水發(fā)展鹽化工回收其中的貴重金屬，是一個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、化學處理劑及一些惰性物質組成，在石油勘探開發(fā)鉆井過程中用其來潤滑和冷卻鉆頭、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］。泥漿配制成本高達每立方米幾百元甚至上千元，因此完井后對泥漿加工回收、重復利用十分必要，也減少了末端處理量［9，12］。單井鉆屑產生量約為180～250m3［13］，如果直接排放，會對海洋環(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，減少排放量。

國外BP、殼牌等公司已經(jīng)不再外排泥漿和鉆屑，而是回注或運回陸地集中處置或循環(huán)使用，首先泥漿鉆屑實現(xiàn)油分離，回收其中的油，進一步實現(xiàn)液固分離，液體回注，固體處置［4］。國內海洋石油工程中，泥漿實現(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，但仍然會對海洋環(huán)境產生影響［14-16］。

應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，首先對剩余的鉆井液回收再利用，提高循環(huán)使用率；無回收價值的廢鉆井液實行固液分離，廢水進入生產污水處理系統(tǒng)處理達標后排放，鉆屑及廢渣進一步處置［10］。鉆屑及廢渣等固體廢物處理的方法有簡單處理排放、深井回注、膠結固化填埋、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-產業(yè)化”發(fā)展鏈條，為廢棄鉆屑泥漿產業(yè)化做好技術儲備［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?；鹁嫒紵懦鰸鉄煟a生大量溫室氣體，特別是二氧化碳，對周圍海域環(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。

伴生氣的利用在國外已經(jīng)應用多年，國內也有不少應用案例［24-27］。伴生氣主要用于三個方面，一是作為燃料提供給油田發(fā)電機或熱介爐提供燃料，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，提高了原油產量，同時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及海管供給其它平臺或陸上終端，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低壓天然氣的回收項目［27］和壓入海底天然氣管網(wǎng)外輸?shù)牟澄髂下?lián)網(wǎng)供氣項目［24］；三是通過壓縮機增壓用作氣舉生產或者注氣保持油藏壓力，避免環(huán)境污染的同時提高油田采收率，為油田增產增效起到重要作用，旅大10-1油田就是利用天然氣回注作為氣舉動力［24］。

1.4 加速推廣新能源、新型試劑、新技術利用

海洋石油工程的地理位置特點決定了可以研究利用風能作為海上動力資源。風能是清潔能源，在海洋石油勘探開發(fā)過程中，利用風能提供能量，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、易降解化學添加劑替代毒性大的化學添加劑。近年來國內已開發(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添加劑，例如用無鉻木質素類稀釋劑替代鉻木質素類稀釋劑，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環(huán)境危害很大，若采用以植物油基為基礎的合成基鉆井液，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］。

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

1.5 不斷提高末端處理技術水平

在污染物無法做到無害化直接排放或資源化時，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污水，主要污染物質是油類，如何最大深度的處理生產污水，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，處理生產污水的主要設備是水力旋流器與氣浮裝置。水力旋流器已廣泛應用于海上生產污水處理，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，維修及安裝費用低，適合安裝在海上油氣開發(fā)設施上；處理效率高，不需要增壓設備，可處理含油量高達1000mg／L的生產污水，不用添加化學藥品，含油量可降低到15mg／L，最低可達1mg／L［28-29］。近年來，輕型水處理浮選裝置（CFU）逐步得到應用。它是一種沒有運動機件的多項（油／水／氣）高效分離裝置，通過氣浮選同時結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污水含油量為90～250mg／L，處理后生產污水含油量在10mg／L左右，且具有體積小，處理量大，操作方便等特點。

1.6 提升作業(yè)者環(huán)保意識和管理技術

海洋石油工程作業(yè)者要有環(huán)保危機意識，時刻緊記節(jié)能減排和海洋環(huán)境保護觀念，強化“末端治理”到“源頭控制”的理念。作業(yè)者應通過宣傳，開展應急演練，加強環(huán)保培訓和持證上崗等多種手段，不斷提升技術人員的環(huán)境保護意識。

作業(yè)者要不斷提高管理水平和技術，從管理環(huán)節(jié)減少內耗，從而達到節(jié)能減排、清潔生產的目的。作業(yè)者應逐步建立清潔生產指標體系，定期進行清潔生產內部審核［13］，不斷提高清潔生產水平；在海洋石油工程現(xiàn)場，實施垃圾分類回收，食品廢物粉碎后排海，工業(yè)垃圾定期送陸地處理；從細節(jié)入手減少“跑、冒滴、漏”；合理安排、調配供應船／守護船，提高運輸效率；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運海上油田探井測試井液、海上油田溢油應急響應與回收等功能，配備有專用的溢油監(jiān)測雷達，主動監(jiān)測海面溢油，采用兩側內置式收油機，收油能力強，反應速度快，徹底解決了海上測試井液接收和運輸問題，其正式投入使用實現(xiàn)了我國海上油田勘探開發(fā)“零排放”［30-31］。

2 清潔生產管理對策

2.1 開展清潔生產審核

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

建議推行海洋石油工程清潔生產審核制度，有效指導海洋石油工程清潔生產，全面評價生產全過程的運行管理現(xiàn)狀，掌握原材料、能源與產品、廢物和污染物的輸入輸出狀況；識別影響資源、能源的有效利用和造成廢物產生及制約生產效率的原因；掌握作業(yè)者從產品、原材料、技術工藝、生產運行管理以及廢物循環(huán)利用情況；以此提高作業(yè)管理者與廣大技術人員清潔生產意識，促進清潔生產在海洋石油工程的持續(xù)應用［13］。

開展清潔生產審核，就要建立清潔生產指標體系。清潔生產指標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）、采油及采氣生產等［19］。指標系統(tǒng)要盡量做到多量化，少定性，指標體系要分不同等級。在目前沒有專門的海洋石油工程清潔生產指標體系的情況下，可以參照陸地石油行業(yè)清潔生產指標體系［34］。

2.2 建立海洋石油動態(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)境敏感目標信息的海洋石油動態(tài)管理信息系統(tǒng)，為海洋石油工程環(huán)境保護、清潔生產管理、溢油應急決策等提供技術支撐。

海洋石油工程信息應涵蓋石油開發(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)場實現(xiàn)互聯(lián)互通。海洋環(huán)境狀況信息應涵蓋石油開發(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，水文動力狀況，氣象資料，實時接受重點油氣區(qū)遙感數(shù)據(jù)、浮標監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息。環(huán)境敏感目標信息應涵蓋海洋石油工程風險可能影響的海洋保護區(qū)、捕撈區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)、旅游區(qū)等環(huán)境敏感目標及其位置信息、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)測技術水平

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)污染物除包括生產水、生活污水、鉆井液和鉆屑、機艙污水、固體垃圾外，還包括海洋石油工程伴生天然氣，因此應全面開展放空氣體、火炬燃燒及發(fā)動機、鍋爐廢氣的監(jiān)測，以實現(xiàn)節(jié)能減排和保護海洋大氣。督促作業(yè)者安裝氣體流量計量和監(jiān)測裝置，選擇合適的煙道監(jiān)測儀器，例如固定式在線監(jiān)測儀和便攜式監(jiān)測儀［35］。

根據(jù)監(jiān)視監(jiān)測區(qū)域、對象和目的的不同，在現(xiàn)有海洋環(huán)境監(jiān)視監(jiān)測體系的基礎上，建立以衛(wèi)星遙感、航空遙感、船舶監(jiān)測、浮標、岸基平臺、視頻監(jiān)控和志愿者監(jiān)測為主要手段的立體化、實時化的海洋溢油監(jiān)視監(jiān)測系統(tǒng)，全面提高溢油的發(fā)現(xiàn)能力和響應速度，提高海洋溢油的監(jiān)測能力和應急處置能力。

2.4 有效管理海洋溢油應急資源

海洋溢油應急資源目前主要分布在各石油作業(yè)公司和海事部門。在應對船舶碰撞而導致的溢油時，主要依靠海事部門的應急資源處置；在應對海洋石油開發(fā)導致的溢油時，主要依靠當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，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，適合我國的地區(qū)溢油應急需要。但這是一個小區(qū)域性的組織，雖然有區(qū)內的合作，仍不能滿足大區(qū)域性的要求，因此應該有相應的組織機構和適當?shù)呐鋫洌?8］。

因此，有必要建立統(tǒng)一的海上溢油應急資源管理框架，在遇到海洋重大溢油時，可以調配分散在各部門的應急資源，提高處置效率。在此框架下，建立應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)公司的應急資源；建立應急指揮系統(tǒng)，與各作業(yè)公司實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，在應急狀態(tài)下能統(tǒng)一調配、協(xié)調分散的應急資源。

3 結束語

清潔生產是海洋石油工程污染防治的最佳模式，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。海洋石油工程清潔生產是海洋環(huán)境保護工作實現(xiàn)由末端控制轉向全過程控制的必由之路，對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）

國家海洋局公益性行業(yè)科研專項（201005012）。

蘭圣迎，2002年畢業(yè)于中國海洋大學海洋管理專業(yè)，碩士，高級工程師，現(xiàn)在國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心主要從事海洋環(huán)境監(jiān)測與評價工作。通信地址：廣東省廣州市新港西路155號南海環(huán)境監(jiān)測中心，510300