求一篇油气开采专业的论文

【专家解说】：油气开采过程中的环境保护措施 摘要：如何控制和减步钻井、采油等作业过程中对环境的危害，一直是国内外众多科学隶所研究的问题。介绍了一种从根本上解决和根除钻井、采油过程中对环境污染的油气田环境污染保护措施和各种废钻井液、钻屑、钻井废水及采油污水的处理方法。关键词：保护措施  油气田  环境污染 从地下开采出的原油含水和杂质是客观现实.把原油脱出的水通常称为油田含油污水. 大量常规油气井的含水率上升、含油气率下降、排污处理困难且费用昂贵，致使生产成本不断上涨。如在四川气井产水污水处理和排放问题尤为突出，一般油气井采用的是“油气水混采—地面分离—污水处理—污水回工艺”，其中污水处理费达20～30元/m<'3>，川西北矿区气井平均采水量60～80m<'3>/d。污水油田含油污水若不及时处理、利用、任意排放将会给人们生活和生产带来严重的灾害,因此需把油田污水处理达标后再利用. 但油田污水处理费用占成本30℅左右。为此，可采用“油气水井下分离采出油气—井下污水回注—地面油气分输的井下闭路开采工艺”。该工艺由于井下生产压差增大，可提高油气产量20℅～25℅；由于改善了设备工作条件，可减少设备费用近一倍左右；由于采用了新型双通道螺旋分离器对油气水井下分离可降低污水处理费用50℅～60℅，且有效地避免了水环境污染。通过分析污水处理系统存在的滤罐、沉降罐、加药工艺等问题,结合相关水质改善措施、物理杀菌试验情况,提出加强对水质重要性的认识、完善工艺技术、强化管理是提高水质的关键措施。     在过去的几十年里，我国石油工业取得了举世瞩目的成就，形成了勘探、钻井、采油、集输、加工等完整的产业链。由于石油工业涉及的施工类型多、工艺复杂、工序差别大，其污染具有地域分布广阔性、点源分布高度分散性、面污染源分布区域性的特征，不同工艺环节污染物组成性质、产生量等差异大。本书以“关注来源、侧重应用”为指导思想，以石油行业污染物的产生原因、特点及其危害为基点，系统阐述了石油工业主要工艺环节产生的污染物性质及治理技术。 近年来,石油开采开发向海洋领域扩展,海洋环境保护制度也越来越规范,全球几起重大海洋石油污染事故造成巨大的严重后果,在石油开发钻井中,一切着眼现场管理,制定环境保护措施,来加强海洋的环境保护.      第一部分     石油工业简介石油工业是从事石油勘探、石油开发和石油加工的能源和基础原材料的生产部门。就生产而言，石油工业由两大部分构成，即石油勘探与开发、石油炼制与石油化学。前者称为石油工业的上游，后者称为石油工业的下游。一般说来，石油工业是一个高风险、高投入和技术密集型行业，涉及油气地质开发、应用地球物理、地球物理测井、钻井工程、油气田开发、石油加工、海洋石油、油气集输、石油钻采机械与设备、油田化学近十大学科200多个专业方向。 一·中国石油工业发展中国石油，天然气的开发利用,是一项新兴而古老的事业。它成为中国现代能源生产的一个重要工业部门,是新中国建立以后的事情，而中国发现和利用石油和天然气技术的历史却可追蒴到两千年以前，并且在技术上曾经创造过光辉的成就。中国近代石油工业萌芽于十九世纪中叶，经过了多年的艰苦历程，直到新中国建立前夕，它的基础仍然极其薄弱。回顾这一历史过程，将有利于认识当代中国石油工业的崛起。我们可以分五个部分介绍中国石油工业发展概况，其中不乏许多珍贵的历史照片和资料。1．   石油工业的恢复与发展从玉门油矿解放后，我军代表康世恩动员广大职工，积极恢复和发展生产。刚刚获得解放的石油工人以主人翁的姿态，迅速投入战斗。在生产建设中，被称为“冬青树”的钻井队长郭孟和，屡建功勋，是老一辈石油工人的优秀代表。为创建新中国的石油工业，1952年8月，毛泽东主席命令将中国人民解放军第19军第57师转业为石油工程第一师。以师长张复振，政委张文彬为首的全体指战员从此成为石油产业的一支生力军，为建设一支具有严格组织纪律，高度献身精神的石油产业大军，打下了良好的基础。东北地区的几个人造油厂在设备，材料，技术人员严重缺乏的情况下，依靠技术人员和老工人，仅用两年半的时间，就恢复了抚顺，桦甸，锦州等几个主要人造油厂的生产。 经过三年恢复，到1952年底，全国原油产量达到43.5万吨，为1949年的3.6倍，为旧中国最高年产量的1.3倍。其中天然油19.54万吨，占原油总产量的45%，人造油24万吨，占55%。生产汽，煤，柴，润四大类油品25.9万吨，比1949年提高6倍多。 玉门油矿是第一个五年计划期间石油工业建设的重点。为了加强勘探，广泛采用“五一”型地震仪和“重钻压，大排量”钻井等新技术，先后发现了石油沟，白杨河，鸭儿峡油田。老君庙油田也开始扩大了含油面积，并开始按科学程序进行全面开发，采取注水和一系列井下作业等措施。到1959年玉门油矿已建成一个包括地质，钻井,开发，炼油，机械，科研,教育等在内的初具规模的天然气石油工业基地。当年生产原油140.5万吨,占全国原油产量的50.9%。玉门油田在开发建设中取得的丰富经验，为当时和以后全国石油工业的发展，提供了重要借鉴。他们立足发展自己,放眼全国,哪里有石油就到哪里去战斗,形成了著名的"玉门风格", 为发展石油工业立下了不可磨灭的功绩。正象著名诗人立季赞诵的那样:“苏联有巴库，中国有玉门，凡有石油处，就有玉门人”。 照第一个五年计划的部署,石油勘探首先在我国西北地区展开。1955年10月，克拉玛依第一口井--克1井喷油。当时一些苏联地质专家对能否找到有开采价值的油田，曾有不同的看法。石油工业部在总结这一地区前段勘探经验教训的基础上;从1956年开始，调整勘探部署，集中力量在大盆地和地台上进行区域勘探，在康世恩同志主持下,把重点从准葛尔盆地南缘的山前蚴陷转向西北缘,当年就拿下了一定面积，很快就探明了克拉玛依油田，实现了新中国成立后石油勘探上的第一个突破。克拉玛依油田的开发建设，有力地支援了建国初期的经济建设。1958年，青海石油勘探局在地质部发现冷湖构造带的基础上，在冷湖5号构造上打出了日产800吨的高产油井，并相继探明了冷湖5号，4号，3号油田。在四川，发现了东起重庆，西至自贡，南达叙水的天然气区。1958年石油部组织川中会战,发现南充，桂花等7个油田，结束了西南地区不产石油的历史。 到50年代末，全国已初步形成玉门,新疆,青海,四川4个石油天然气基地。1959年，全国原油产量达到373.3万吨。其中4个基地共产原油276.3万吨，占全国原油总产量的73.9%，四川天然气产量从1957年的6000多万立方米提高到2.5亿立方米。炼油工业在十分薄弱的基础上，先后扩建，新建了上海，克拉玛依，冷湖，兰州，大连等8个年加工能力为10-100万吨的炼油厂。1959年生产汽，煤，柴，润四大类油品234.9万吨，主要石油产品自给率达到40.6%.2。 历史性转变从1955年起，地质部和石油部分工配合,先后在华北平原与松辽盆地展开了全面综合地质调查。 根据中央批示，1960年3月，一场关系石油工业命运的大规模的石油会战，在大庆揭开了序幕。国务院有关部,委和省,市给予大力支持。中央军委抽调3万多名复转官兵参加会战。全国有5000多家工厂企业为大庆生产机电产品和设备，200个科研设计单位在技术上支援会战，石油系统37个厂矿院校的精兵强将和大批物资陆续集中大庆，石油部部长余秋里，副部长李人俊,周文龙，孙敬文，康世恩也亲临现场指挥会战。大庆石油会战是在困难的时候，困难的地区，困难的条件下展开的。当时，由于“大跃进”和“反右倾”错误造成的危害，加上自然灾害和外援的中断,国家能拿出的投资很少。4万多人，几十万吨设备,一下子拥到大草原上,生产，生活都出现了问题。特别是开发建设这样的大油田，我们没有经验，国外的经验又不能照搬。面对这种情况，会战党组织的第一个决定，就是号召从领导干部到全体职工,认真学习毛泽东同志的《实践论》和《矛盾论》。以"两论"为指针，开发建设好大油田。1205钻井队队长王进喜，就是当时这种精神和品格的代表人物。会战领导总结了过去的经验教训，指出石油工作者的岗位在地下，对象是油层。必须以“两论”为指针，一是要求在勘探，开发的整个过程中，必须取全取准20项资料，72项数据；二是很抓科学实验，开辟开发实验区,进行10种开发方法的试验；三是抓综合研究和技术攻关，解决了一系列重大技术课题。从而编制了科学的油田开发方案，独创了符合大庆特点的原油集输工艺流程。1963年,全国原油产量达到648万吨,同年12月，敬爱的周恩来总理在第二次全国人民代表大会第四次会议上庄严宣布，中国需要的石油，现在已经可以基本自给,中国人民使用"洋油"的时代，即将一去不复返了大庆油田的开发,原油产量的急剧增长,需要炼油工业同步发展。到1965年止，提前实现了我国油品自给。3．新的崛起   在大庆石油会战取得决定性胜利以后，为继续加强我国东部地区的勘探，石油勘探队伍开始进入渤海湾地区。1964年，经中央批准在天津以南，山东东营以北的沿海地带，开展了华北石油会战。到1965年，在山东探明了胜利油田，拿下了83.8万吨的原油年产量。在天津拿下了大港油田。胜利油田到70年代达到原油产量增长最快的高峰期，年产量从1966年的130多万吨，提高到1978年的近2000万吨,成为我国仅次于大庆的第二大油田。到1978年，全国原油年加工能力已达9291万吨，基本上与我国原油生产规模相适应，当年实际加工原油7069万吨，生产四大类油品3352万吨，品种达656种。从1966年到1978年的13年中，原油产量以每年递增18.6%的速度增长，年产量突破了1亿吨,原油加工能力增长5倍多，保证了国家的需要,缓和了能源供应的紧张局面。从1973年起，我国还开始对日本等国出口原油，为国家换取了大量外汇。4.       石油工业进入新的发展时期（1979年至今)   1978年12月，中国共产党第十一届三中全会作出了从1979年起，把全党工作重点转移到社会主义现代化建设上来的战略决策，条条战线都出现了前所未有的大好形势。石油战线的广大职工经过艰苦努力，战胜了十年动乱带来的严重困难，石油工业从此进入了一个新的发展时期。 自七十年代以来，我国石油工业生产发展迅速,到1978年突破了1亿吨。此后，原由产量一度下滑。针对这种情况，为了解决石油勘探，开发资金不足的困难,中央决定首先在石油全行业实行1亿吨原由产量包干的重大决策,以及开放搞活的措施。这一决策迅速受到效果,全国原油产量从1982年起,逐年增长，到1985年达到1.25亿吨,为世界第六位。  为了多元发展我国的石油工业,我国于1982年成立了中国海洋石油总公司，1983年7月，中国石油化工总公司成立。中国第三家国有石油公司---中国新星石油有限责任公司也于1997年1月成立。至此，我国石油石化工业形成了四家公司团结协作，共同发展的新格局。 “八五”期间，为了适应国民经济快速发展对能源的新的更高的要求,国家决定，石油工业实施“稳定东部,发展西部”的发展战略。西部油气田的探明与开发，必将对我国石油工业发展产生深远的影响。5.       中国石油工业现状在1998年7月1日，中国石油天然气总公司与中国石油化工总公司重组，成立中国石油天然气集团公司与中国石油化工集团公司。后来再次重组，将中国石油天然气总公司与中国石油化工总公司重组为中国石油天然气集团公司和中国石化集团公司及中国海洋石油总公司和陕西延长石油集团公司。       第二部分  油气开采过程中对环境的污染（1）   石油勘探过程中对环境的污染      石油工业在带动当地经济发展的同时,也带来了水环境污染问题。对环境的污染问题很严重，地震勘探对自然环境和社会环境的影响主要包括：一、水污染方面 工区施工人员生活污水、洗车污水的排放；爆炸对地表水、地下水的污染。       二、大气污染方面   汽车、发电机尾气污染；爆炸气体污染。       三、固体废弃物污染方面   测量使用的木桩、小旗等标志；建筑材料、设备维修废弃的零部件以及炉渣；废记录纸和包装材料；剩余的食品等。       四、噪声及振动污染方面   车辆、发电机及爆炸噪声；可控震源的振动。       五、生态破坏方面   施工作业车辆、爆炸对地表（土壤）、植被的破坏和对野生动物的影响；开辟测线对植被（特别是树木）的破坏；爆炸或可控震源对地下或地表设施的影响；施工对古遗迹的影响。      六、有害液体污染方面   燃油、品种油泄漏对生态的污染；溶剂、防冻液等化学溶剂泄漏对生态的污染。      七、对当地民族风俗和宗教信仰的影响。由此可见，石油地震勘探对环境的破坏是多方面的，今后随着我国经济的持续快速发展，决定了我国油气资源的需求将与日俱增，必将会加快勘探步伐，扩大勘探范围，从理论上讲，整个国土面积都是勘探对象，每个地区都将至少被勘探一次。有的地区还可能会被反复勘探多次。在各勘探工区，随着人员、设备进场，机具和车辆维修，油类泄漏，废旧零件丢弃，生活垃圾排放，大小型进口越野车纵横奔驰，上万口炮眼井的施钻和爆炸必将造成生态环境严重污染。（2）钻井工程中产生的环境污染石油钻井废弃物 (废钻井液、钻井废水 )引起环境污染，。在钻井过程中,钻井液通过井下循环由井口排出,经过振动筛进行初级固液分离后,将地层中携带出的废弃固体物排入沉砂池。液体部分经过除砂器、除泥器进行二级固液分离后,其中的固相残留物进入沉砂池等待处理,而经过二级分离后的钻井液通过性能调整后重新进入井下循环。通常情况下 ,石油钻井作业过程中产生的废弃物以钻井废水和废弃钻井液居多 ,遇有特殊作业可能产生少量的有毒废弃流体 ,如有机烃、酸液、高盐流体等。由于这部分废弃流体在废弃物总量中仅占很少部分 ,一般≤ 5 % ,现场大多将其排往废浆储池。钻井完井后的废弃物不仅仅是工程流体及井场污水,还有与这些液体接触过的被污染物,如钻屑、土壤等，会严重污染环境。 （3）采油工程中产生的环境污染采油污水是石油工业中的重点污染源之一。在油田开发过程中 ,油井采出液经油气集输系统的脱水转油站进行脱水 ,油水分离后产生大量的含油污水 ,称为“油田采出水”或“油田产出水” ,又称“采油污水”。采油污水是石油工业中产量最大的污水 ,约占油田开发所产出污水总量的 90 %以上。油田的采油废水是指从地层中随原油一起开采出来的废水。这部分废水不仅含有原油,而且溶入了地层中的各种盐类和矿物质杂质以及原油脱水与集输工程中加入的各类化学药剂,其水质成分十分复杂。国内油田的采油污水绝大部分经处理后用于油田注水,但由于种种原因,还有一部分采油污水不能回注。这部分水外排至环境中,对环境产生一定的影响。三次采油污水是伴随三次采油技术的应用而产生的新型污水,目前已成为油田采油污水处理的难点和相关领域研究的热点。三采技术是油田未来最重要的采油技术，是用化学的物质开采出更多的石油的方法，目前，国内如大庆油田、胜利油田、长庆油田、新疆油田等都普遍使用了三次采油技术提高石油采收率。然而，随着推广，油田采出水的处理难度也越来越大，石油三采中的高含油污水不仅造成地面设施的非正常运转、地层堵塞、环境污染，还使大量的原油重新注回地下，造成巨大浪费。三次采油是最前沿的方法，利用物理和化学等手段，采收率提高10%左右二次采油是世界上最广泛的方法，注入水或气等，采收率约25~40%左右采出液特点：采出液是由聚合物溶液、乳状液和细微颗粒悬浮液组成的复杂体系。采出液在表面活性剂、碱、聚合物、粘土颗粒和原油中的沥青质、胶质、蜡组分的共同作用下，可形成W/O、O/W或w/o/w多重乳状液。由于上述物质均可吸附在油水界面上并形成复杂结构，导致乳状液十分稳定，难以进行有效的油水分离。此外，由于碱与岩石、粘土的离子交换及相互作用，大量微小颗粒均匀分散在水中。在表面活性剂和界面活性物质的作用下，使其表面特性发生变化，聚合物增粘使水的悬浮作用增强，导致悬浮液性质复杂稳定，难以固液分离。三元复合驱尚处在推广阶段，大部分采出液经处理后须回注地下，实现油田污水的循环使用。因此，对油田的废水水质提出很高的要求，必须达标后回注和排放。采油废水中石油类污染物严重污染生态环境。（4）   油气集输中产生的环境污染油气集输过程中会造成环境污染的环节主要是油气泄漏和污水外排。水是自然环境组成要素,也是人们生存不可缺少的基本条件。世界文明的发祥地大都有河流相伴,就说明了这个问题。然而,随着生产的发展,水污染问题日趋严重,已经成为社会面临的重大环境污染问题。目前,全世界有近二十亿人没有喝到干净的水,而单单在中国就有三亿就连河水都没有干净的。污染物进入河流后,首先发生混合,稀释,挥发,扩散,沉淀等物理作用,其次可能发生化学反应,使污染物的存在形态发生变化,浓度降低。输油管道施工将会对地表植被、土壤、河流等沿线区域造成明显的破坏或不利的影响。由于其距离自然保护区较近，虽然不占用保护区，但施工时对自然保护区将产生间接的不利影响，一是临时用地的变更可能选择在距离保护区更近的区域，二是施工活动对林内野生动物的干扰，三是使保护区外围地带的生态环境变差。海上石油污染使大量海鸟鱼虫因食用石油死亡，或者因大量石油覆盖海洋表面，导致海洋生物窒息死亡，海洋植物无法进行光合作用，最终部分区域食物链断落，破坏生态平衡。石油污染海洋,会给污染区域的生物带来灭顶之灾。皮丧失防水个保温性能,或因堵塞呼吸和感觉器官而大量死亡。油膜和油块能粘住大量鱼卵和幼鱼,并阻碍海藻的光和作用,底栖的动物则还要受沉降到海底的石油的影响。石油在氧化过程中,因大量消耗水中的溶解氧,也会间接的对生物造成危害。  第三部分   油气开采过程中采取的环境保护措施环境保护是人类为解决现实的或潜在的环境问题，协调人类与环境的关系，保障经济社会的持续发展而采取的各种行动的总称。其方法和手段有工程技术的、行政管理的，也有法律的、经济的、宣传教育的等。像一个油气田，小的只有几个平方千米（像我国最老的油田之一玉门油田），大的有几千平方千米（像我国最大的大庆油田），而且集中了许多油气田的大油气区（像俄罗斯的西西伯利亚油气区）往往有上万平方千米。在这些区域内，每日每时进行的勘探、钻井、采油、石油天然气的集输、石油天然气炼制加工等作业，随时都会污染周围的环境。油气田产生的环境污染或要进行监测的内容大体上包括：（1）各种生产作业过程中的环境问题，例如在勘探过程中进行地震勘测，往往要在作业区进行人工爆炸；在钻井过程中要破坏地表、排放钻井液、钻屑；在对井下地层性质进行测定（测井）时往往要使用有强烈辐射作用的中子源、伽马源等。这些问题可以归结为对整个油气田所进行的全部生产作业过程的监控，即对作业设备所在区域和作业对环境影响的监控。 　（2）油气田在生产过程中气体（井口和集输管线泄漏的天然气等油田伴生气、石油炼制加工的尾气等）的排放。 （3）油气田生产过程中废水或废液的排放，主要是井口和管线泄漏油、落地油、采油和洗井的污水、钻井液等。油气田废水和废液中主要的污染物是含油污染物。 （4）油气田生产过程中排放的固体污染物，例如钻井的钻屑，废弃的钻井、采油机械设备，油气田上各种工厂的固体垃圾等。 （5）油气田上由于工业生产产生的噪声污染、放射性污染的平均和瞬时水平。 （6）发生井喷、大量漏油和其他严重污染事故的现场认定和处理情况。油气田的环境污染的特点首先是污染源分布广阔、分散，在一个油田上往往有成千上万口井，每口井都可能是污染源。另外，在油气田上，有勘探、钻井、采油、油气集输、炼制加工等多种工业过程，这些星罗棋布的作业点也都可能是污染源。     如果与燃煤的火力发电厂的污染物排放的连续性相比，油气田的污染物排放往往是“随意”的，例如，钻井液和污水的排放只是在钻井作业期间发生；采油污水的排放也是间歇的，即隔一段时间集中排放一次。油气田的污染物有的是生产过程中正常产生的，如采油污水、炼油装置的尾气等。但同时也有大量的污染物排放是由于事故所致，例如，井喷和输油管线的泄漏。     石油工业是耗水量大的部门，因此废水、废液的排放量巨大。像大庆这样的大油田一年仅在采油作业上就用水十几亿吨；我国的炼油企业平均每加工1吨原油要消耗3.41吨水，每年加工1亿多吨原油就要用水3~4亿吨。但是，我国石油工业的废水利用率还是相当高的，大庆油田的采油污水处理后几乎全部回注入地下。石油化工企业污水回收利用率已经在30%以上，预计2005年能达到60%。目前全国各油田污水经处理后大部分用于回注，剩余部分也都经过达标处理后排放，有效地保护了环境。因此提出循环经济理论的油气开采企业环境污染治理模式在党中央提出科学发展观和构建社会主义和谐社会的背景下，发展循环经济，建设生态文明是建设资源节约型、环境友好型社会的重要途径。文章针对油气开采企业在勘探开发作业中形成的环境污染问题及其传统污染治理模式中存在的缺陷，从循环经济思想理论出发，综合运用生态学、系统科学等理论，提出了一种以油气开采企业为主体、全社会参与的环境污染治理新模式在人类社会发展进程中，工业文明给人类带来了巨大的物质财富，但其负面作用也日益显现。温室效应与全球气候变暖、生物多样性锐减与系统功能退化、资源枯竭与环境污染等全球性气候问题、生态问题、资源环境问题已经成为人类文明进步的巨大障碍循环经济是国际社会在寻求解决资源、环境与经济增长之间矛盾的过程中，探索出来的一种按照自然生态物质循环方式运行的经济发展模式。这种新的发展模式最大的特征是物质的循环、高效利用和环境友好的发展模式，即“节能、减污、增效”的新型经济发展模式发展循环经济的基本要求由于循环经济可以有效减少治污成本，形成新的经济增长点，比单纯的污染治理方式更具有可持续性，所以，近年来，循环经济成为我国经济社会发展中关注的一个焦点，全国人大已经颁布发展循环经济的法律法规，我国未来经济发展方式将逐步向循环经济模式靠拢。发展循环经济要求综合运用生态学、生态经济学以及可持续发展理论、系统科学、系统工程和超循环理论，宏观上把自然、经济、社会在运作过程中当成整体的良性循环来处理，微观上企业和产业链上要形成一种循环的、物质闭环流动的经济模式。发展循环经济要充分遵循“减量化、资源化、再利用、再组织、再思考”的“5R”。因此，把建设资源节约型和环境友好型社会确定为国民经济与社会发展中长期规划的一项战略任务。作为国有特大型能源企业，油气开采企业承担着重要的经济责任、政治责任和社会责任。