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1 附 件 6 陆 上 石 油 天 然 气 开 采 工 业 污 染 物 排 放 标 准 ( 征 求 意 见 稿 ) 编 制 说 明 中 国 石 油 集 团 安 全 环 保 技 术 研 究 院 中 国 石 油 西 南 油 气 田 分 公 司 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 环 境 工 程 研 究 开 发 中 心 二 〇 一 四 年 九 月

2 项 目 主 管 部 门 : 环 境 保 护 部 科 技 标 准 司 项 目 技 术 管 理 人 : 环 境 保 护 部 标 准 所 : 王 宗 爽 张 国 宁 项 目 承 担 单 位 : 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 标 准 主 编 单 位 及 主 要 编 制 人 员 : 中 国 石 油 集 团 安 全 环 保 技 术 研 究 院 : 梁 林 佐 江 敏 宋 文 娟 范 巍 丁 毅 王 嘉 麟 中 国 石 油 天 然 气 股 份 有 限 公 司 西 南 油 气 田 分 公 司 : 涂 善 斌 温 崇 荣 李 金 金 朱 荣 海 陈 胜 永 范 锐 常 宏 岗 向 启 贵 翁 邦 华 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 环 境 工 程 研 究 开 发 中 心 : 赵 朝 成 I

3 目 次 1 项 目 背 景 任 务 来 源 工 作 过 程 行 业 概 况 行 业 在 我 国 的 发 展 概 况 行 业 在 其 他 国 家 和 地 区 发 展 概 况 标 准 制 订 的 必 要 性 分 析 国 家 及 行 业 相 关 要 求 行 业 发 展 带 来 的 主 要 环 境 问 题 现 行 环 保 标 准 存 在 的 主 要 问 题 行 业 产 排 污 情 况 及 污 染 控 制 技 术 分 析 工 艺 过 程 简 介 污 染 源 分 析 废 水 污 染 控 制 技 术 分 析 废 气 污 染 控 制 技 术 分 析 行 业 清 洁 生 产 和 污 染 防 治 技 术 的 最 新 进 展 污 染 物 排 放 现 状 评 价 行 业 特 征 污 染 物 环 境 影 响 分 析 石 油 类 的 环 境 影 响 挥 发 酚 的 环 境 影 响 硫 化 物 的 环 境 影 响 氨 氮 的 环 境 影 响 标 准 主 要 技 术 内 容 标 准 结 构 框 架 标 准 适 用 范 围 术 语 和 定 义 污 染 物 项 目 选 择 废 水 污 染 物 排 放 限 值 的 确 定 废 气 污 染 物 排 放 限 值 的 确 定 污 染 物 监 测 要 求 与 国 内 外 相 关 标 准 或 技 术 法 规 的 水 平 对 比 分 析 废 水 污 染 物 排 放 控 制 天 然 气 净 化 厂 大 气 污 染 物 排 放 控 制 实 施 本 标 准 的 环 境 效 益 及 技 术 经 济 分 析 实 施 废 水 污 染 物 排 放 标 准 的 环 境 效 益 及 技 术 经 济 分 析 实 施 废 气 污 染 物 排 放 标 准 的 环 境 效 益 及 技 术 经 济 分 析...59 I

4 1 项 目 背 景 1.1 任 务 来 源 国 家 环 境 保 护 总 局 于 2002 年 以 环 办 [2002]62 号 文 关 于 下 达 2002 年 度 第 一 批 国 家 环 境 标 准 制 ( 修 ) 订 项 目 计 划 的 通 知, 下 达 了 石 油 天 然 气 开 采 工 业 污 染 物 排 放 标 准 的 制 订 任 务 ; 以 环 函 [1999]48 号 文 下 达 了 天 然 气 净 化 厂 大 气 污 染 物 排 放 标 准 制 订 任 务 1.2 工 作 过 程 中 国 石 油 天 然 气 集 团 对 行 业 环 境 标 准 的 制 订 工 作 高 度 重 视, 在 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 2002 年 安 全 生 产 委 员 会 会 议 纪 要 ( 中 油 质 安 字 [2002]114 号 文 ) 中 提 出, 由 安 全 环 保 部 牵 头, 依 照 国 际 石 油 公 司 管 理 惯 例, 组 织 制 订 石 油 生 产 相 关 环 境 管 理 规 范 和 标 准 由 安 全 环 保 部 组 织 中 国 石 油 集 团 安 全 环 保 技 术 研 究 院 中 国 石 油 天 然 气 股 份 有 限 公 司 西 南 油 气 田 分 公 司 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 环 境 工 程 研 究 开 发 中 心 ( 中 国 石 油 大 学 ( 华 东 )) 等 单 位 专 门 成 立 标 准 制 订 小 组, 开 展 了 标 准 的 研 究 与 制 订 工 作 在 经 过 大 量 调 研 的 基 础 上, 标 准 编 制 组 于 2004 年 1 月 编 制 形 成 了 标 准 制 订 实 施 方 案 及 标 准 框 架 2004 年 4 月 5 日, 原 国 家 环 保 总 局 科 技 标 准 司 在 北 京 主 持 召 开 了 石 油 天 然 气 开 采 工 业 污 染 物 排 放 标 准 制 订 实 施 方 案 及 标 准 框 架 讨 论 会 新 疆 维 吾 尔 自 治 区 环 保 局 辽 宁 省 环 保 局 陕 西 省 环 保 局 中 国 环 境 科 学 研 究 院 标 准 所 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 中 国 石 油 化 工 集 团 公 司 中 国 海 洋 石 油 总 公 司 中 国 石 油 天 然 气 股 份 有 限 公 司 等 21 个 单 位 的 代 表 和 专 家 共 30 余 人 参 加 了 会 议 会 议 形 成 的 纪 要 认 为 : 标 准 制 订 实 施 方 案 所 提 出 的 编 制 原 则 正 确, 设 置 的 指 标 体 系 完 善, 并 有 所 创 新, 技 术 路 线 合 理, 方 案 基 本 可 行, 可 作 为 进 一 步 开 展 标 准 起 草 工 作 的 依 据 所 提 出 的 标 准 框 架 体 现 了 行 业 特 点, 突 出 了 行 业 特 征 环 境 影 响 因 素, 提 高 了 排 放 标 准 的 行 业 针 对 性 和 可 操 作 性 ; 较 合 理 地 考 虑 了 不 同 区 域 的 环 境 特 点 和 环 境 承 载 能 力 鉴 于 海 洋 石 油 勘 探 开 发 工 业 污 染 物 排 放 标 准 已 完 成 制 ( 修 ) 订, 发 布 并 实 施 了 海 洋 石 油 勘 探 开 发 污 染 物 排 放 浓 度 限 值 (GB ), 本 标 准 仅 对 陆 上 石 1

5 油 天 然 气 开 采 工 业 污 染 物 排 放 提 出 控 制 要 求 2008 年 10 月, 环 境 保 护 部 委 托 中 国 环 境 科 学 研 究 院 ( 环 境 保 护 部 标 准 所 ) 与 中 国 石 油 集 团 安 全 环 保 技 术 研 究 院 签 订 了 环 境 标 准 制 修 订 项 目 ( 陆 上 石 油 天 然 气 开 采 工 业 水 污 染 物 排 放 标 准 ) 技 术 合 作 合 同 标 准 编 制 单 位 按 照 上 述 合 同 要 求, 于 2009 年 完 成 了 标 准 初 稿, 经 环 境 保 护 部 标 准 所 几 经 审 查, 又 先 后 形 成 了 5 版 修 改 稿 标 准 制 订 单 位 在 开 展 了 下 列 工 作 后, 编 制 形 成 目 前 的 标 准 征 求 意 见 稿 (1) 国 内 外 相 关 文 献, 包 括 环 境 保 护 法 律 法 规 污 染 防 治 技 术 政 策 和 标 准 的 现 况 及 发 展 情 况 调 研 ; 美 国 加 拿 大 世 界 银 行 等 国 家 和 组 织 的 石 油 天 然 气 开 采 污 染 物 排 放 标 准 研 究 ; (2) 国 内 典 型 企 业 ( 中 国 石 油 天 然 气 集 团 和 中 国 石 化 集 团 所 属 的 大 庆 油 田 新 疆 油 田 胜 利 油 田 辽 河 油 田 西 南 油 气 田 长 庆 油 田 塔 里 木 油 田 普 光 气 田 江 苏 油 田 等 ) 水 污 染 源 产 排 污 情 况 调 查 与 分 析 ; (3) 国 内 典 型 企 业 污 染 防 治 措 施 及 污 染 物 排 放 现 状 调 研, 包 括 勘 探 钻 井 井 下 作 业 采 油 ( 气 ) 及 油 气 集 输 等 全 过 程 的 清 洁 生 产 技 术 和 最 佳 污 染 控 制 技 术 分 析 ; (4) 研 究 制 订 了 石 油 天 然 气 开 采 工 业 污 染 防 治 技 术 政 策 ( 环 境 保 护 部 以 2012 年 第 18 号 公 告 发 布 ) 2 行 业 概 况 石 油 天 然 气 开 采, 即 指 石 油 和 天 然 气 勘 探 开 发, 包 括 油 气 田 的 勘 探 钻 井 井 下 作 业 采 油 ( 气 ) 油 气 集 输 与 油 气 处 理, 以 及 相 应 的 辅 助 生 产 过 程 石 油 是 一 种 战 略 商 品, 关 乎 一 个 国 家 的 经 济 和 政 治 安 全 2.1 行 业 在 我 国 的 发 展 概 况 石 油 天 然 气 作 为 重 要 的 一 次 能 源, 是 中 国 国 民 经 济 发 展 的 重 要 支 柱 产 业 目 前, 中 国 在 石 油 天 然 气 开 采 领 域, 由 国 土 资 源 部 依 据 中 华 人 民 共 和 国 矿 产 资 源 法 管 理 中 国 境 内 包 括 领 海 石 油 资 源 的 勘 探 与 开 采, 颁 发 勘 探 和 开 采 许 可 证 ; 许 可 证 的 申 请 人 必 须 为 国 务 院 批 准 的 可 从 事 石 油 和 天 然 气 勘 探 与 开 采 的 公 司 ; 依 照 中 华 人 民 共 和 国 矿 产 资 源 法 和 国 务 院 有 关 规 定, 对 没 有 采 矿 许 可 证 的 采 油 场 点 一 律 予 以 取 缔 2

6 中 国 从 事 陆 上 石 油 天 然 气 开 采 的 企 业 主 要 为 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 中 国 石 油 化 工 集 团 公 司 两 大 国 有 公 司 及 陕 西 延 长 石 油 ( 集 团 ) 有 限 责 任 公 司 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 有 大 庆 吉 林 辽 河 华 北 大 港 冀 东 新 疆 塔 里 木 吐 哈 玉 门 青 海 长 庆 西 南 南 方 浙 江 等 地 区 公 司 ; 中 国 石 油 化 工 集 团 公 司 有 胜 利 中 原 河 南 江 汉 江 苏 西 北 华 东 东 北 华 北 上 海 南 方 西 北 北 方 等 地 区 公 司 ; 陕 西 延 长 石 油 ( 集 团 ) 有 限 责 任 公 司 企 业 主 要 位 于 延 安 市 企 业 分 布 如 图 2-1 截 至 2010 年 底, 中 国 累 计 探 明 石 油 地 质 储 量 314 亿 吨 剩 余 技 术 可 采 储 量 32 亿 吨 剩 余 经 济 可 采 储 量 24 亿 吨 中 国 石 油 集 团 拥 有 的 石 油 剩 余 技 术 可 采 储 量 和 剩 余 经 济 可 采 储 量 均 超 过 全 国 总 量 的 65%; 中 国 石 油 大 庆 油 田 原 油 剩 余 探 明 技 术 储 量 占 全 国 总 量 的 22.6%, 居 三 大 国 有 公 司 各 地 区 公 司 之 首 ; 中 国 石 化 胜 利 油 田 居 第 二 位, 占 全 国 总 量 的 13.4% 原 油 剩 余 可 采 储 量 主 要 分 布 在 渤 海 湾 盆 地 松 辽 盆 地 鄂 尔 多 斯 盆 地 渤 海 海 域 准 噶 尔 盆 地 和 塔 里 木 盆 地 截 至 2010 年 底, 中 国 累 计 探 明 天 然 气 地 质 储 量 9.1 万 亿 m 3 剩 余 技 术 可 采 储 量 3.8 万 亿 m 3 剩 余 经 济 可 采 储 量 2.7 万 亿 m 3 陆 上 天 然 气 主 要 赋 存 于 西 部 的 鄂 尔 多 斯 四 川 和 塔 里 木 盆 地 3

7 新 疆 油 田 大 庆 油 田 吉 林 油 田 吐 哈 油 田 塔 里 木 油 田 西 北 油 田 玉 门 油 田 辽 河 油 田 冀 东 油 田 青 海 油 田 陕 西 延 长 油 矿 华 北 油 田 中 原 油 田 大 港 油 田 胜 利 油 田 西 南 油 气 田 西 南 油 气 田 长 庆 油 田 河 南 油 田 江 汉 油 田 江 苏 油 田 浙 江 油 田 中 国 石 油 集 团 油 气 田 企 业 中 国 石 化 集 团 油 气 田 企 业 南 方 油 田 图 2-1 中 国 主 要 陆 上 油 气 田 企 业 分 布 当 前, 中 国 仍 然 处 于 油 气 资 源 短 缺 对 外 依 存 度 继 续 增 加 的 态 势 2010 年, 中 国 的 石 油 产 量 为 2.03 亿 吨 ( 其 中 陆 上 近 1.48 亿 吨, 占 80%), 当 年 表 观 消 费 量 4.55 亿 吨, 净 进 口 量 2.36 亿 吨, 进 口 依 存 度 达 到 52%;2010 年 中 国 天 然 气 产 量 为 943 亿 m 3 ( 其 中 陆 上 占 92%), 净 进 口 量 978 亿 m 3 ; 到 2015 年, 我 国 原 油 产 量 预 计 维 持 在 2 亿 t/a, 天 然 气 产 量 有 望 达 到 1850 亿 立 方 米 ; 到 2030 年, 预 计 中 国 石 油 产 量 保 持 在 2 亿 吨, 天 然 气 产 量 达 到 2500 亿 m 3 陆 上 油 气 田 企 业 石 油 天 然 气 开 采 地 区 分 布 分 别 见 表 2-1 和 表 2-2 石 油 产 量 主 要 来 自 东 北 和 西 北 地 区 ; 天 然 气 产 量 主 要 来 自 西 部 的 鄂 尔 多 斯 四 川 和 塔 里 木 盆 地 表 ~2010 年 中 国 陆 上 石 油 产 量 的 行 政 区 分 布 地 区 省 份 石 油 产 量, 万 t 2005 年 2007 年 2010 年 东 北 辽 宁 吉 林 黑 龙 江 西 北 陕 西 甘 肃 青 海 宁 夏 新 疆

8 华 东 上 海 江 苏 浙 江 安 徽 福 建 江 西 山 东 华 北 北 京 天 津 河 北 山 西 内 蒙 古 中 南 河 南 湖 北 湖 南 广 东 广 西 海 南 西 南 重 庆 四 川 贵 州 云 南 西 藏 合 计 - 错 误! 未 指 定 书 签 错 误! 未 指 定 书 签 错 误! 未 指 定 书 签 表 ~2010 年 中 国 陆 上 主 要 盆 地 天 然 气 产 量 盆 地 天 然 气 产 量, 亿 m 年 2007 年 2010 年 鄂 尔 多 斯 四 川 塔 里 木 柴 达 木 松 辽 准 噶 尔 合 计 错 误! 未 指 定 书 签 错 误! 未 指 定 书 签 错 误! 未 指 定 书 签 当 前, 我 国 正 值 推 进 工 业 化 城 镇 化 的 关 键 时 期, 油 气 短 缺 对 外 依 存 度 持 续 增 加 成 为 我 国 经 济 和 社 会 发 展 的 重 要 制 约 因 素 满 足 国 家 能 源 需 求 安 全 满 足 国 家 和 石 油 工 业 可 持 续 发 展 战 略 要 求, 是 当 前 本 行 业 面 临 的 形 势 我 国 国 民 经 济 和 社 会 发 展 第 十 二 个 五 年 规 划 纲 要 提 出, 要 加 大 石 油 天 然 气 资 源 勘 探 开 发 力 度, 稳 定 国 内 石 油 产 量, 促 进 天 然 气 产 量 快 速 增 长 产 业 结 构 调 整 指 导 目 录 (2010 年 本 ),2013 年 修 订 中, 石 油 天 然 气 开 采 工 业 相 关 内 容 基 本 上 均 被 鼓 励 类, 包 括 : (1) 常 规 石 油 天 然 气 勘 探 与 开 采 (2) 页 岩 气 油 页 岩 油 砂 天 然 气 水 合 物 等 非 常 规 资 源 勘 探 开 发 (3) 原 油 天 然 气 液 化 天 然 气 成 品 油 的 储 运 和 管 道 输 送 设 施 及 网 络 建 设 (4) 油 气 伴 生 资 源 综 合 利 用 (5) 油 气 田 提 高 采 收 率 技 术 安 全 生 产 保 障 技 术 生 态 环 境 恢 复 与 污 染 防 治 工 程 技 术 开 发 利 用 (6) 放 空 天 然 气 回 收 利 用 与 装 置 制 造 (7) 天 然 气 分 布 式 能 源 技 术 开 发 与 应 用 (8) 石 油 储 运 设 施 挥 发 油 气 回 收 技 术 开 发 与 应 用 5

9 (9) 液 化 天 然 气 技 术 开 发 与 应 用 2.2 行 业 在 其 他 国 家 和 地 区 发 展 概 况 2010 年, 世 界 石 油 总 产 量 为 39 亿 吨, 中 国 约 占 5.2%; 天 然 气 总 产 量 为 3.2 万 亿 m 3, 中 国 约 占 3% 2005~2010 年 世 界 石 油 和 天 然 气 产 量 及 地 区 分 布 见 表 2-3, 世 界 前 10 大 石 油 和 天 然 气 生 产 国 及 产 量 分 别 见 表 2-4 表 2-5 俄 罗 斯 沙 特 和 美 国 石 油 产 量 较 大, 美 国 俄 罗 斯 和 加 拿 大 天 然 气 产 量 较 大 表 ~2010 年 世 界 石 油 和 天 然 气 产 量 及 地 区 分 布 地 区 2005 年 2007 年 2010 年 石 油, 亿 t 天 然 气, 亿 m 3 石 油, 亿 t 天 然 气, 亿 m 3 石 油, 亿 t 天 然 气, 亿 m 3 北 美 中 南 美 欧 洲 和 前 苏 联 地 区 中 东 非 洲 亚 太 错 误! 未 错 误! 未 指 定 合 计 指 定 书 书 签 签 7 表 年 世 界 前 10 大 石 油 生 产 国 表 年 世 界 前 10 大 天 然 气 生 产 国 序 号 国 家 石 油 产 量, 亿 t 序 号 国 家 天 然 气 产 量, 亿 m 3 1 俄 罗 斯 美 国 沙 特 阿 拉 伯 俄 罗 斯 美 国 加 拿 大 伊 朗 伊 朗 中 国 卡 塔 尔 加 拿 大 挪 威 墨 西 哥 中 国 阿 联 酋 沙 特 阿 拉 伯 委 内 瑞 拉 印 度 尼 西 亚 伊 拉 克 阿 尔 及 利 亚 804 当 前 及 今 后 相 当 长 一 段 时 期 内, 石 油 安 全 问 题 仍 然 是 国 际 社 会 关 注 的 焦 点, 仍 然 是 世 界 能 源 战 略 和 能 源 政 策 的 核 心 一 些 石 油 天 然 气 资 源 国 纷 纷 加 大 石 油 天 然 气 开 采 6

10 力 度, 旨 在 提 高 国 家 及 其 石 油 公 司 在 国 际 市 场 的 地 位 和 话 语 权 3 标 准 制 订 的 必 要 性 分 析 3.1 国 家 及 行 业 相 关 要 求 我 国 国 民 经 济 和 社 会 发 展 规 划 纲 要 中 提 出 了 主 要 污 染 物 总 量 减 排 的 约 束 性 指 标 ; 环 境 保 护 部 与 中 央 企 业 签 订 了 主 要 污 染 物 总 量 减 排 目 标 责 任 书 ; 国 家 发 改 委 国 资 委 制 订 了 有 关 污 染 减 排 工 作 指 导 意 见, 提 出 了 中 央 企 业 任 期 节 能 减 排 管 理 目 标, 要 求 石 油 石 化 节 能 减 排 工 作 走 在 国 内 工 业 企 业 前 列 国 家 目 前 对 本 行 业 要 求 的 污 染 物 总 量 减 排 项 目 为 COD 氨 氮 二 氧 化 硫 和 氮 氧 化 物 3.2 行 业 发 展 带 来 的 主 要 环 境 问 题 水 污 染 物 排 放 当 前, 我 国 陆 上 老 油 田 相 继 进 入 开 发 中 后 期, 随 着 含 水 率 的 上 升 采 出 液 量 在 增 加 ; 同 时, 三 次 采 油 规 模 扩 大, 废 水 量 和 处 理 难 度 增 加 ; 新 投 入 开 发 的 油 气 田, 多 为 低 产 低 渗 稠 油 等,SAGD GSAD 等 开 采 新 技 术 将 得 到 较 多 应 用, 造 成 废 水 量 和 处 理 难 度 增 加 ; 受 地 层 条 件 的 限 制, 废 水 的 回 注 量 有 限, 废 水 外 排 量 呈 上 升 趋 势 本 行 业 外 排 水 污 染 物 来 源 主 要 为 原 油 组 分 钻 采 过 程 中 加 入 的 无 机 和 有 机 化 学 剂 组 分, 以 及 地 层 中 的 物 质 主 要 污 染 因 子 为 石 油 类 悬 浮 物 COD ph 挥 发 酚 硫 化 物 氨 氮 和 BOD, 以 及 来 自 地 层 随 采 出 水 产 出 的 第 一 类 污 染 物 ( 金 属 等 ) 按 2012 年 全 国 陆 上 原 油 产 量 1.5 亿 吨 / 年, 综 合 含 水 率 平 均 90% 回 注 率 平 均 90% 计, 废 水 排 放 量 约 为 1.4 亿 吨 ; 按 达 到 现 行 排 放 标 准 计, 本 行 业 COD 年 排 放 量 为 2.1 万 吨 石 油 类 年 排 放 量 为 1400 吨 大 气 污 染 物 排 放 石 油 天 然 气 开 采 大 气 污 染 物 主 要 包 括 天 然 气 净 化 厂 尾 气 稠 油 热 采 燃 煤 锅 炉 烟 气, 油 气 处 理 与 集 输 系 统 无 组 织 逸 散 烃 类 废 气, 主 要 污 染 物 为 SO2 NOx 烟 尘 和 烃 3.3 现 行 环 保 标 准 存 在 的 主 要 问 题 我 国 油 气 田 分 布 地 域 广, 环 境 条 件 ( 容 量 和 敏 感 程 度 ) 差 异 大, 而 且 油 ( 气 ) 藏 性 质 地 质 构 造 生 产 工 艺 废 水 处 理 ( 置 ) 方 式 有 很 大 不 同, 直 接 导 致 了 污 染 物 产 7

11 生 和 排 放 指 标 的 不 同 其 中, 污 染 物 的 排 放 及 污 染 防 治 技 术 具 有 突 出 的 行 业 特 征 而 我 国 现 行 的 国 家 污 染 物 排 放 标 准 主 要 是 针 对 较 普 遍 的 污 染 源 和 污 染 物 而 制 订 的 综 合 型 标 准, 较 少 考 虑 行 业 的 排 污 特 点 及 污 染 防 治 技 术 经 济 条 件, 因 此 在 执 行 过 程 中 出 现 了 一 些 问 题 大 气 污 染 物 综 合 排 放 标 准 (GB ) 于 1997 年 1 月 1 日 起 实 施, 该 标 准 的 颁 布 实 施 为 促 进 我 国 大 气 污 染 控 制 和 防 治 起 到 了 积 极 的 重 要 的 作 用 GB 中 对 硫 二 氧 化 硫 硫 酸 和 其 它 含 硫 化 合 物 生 产, 规 定 的 SO2 排 放 浓 度 限 值 为 : 新 源 960mg/m 3 ; 现 源 1200mg/m 3, 同 时 还 按 不 同 排 气 筒 高 度 限 定 了 最 高 允 许 排 放 速 率 由 于 没 有 针 对 天 然 气 净 化 行 业 的 专 项 标 准, 按 照 国 家 规 定, 天 然 气 净 化 厂 应 执 行 大 气 污 染 物 综 合 排 放 标 准 天 然 气 净 化 厂 的 硫 磺 回 收 尾 气 具 有 排 气 量 小 污 染 物 (SO2) 浓 度 高 治 理 难 度 大 处 理 费 用 高 昂 等 特 点, 为 达 到 GB 的 规 定, 其 硫 回 收 率 应 达 到 99.6%-99.9% 以 上 ( 见 表 3-1), 这 要 求 必 须 采 用 还 原 吸 收 类 工 艺 或 其 他 更 高 收 率 的 硫 磺 回 收 工 艺, 经 济 代 价 很 大 天 然 气 作 为 一 种 优 质 洁 净 高 效 的 能 源, 对 环 境 保 护 有 着 特 殊 的 意 义, 欧 洲 和 北 美 等 许 多 国 家 都 把 天 然 气 净 化 厂 作 为 特 殊 污 染 源 看 待 有 鉴 于 此, 国 家 环 保 总 局 在 深 入 调 研 的 基 础 上, 于 1999 年 2 月 以 环 函 [1999]48 号 文, 决 定 将 天 然 气 净 化 厂 SO2 排 放 作 为 特 殊 污 染 源 制 定 相 应 的 行 业 污 染 物 排 放 标 准 在 行 业 污 染 物 排 放 标 准 未 出 台 前, 暂 执 行 GB 的 最 高 允 许 排 放 速 率 指 标, 同 时 尽 可 能 考 虑 SO2 的 综 合 回 收 利 用 表 3-1 满 足 GB 标 准 的 硫 磺 回 收 装 置 收 率 (%)* 烟 气 酸 气 H2S 浓 度,% 温 度 备 注 热 力 灼 烧 后 直 接 排 放 300 ** 搀 空 气 降 温 排 放 250 ** 搀 空 气 排 放 注 : 表 中 单 元 格 内 范 围 底 限 和 高 限 分 别 表 示 排 放 废 气 中 SO2 浓 度 为 1200mg/m 3 和 960mg/m 3 时 需 达 到 的 硫 回 收 率 ** 多 用 于 小 型 硫 磺 回 收 装 置, 采 用 无 耐 热 衬 里 的 碳 钢 排 气 筒 随 着 国 家 环 保 要 求 的 日 益 严 格, 需 要 制 订 行 业 大 气 污 染 物 排 放 标 准, 对 环 保 监 控 指 标 和 企 业 排 污 行 为 进 行 规 范 根 据 石 油 天 然 气 开 采 工 业 特 点, 制 订 一 套 技 术 上 先 进 经 济 上 合 理, 符 合 清 洁 生 8

12 产原则和相关产业政策的环境标准 其意义重大 (1) 为石油天然气开采工业强化环保监督管理提供有力的技术支撑 促进企业的环 境管理 (2) 有利于规范企业的环境行为 减少环境纠纷 为企业守法经营提供评判依据 (3) 提高石油天然气开采工业污染控制的针对性和有效性 使生产与环境保护相协 调 实现可持续发展 (4) 有利于使石油天然气开采工业的环保投入和环境行为与国际惯例接轨 以积极 参与国内外石油市场的竞争 (5) 有利于促进陆上石油天然气开采工业生产工艺和污染防治技术的进步 实现污 染物稳定达标排放 总量控制和污染减排 4 行业产排污情况及污染控制技术分析 4.1 工艺过程简介 石油天然气开采是一项包含地下 地上等多种工艺的系统工程 主要包括勘探 钻井 井下作业 油气开采 油气集输和处理 储运 以及辅助配套工程 如供排水 供电 供热 自动控制等 主要生产设施见图 4-1 采油井场 井口装置 计量站 接转站 油气集中处理站 图 油气田主要生产设施 勘探 9

13 为 了 寻 找 和 查 明 油 气 资 源, 需 利 用 勘 探 手 段 了 解 地 下 的 地 质 状 况, 认 识 生 油 储 油 油 气 运 移 聚 集 保 存 等 条 件, 评 价 含 油 气 远 景, 确 定 油 气 聚 集 的 有 利 地 区, 找 到 储 油 气 的 圈 闭, 并 探 明 油 气 田 面 积, 明 确 油 气 层 情 况 和 产 出 能 力 勘 探 方 法 主 要 包 括 地 质 法 地 球 物 理 法 ( 地 震 法 磁 力 法 重 力 法 电 法 等 ) 地 球 化 学 法 及 钻 探 法 等 钻 井 钻 井 是 是 确 定 地 下 含 油 气 构 造, 以 及 进 行 采 油 气 生 产 的 手 段 主 要 钻 井 方 法 目 前 主 要 的 钻 井 方 法 为 转 盘 旋 转 钻 井 法 转 盘 钻 井 需 利 用 一 套 地 面 设 备 ( 动 力 设 备 井 架 以 及 一 套 提 升 系 统 ) 通 过 提 升 系 统 将 井 下 钻 具 提 起 放 下 靠 转 盘 转 动 带 动 钻 具 转 动, 钻 具 转 动 带 动 下 边 钻 头 转 动 来 破 碎 岩 石, 岩 屑 被 泵 入 井 内 的 钻 井 泥 浆 循 环 带 到 地 面 钻 头 磨 损 了, 再 将 钻 具 起 出 来 换 上 新 钻 头, 再 下 钻 钻 进, 这 样 井 不 断 加 深 直 到 将 井 钻 到 预 计 井 深 油 气 井 完 成 (1) 钻 开 油 气 层 : 含 有 油 气 流 体 的 孔 隙 性 砂 岩 或 裂 缝 性 碳 酸 盐 岩 的 储 集 层 称 为 油 气 层, 一 般 均 有 一 定 的 压 力, 而 且 有 较 好 的 渗 透 性 因 此, 钻 开 油 气 层 时, 总 会 产 生 洗 井 液 对 油 气 层 的 损 害 或 是 油 气 层 中 的 油 气 侵 入 洗 井 液 当 井 内 洗 井 液 液 柱 压 力 大 于 地 层 压 力 时, 洗 井 液 中 的 滤 液 或 固 相 颗 粒 就 会 进 入 油 气 层 中, 压 力 越 大, 时 间 越 长, 对 油 气 层 的 损 害 就 会 越 大, 就 会 降 低 油 气 层 的 产 量 反 之, 如 果 洗 井 液 液 柱 压 力 小 于 地 层 压 力 时, 油 气 水 就 会 侵 入 泥 浆 中 如 果 处 理 不 当, 就 会 造 成 井 喷 失 控 事 故 因 此, 钻 开 油 气 层 既 要 防 止 和 减 少 对 油 气 层 的 损 害, 又 要 防 止 井 喷 失 控 事 故 的 发 生 (2) 完 井 方 法 : 不 同 类 型 的 油 气 藏, 采 用 的 完 井 方 法 是 不 同 的, 完 井 方 法 应 能 满 足 有 效 地 封 隔 油 气 水 层, 能 减 少 油 气 流 入 井 的 阻 力, 能 防 止 油 气 层 井 壁 坍 塌, 保 证 油 气 井 长 期 稳 定 高 产, 能 满 足 注 水 压 裂 酸 化 等 特 殊 作 业 要 求 完 井 方 法 一 般 分 为 套 管 完 井 和 裸 眼 完 井 两 大 类 油 气 井 压 力 控 制 平 衡 压 力 钻 井 与 井 控 是 钻 井 工 艺 技 术 的 重 要 内 容 所 谓 平 衡 压 力 钻 井 是 指 : 以 适 当 的 钻 井 液 密 度 维 持 井 底 压 力 与 地 层 压 力 处 于 平 衡 或 近 平 衡 状 态, 使 井 底 岩 屑 受 到 的 压 持 作 用 最 小, 以 达 到 提 高 机 械 钻 速 和 保 护 油 气 层 10

14 为 目 的 的 钻 井 技 术 根 据 液 柱 压 力 和 地 层 压 力 的 大 小 关 系, 钻 井 被 分 为 3 种 : 过 平 衡 钻 井 平 衡 钻 井 和 欠 平 衡 钻 井 在 钻 井 过 程 中, 如 果 地 层 - 井 眼 系 统 压 力 失 去 平 衡, 通 过 初 次 井 控 ( 调 整 钻 井 液 密 度 ) 和 二 次 井 控 ( 使 用 井 控 设 备 ), 一 般 能 够 有 效 地 减 少 井 下 复 杂 情 况 和 事 故 ( 井 喷 井 漏 卡 钻 等 ) 发 生 地 层 - 井 眼 系 统 的 压 力 平 衡 关 系 可 用 井 底 压 力 与 地 层 压 力 的 差 值 ΔP 来 表 征 如 果 系 统 失 去 平 衡, 当 ΔP>0 后 可 能 造 成 井 漏 ; 当 ΔP<0 时 将 发 生 井 涌 ( 溢 流, 即 地 层 流 体 向 井 内 流 动 ), 如 失 去 控 制 会 造 成 井 喷 当 出 现 井 喷 预 兆 或 井 口 溢 流 时, 应 立 即 采 取 关 井 措 施 为 制 止 井 涌 并 迅 速 恢 复 或 重 建 井 内 压 力 平 衡, 应 当 采 取 压 井 作 业 压 井 方 法 包 括 用 原 密 度 钻 井 液 循 环 压 井 用 加 重 钻 井 液 循 环 钻 井 司 钻 压 井 法 等 为 满 足 油 气 井 压 力 控 制 的 需 要, 应 安 装 井 控 装 置, 包 括 防 喷 器 组 合 井 控 管 汇 钻 具 内 防 喷 工 具 井 控 仪 器 仪 表 井 控 失 控 处 理 和 特 殊 作 业 设 备, 以 及 钻 井 液 的 加 重 除 气 灌 注 设 备 井 下 作 业 井 下 作 业 主 要 是 为 了 提 高 采 收 率 而 对 油 气 井 水 井 采 取 的 射 孔 酸 化 压 裂 下 泵 试 油 洗 井 修 井 除 砂 清 蜡 等 施 工 作 业 采 油 ( 气 ) 采 油 ( 气 ) 就 是 借 助 油 ( 气 ) 层 的 自 身 压 力 或 者 抽 油 泵 等 工 艺 方 法, 使 油 气 从 地 下 储 油 ( 气 ) 层 中 产 出 的 工 艺 过 程 一 般 来 说 依 靠 油 ( 气 ) 层 自 身 压 力 进 行 采 油 的 方 法 称 为 自 喷 采 油 ( 气 ) 法, 而 需 要 用 抽 油 泵 等 方 法 进 行 采 油 的 则 称 为 机 械 采 油 法 气 井 压 力 一 般 较 大, 采 气 多 采 用 自 喷 方 法 在 原 油 开 采 中 为 了 保 持 油 层 的 压 力, 达 到 稳 产 的 目 的, 往 往 需 要 向 油 层 注 入 一 定 的 介 质, 用 以 驱 替 原 油 根 据 注 入 介 质 的 不 同, 常 见 有 水 驱 蒸 汽 驱 蒸 汽 吞 吐 CO2 驱 等 方 式 稀 油 高 凝 油 油 田 通 常 采 用 注 水 开 采, 稠 油 油 田 通 常 采 用 蒸 汽 吞 吐 和 蒸 汽 驱 开 采 油 气 集 输 与 油 气 处 理 油 气 集 输 方 式 及 油 气 集 中 处 理 站 一 般 工 艺 11

15 油 气 井 产 出 的 油 气 和 水, 通 过 二 级 布 站 或 三 级 布 站 等 方 式, 经 计 量 接 转 等 集 输 至 油 气 集 中 处 理 站 ( 联 合 站 ), 并 在 站 内 进 行 油 气 处 理 及 水 处 理 油 气 集 输 从 井 口 开 始, 将 油 井 生 产 出 来 的 原 油 伴 生 天 然 气 和 水 的 混 合 物, 在 联 合 站 进 行 集 中 处 理, 一 般 可 得 到 4 种 合 格 产 品 : 原 油 天 然 气 轻 烃 水 原 油 送 往 长 距 离 输 油 管 线 的 首 站 外 输 送 往 用 户 ; 合 格 的 天 然 气 集 中 到 输 气 管 线 首 站, 再 送 往 用 户 ; 经 处 理 后 的 水 回 注 地 层 回 用 或 外 排 集 中 处 理 站 内 的 工 艺 一 般 包 括 油 气 分 离 原 油 脱 水 原 油 稳 定 轻 烃 回 收 天 然 气 处 理 ( 脱 水 脱 硫 ) 采 出 水 处 理 等 有 油 气 工 艺 系 统 公 用 工 程 ( 供 电 供 排 水 供 热 通 讯 采 暖 通 风 等 ) 供 水 注 水 污 水 处 理 消 防 变 配 电 等 设 施 一 种 原 油 处 理 工 艺 流 程 见 图 4-2 蒸 汽 凝 结 水 蒸 汽 集 油 区 来 液 一 段 沉 降 罐 毛 油 缓 冲 罐 转 油 泵 换 热 器 二 段 沉 降 罐 净 化 油 罐 原 油 外 输 泵 脱 出 水 脱 出 水 污 油 污 水 缓 冲 除 油 罐 ( 采 油 废 水 ) 污 水 处 理 设 施 原 油 稳 定 图 4-2 油 气 集 中 处 理 站 原 油 处 理 一 般 工 艺 流 程 原 油 稳 定 的 主 要 目 的, 是 将 原 油 中 挥 发 性 较 强 的 可 自 然 蒸 发 损 耗 的 轻 组 分 脱 出 并 加 以 回 收, 以 降 低 原 油 的 蒸 气 压, 利 于 常 温 常 压 下 储 存 该 工 艺 可 降 低 损 耗 减 少 烃 类 废 气 排 放 原 油 稳 定 的 基 本 方 法 可 分 为 闪 蒸 一 次 平 衡 汽 化 法 和 分 馏 法 两 类 常 见 的 有 负 压 闪 蒸 正 压 闪 蒸 微 正 压 闪 蒸 分 馏 等 方 法 轻 烃 回 收 12

16 轻 烃 又 称 天 然 气 凝 液 (NGL) 对 天 然 气 实 施 轻 烃 回 收, 可 取 得 更 大 经 济 效 益 更 合 理 地 利 用 天 然 气, 也 可 大 大 降 低 天 然 气 的 露 点, 利 于 天 然 气 的 管 输 常 用 的 轻 烃 回 收 工 艺 方 法 为 冷 凝 分 离 法 按 冷 量 提 供 方 式 的 不 同, 分 离 天 然 气 液 烃 的 制 冷 方 法 可 概 括 为 冷 剂 制 冷 法 和 膨 胀 冷 却 法 天 然 气 净 化 ( 脱 硫 ) 天 然 气 净 化 厂 是 采 用 脱 硫 工 艺, 将 原 料 天 然 气 中 硫 化 物 等 杂 质 分 离, 使 天 然 气 符 合 国 家 天 然 气 气 质 标 准, 同 时 对 脱 硫 产 生 的 酸 气 进 行 硫 回 收 ( 含 尾 气 处 理 ) 和 尾 气 灼 烧 的 工 厂 天 然 气 净 化 厂 工 艺 流 程 示 意 图 如 图 4-3 所 示 图 4-3 天 然 气 净 化 厂 工 艺 流 程 示 意 图 4.2 污 染 源 分 析 石 油 天 然 气 开 采 主 要 包 括 建 设 期 运 营 期 和 服 役 期 满 等 3 个 阶 段 在 前 期 的 勘 探 工 作 结 束 后, 建 设 期 的 主 要 内 容 为 钻 井 和 地 面 工 程 建 设 ; 运 营 期 的 主 要 内 容 为 采 油 ( 气 ) 井 下 作 业 油 气 集 输 及 油 气 处 理 等 废 水 污 染 源 废 水 污 染 源 见 图 4-4 和 表 4-1 污 染 物 见 表 4-2, 主 要 污 染 物 为 石 油 类 和 COD 表 4-1 石 油 天 然 气 开 采 工 业 主 要 水 污 染 源 及 废 水 去 向 活 动 废 水 种 类 去 向 钻 井 钻 井 废 水 生 活 污 水 1 单 独 处 理 后 排 放 2 回 用 ( 作 为 泥 浆 配 制 用 水 等 ) 3 运 至 联 合 站 污 水 处 理 设 施 处 理 13

17 井 下 作 业 采 油 ( 气 ) 油 气 集 输 油 气 处 理 井 下 作 业 废 水 生 活 污 水 采 油 气 废 水 ( 采 出 水 ) 化 学 水 制 取 排 污 锅 炉 排 污 循 环 水 设 施 排 污 地 面 与 设 备 冲 洗 水 生 活 污 水 4 置 于 井 场 泥 浆 池 中, 与 废 弃 钻 井 泥 浆 一 同 按 固 体 废 物 处 置 1 单 独 处 理 后 循 环 利 用 ; 2 运 至 联 合 站 污 水 处 理 设 施, 与 联 合 站 采 出 水 一 同 处 理 1 单 独 处 理 后 排 放 ; 2 运 至 联 合 站 污 水 处 理 设 施, 与 联 合 站 采 出 水 一 同 处 理 1 经 联 合 站 污 水 处 理 设 施 处 理 后 回 注 地 层 回 用 或 外 排 2 单 独 处 理 后 排 放 油 气 井 采 出 液 计 量 接 转 站 油 气 集 中 处 理 站 天 然 气 原 油 采 出 水 输 气 管 线 输 油 管 线 1 回 注 地 层 作 业 井 井 下 作 业 废 水 循 环 利 用 作 业 废 水 处 理 设 施 1 2 污 水 处 理 设 施 2 回 用 ( 作 为 热 采 锅 炉 原 料 水 等 ) 3 外 排 至 水 体 或 海 域 4 作 为 生 态 用 水 1 5 进 入 储 存 设 施 ( 自 然 蒸 发 ) 钻 井 废 水 2 井 场 废 弃 钻 井 泥 浆 池 3 回 用 ( 配 制 钻 井 液 用 水 等 ) 4 污 水 处 理 设 施 外 排 至 地 表 水 体 或 海 域 注 : 工 业 废 水 主 要 包 括 油 气 田 采 出 水 钻 井 废 水 和 井 下 作 业 废 水, 废 水 去 向 可 能 是 图 示 中 的 一 种 或 几 种 的 组 合 图 4-4 油 气 田 生 产 工 艺 流 程 及 主 要 废 水 污 染 源 与 去 向 表 4-2 石 油 天 然 气 开 采 工 业 主 要 水 污 染 物 活 动 废 水 种 类 主 要 污 染 物 ( 指 标 ) 钻 井 废 水 ph SS COD 石 油 类 钻 井 生 活 污 水 SS COD BOD 氨 氮 总 氮 总 磷 井 下 井 下 作 业 废 水 SS COD 石 油 类 14

18 作 业 生 活 污 水 SS COD BOD 氨 氮 总 氮 总 磷 采 油 气 废 水 ( 采 出 水 ) COD 石 油 类 挥 发 酚 硫 化 物 总 汞 总 镉 总 铬 六 价 铬 总 砷 总 铅 总 镍 总 铍 总 银 总 α 放 射 性 总 β 放 射 性 采 油 ( 气 ) 生 活 污 水 SS COD BOD 氨 氮 总 氮 总 磷 油 气 集 输 化 学 水 制 取 排 污 ph COD 油 气 处 理 锅 炉 排 污 ph COD 循 环 水 设 施 排 污 ph COD 石 油 类 地 面 与 设 备 冲 洗 水 ph COD 石 油 类 污 水 来 源 与 分 类 油 气 田 开 发 过 程 中, 最 大 宗 的 污 水 是 油 气 田 采 出 水 (Produced Water), 占 所 有 废 水 的 99% 以 上 除 了 油 气 藏 本 身 的 含 水 外, 非 开 采 构 造 的 地 下 水 也 可 能 通 过 各 种 方 式 进 入 油 田 采 出 液 和 采 出 气 中 地 下 采 出 液 经 过 地 面 设 施 油 气 集 中 处 理 站 ( 联 合 站 ) 处 理 后, 产 出 合 格 的 油 气, 脱 出 的 水 则 构 成 了 油 气 田 开 发 最 主 要 的 污 水 来 源 多 数 情 况 下, 油 气 田 采 出 水 通 过 注 水 的 方 式 回 注 到 油 藏, 以 保 持 地 层 能 量, 提 高 采 收 率 目 前 油 气 田 的 污 水 回 注 率 在 90% 左 右 随 着 油 田 进 入 开 采 的 中 后 期, 采 出 液 含 水 率 不 断 上 升, 目 前 我 国 大 多 数 油 田 的 采 出 液 中 含 水 率 达 到 90% 以 上, 采 出 水 量 因 此 越 来 越 大 水 回 注 到 地 层 后, 又 随 原 油 ( 天 然 气 ) 一 起 被 采 出 地 面 因 此, 从 一 定 意 义 上 来 讲, 回 注 水 也 是 一 种 循 环 水, 是 地 面 和 地 下 水 的 大 循 环 气 田 开 发 过 程 中, 为 了 防 止 气 井 产 水 对 采 气 的 影 响, 防 止 水 淹 停 产, 排 水 采 气 是 必 须 的 措 施 但 与 油 田 采 出 水 相 比, 气 田 采 出 水 的 水 量 相 对 较 少 除 了 油 气 田 采 出 水 外, 在 油 田 开 发 的 钻 井 阶 段 和 油 气 井 作 业 过 程 中 也 有 污 水 产 生 前 者 源 于 废 弃 钻 井 液 ( 泥 浆 ) 的 处 置 过 程, 后 者 源 于 压 裂 酸 化 注 水 井 洗 井 完 井 与 修 井 等 井 下 作 业 过 程 井 下 作 业 中, 产 生 废 水 量 比 较 大 的 是 注 水 井 的 洗 井 作 业, 为 了 防 止 回 注 水 中 的 悬 浮 固 体 堵 塞 地 层, 在 注 水 井 端 头 配 有 滤 网 以 截 留 水 中 的 悬 浮 固 体, 注 水 井 运 行 一 段 时 间 后, 由 于 滤 网 截 留 悬 浮 固 体 的 增 加, 注 水 压 力 不 断 上 升, 注 水 量 降 低 这 时 就 需 要 进 行 洗 井 作 业, 用 大 量 的 清 水 对 注 水 井 进 行 冲 洗, 以 清 除 井 底 滤 网 上 的 固 体 和 生 物 膜, 大 量 的 冲 洗 水 从 井 底 返 排 出 来, 即 为 洗 井 废 水 与 采 油 污 水 相 比, 钻 井 污 水 和 井 下 作 业 污 水 虽 然 总 量 很 小, 但 污 染 物 的 组 成 复 杂, 浓 度 高 其 处 理 与 处 15

19 置 的 难 度 较 大 污 水 的 特 点 由 于 油 气 田 污 水 受 地 质 特 点 原 油 性 质 开 采 方 式 钻 井 材 料 和 井 下 作 业 方 式 等 多 种 复 杂 因 素 影 响, 因 此, 不 同 地 点 的 油 气 田 不 同 类 型 的 油 气 田 污 水, 其 主 要 的 污 染 物 类 型 及 含 量 会 有 很 大 的 差 异, 难 以 给 出 具 有 广 泛 代 表 性 的 污 水 水 质 指 标, 这 也 决 定 了 油 气 田 污 水 的 处 理 方 法 的 复 杂 性 (1) 采 出 水 采 出 水 的 主 要 特 征 污 染 物 是 油 化 学 需 氧 量 悬 浮 物 等 一 般 油 井 采 出 液 经 集 输 站 联 合 站 进 行 脱 水 处 理 后, 含 油 污 水 中 的 特 征 污 染 物 含 量 大 致 为 : 石 油 类 1000mg/L COD 1000mg/L 悬 浮 物 400mg/L 为 满 足 输 送 和 油 水 分 离 的 需 要, 油 田 采 出 液 的 处 理 一 般 要 求 较 高 的 温 度, 导 致 采 出 水 的 温 度 较 高, 一 般 在 30~70 采 出 水 的 矿 化 度 高, 一 般 为 几 千 到 几 万 mg/l, 甚 至 更 高 不 同 的 油 藏 不 同 的 开 采 工 艺 不 同 时 期 的 采 出 水 水 质 有 较 大 的 差 别, 但 油 和 悬 浮 物 含 量 差 别 不 大 在 油 田 开 采 与 采 出 液 处 理 的 过 程 中, 为 满 足 采 油 输 送 脱 水 的 要 求, 常 加 入 各 种 化 学 药 剂, 包 括 驱 油 剂 降 粘 剂 破 乳 剂 絮 凝 剂 等, 多 数 为 有 机 高 分 子 化 合 物 这 些 药 剂 将 有 部 分 进 入 后 续 的 含 油 污 水 中, 增 加 采 出 水 的 污 染 物 含 量, 特 别 是 COD 的 含 量, 甚 至 增 加 油 水 分 离 难 度 大, 使 采 出 水 的 油 含 量 悬 浮 物 含 量 提 高 聚 和 物 驱 产 生 的 含 聚 污 水, 因 低 分 子 量 的 聚 合 物 存 在, 与 水 驱 相 比, 污 水 中 的 油 含 量 和 悬 浮 物 含 量 将 明 显 提 高, 增 加 含 聚 污 水 的 处 理 难 度 此 外, 采 油 污 水 中 还 含 有 各 种 微 生 物, 主 要 包 括 铁 细 菌 腐 生 菌 硫 酸 盐 还 原 菌 等, 它 们 的 存 在 易 腐 蚀 管 线, 堵 塞 地 层 由 于 地 层 中 可 能 存 在 矿 物 质, 采 出 水 中 会 含 有 相 应 的 金 属 油 田 开 发 初 期, 采 出 液 中 含 水 率 较 低, 但 随 着 开 采 时 间 延 长, 进 入 油 田 开 发 的 中 后 期, 采 出 液 含 水 率 将 达 到 90% 以 上 因 此, 随 着 开 采 年 限 的 增 加, 采 油 废 水 产 生 量 总 体 呈 逐 渐 上 升 的 态 势 某 油 田 区 块 采 油 废 水 水 量 逐 年 变 化 状 况 见 图

20 采 油 废 水 量, 万 t 综 合 含 水 率,% 年 份 图 4-5 某 油 田 区 块 采 出 液 综 合 含 水 率 及 废 水 量 的 变 化 (2) 钻 井 污 水 钻 井 污 水 的 组 成 特 性 与 钻 井 泥 浆 的 组 成 和 性 质 密 切 相 关, 而 后 者 又 根 据 油 气 藏 的 深 度 性 质 和 钻 井 工 艺 确 定 由 于 采 用 的 泥 浆 不 同, 如 水 基 泥 浆 油 基 泥 浆 和 合 成 基 泥 浆, 钻 井 废 水 的 性 质 会 有 较 大 的 差 异 一 般 而 言, 钻 井 污 水 主 要 污 染 物 为 油 悬 浮 固 体 和 各 种 泥 浆 添 加 剂 需 要 指 出 的 是, 随 着 绿 色 环 保 泥 浆 的 逐 渐 推 广 应 用, 钻 井 污 水 的 污 染 程 度 会 显 著 降 低, 处 理 或 处 置 的 难 度 也 会 相 应 降 低 钻 井 废 水 产 生 量 主 要 取 决 于 井 深 (3) 井 下 作 业 污 水 与 钻 井 污 水 类 似, 油 藏 性 质 和 作 业 方 式 决 定 了 作 业 废 水 的 性 质, 不 同 的 油 田 会 有 较 大 的 差 异 普 遍 的 特 点 是, 污 染 程 度 很 高, 处 理 难 度 大 除 了 油 COD 和 悬 浮 物 含 量 高 外,pH 值 较 低, 一 般 呈 酸 性 作 业 污 水 的 高 污 染 性 会 严 重 地 影 响 采 出 水 处 理 站 的 正 常 运 行, 越 来 越 多 的 油 田 对 作 业 污 水 进 行 单 独 处 理 后 回 用 或 排 放, 或 者 进 行 预 处 理 后 再 转 至 采 出 水 处 理 站 处 理 概 括 而 言, 本 行 业 污 水 均 为 物 理 过 程 ( 无 油 气 加 工 过 程 ) 产 生 的 废 水 污 染 物 来 源 主 要 为 原 油 组 分 钻 采 过 程 中 加 入 的 无 机 和 有 机 化 学 剂 组 分, 以 及 地 层 中 的 物 质 主 要 污 染 因 子 为 石 油 类 悬 浮 物 COD ph 挥 发 酚 硫 化 物 氨 氮 和 BOD, 以 及 来 自 地 层 随 采 出 水 产 出 的 第 一 类 污 染 物 污 水 的 特 点 主 要 表 现 在 以 下 几 个 方 面 : a) 水 温 高, 通 常 为 30 ~70 ; 稠 油 热 采 污 水 的 水 温 尤 其 较 高 ; b) 组 成 复 杂, 水 质 变 化 大 除 以 油 为 特 征 污 染 物 外, 还 含 有 采 油 化 学 剂 污 水 处 17

21 理 剂 钻 井 液 添 加 剂 等 各 种 外 加 的 化 学 药 剂, 它 们 的 存 在 通 常 会 增 加 污 水 的 处 理 难 度 ; c) 含 有 大 量 的 无 机 离 子, 特 别 是 易 于 结 垢 的 成 垢 离 子 浓 度 高, 污 水 的 矿 化 度 高 ; d) 一 般 含 有 较 大 量 的 悬 浮 物, 是 一 种 比 较 稳 定 的 胶 体 体 系 ; e) 含 油 污 水, 特 别 是 稠 油 污 水 和 含 聚 合 物 污 水, 油 水 分 离 难 度 大, 含 有 较 多 的 难 降 解 的 有 机 物, 可 生 化 性 差 f) 含 有 各 种 微 生 物, 主 要 包 括 铁 细 菌 腐 生 菌 硫 酸 盐 还 原 菌, 易 腐 蚀 管 线 堵 塞 地 层 废 气 污 染 源 石 油 天 然 气 开 采 大 气 污 染 物 主 要 包 括 天 然 气 净 化 厂 尾 气 锅 炉 和 加 热 炉 烟 气 油 气 处 理 与 集 输 系 统 无 组 织 逸 散 烃 类 废 气, 主 要 污 染 物 为 SO2 NOx 烟 尘 和 烃 在 天 然 气 开 发 过 程 中, 需 对 天 然 气 进 行 净 化 处 理 以 达 到 商 品 天 然 气 气 质 标 准 这 一 过 程 通 常 包 括 原 料 天 然 气 的 过 滤 分 离 脱 硫 脱 碳 脱 水 以 及 配 套 的 酸 气 处 理 等 脱 硫 过 程 是 指 脱 除 天 然 气 中 的 硫 化 氢 及 有 机 硫, 脱 除 的 气 体 即 称 为 酸 气, 主 要 含 有 硫 化 氢, 还 含 有 二 氧 化 碳 及 少 量 的 烃 类 水 蒸 汽 等 根 据 原 料 天 然 气 中 硫 化 氢 和 二 氧 化 碳 含 量 的 不 同, 被 脱 除 下 来 的 酸 气 中 硫 化 氢 浓 度 有 较 大 差 异, 通 常 在 20%-80% 范 围 由 于 硫 化 氢 是 一 种 神 经 毒 性 气 体, 亦 为 窒 息 性 和 刺 激 性 气 体, 对 人 类 的 生 存 与 环 境 危 害 甚 大, 因 此 酸 气 必 须 经 处 理 后 才 能 排 放 对 酸 气 进 行 处 理 已 经 成 为 天 然 气 净 化 行 业 必 须 具 备 的 标 准 工 艺, 由 硫 磺 回 收 ( 含 尾 气 处 理 ) 和 尾 气 灼 烧 两 部 分 构 成 硫 磺 回 收 通 常 采 用 克 劳 斯 (Claus) 法, 它 将 酸 气 中 的 硫 化 物 转 化 为 硫 磺, 是 国 内 外 天 然 气 净 化 行 业 普 遍 采 用 的 技 术 经 济 上 可 行 的 酸 气 处 理 方 法 由 于 酸 气 中 除 了 硫 化 氢 外, 还 含 有 二 氧 化 碳 及 少 量 的 有 机 硫 烃 类 等 物 质, 实 际 反 应 过 程 相 当 复 杂, 存 在 一 系 列 副 反 应, 且 反 应 过 程 是 受 热 力 学 平 衡 限 制, 因 此 克 劳 斯 硫 磺 回 收 装 置 通 常 的 硫 回 收 率 为 92%-95%, 即 使 采 用 三 级 四 级 催 化 转 化 器 和 高 活 性 的 催 化 剂, 装 置 总 硫 回 收 率 最 高 也 只 能 达 到 97% 左 右, 而 实 际 上 国 内 还 有 一 些 装 置 的 硫 回 收 率 远 远 低 于 该 水 平 尾 气 经 进 一 步 处 理 后, 总 硫 回 收 率 最 高 可 达 99.8% 以 上, 这 就 意 味 着 仍 会 有 少 量 硫 化 物 经 灼 烧 转 化 为 SO2 后 排 入 大 气 如 何 提 高 硫 回 收 率, 减 少 H2S 和 SO2 排 放 所 造 成 的 大 气 污 染 一 直 是 该 技 术 发 展 的 重 点 从 近 几 十 年 的 国 外 技 术 发 展 情 况 来 看, 主 要 集 中 在 硫 磺 回 收 装 置 本 身 的 技 术 进 步 和 开 发 实 用 的 尾 气 强 化 处 理 工 艺 两 个 方 面 硫 磺 回 收 后 的 尾 气, 含 有 H2S SO2 COS CS2 固 18

22 态 S 等 有 毒 成 分, 必 须 经 灼 烧 后 通 过 高 烟 囱 排 放 排 放 的 大 气 污 染 物 主 要 为 SO2, 其 它 污 染 物 如 H2S CS2 含 量 极 微 通 常 天 然 气 净 化 厂 两 套 或 多 套 硫 磺 回 收 装 置 并 联 共 用 一 根 尾 气 灼 烧 排 放 筒 4.3 废 水 污 染 控 制 技 术 分 析 油 气 田 污 水 的 去 向 及 相 应 的 处 理 方 式 可 归 纳 为 以 下 5 种 : (1) 回 注 经 采 用 老 三 套 或 其 改 进 技 术 处 理 污 水, 达 到 油 田 注 水 水 质 指 标, 输 送 到 注 水 区 块 作 为 注 水 水 源 ; (2) 外 排 至 地 表 水 体 或 海 域 经 老 三 套 流 程 处 理 后 再 采 用 高 效 生 化 技 术 处 理, 外 排 至 地 表 水 体 或 海 域 (3) 回 用 ( 作 为 稠 油 热 采 锅 炉 原 料 水 ) 对 稠 油 热 采 污 水 在 老 三 套 流 程 处 理 的 基 础 上 再 进 行 深 度 处 理, 净 化 水 作 为 热 采 锅 炉 原 料 水 目 前, 该 处 理 方 式 仅 局 限 于 部 分 稠 油 热 采 企 业, 其 经 济 合 理 性 建 立 在 节 能 降 耗 带 来 的 效 益, 即 可 利 用 稠 油 热 采 污 水 的 热 量 (4) 作 为 生 态 用 水 经 适 当 处 理 后, 在 沙 漠 或 戈 壁 等 水 资 源 匮 乏 地 区 作 为 生 态 用 水, 一 方 面 解 决 废 水 的 出 路, 另 一 方 面 可 改 善 局 部 生 态 环 境 质 量 (5) 经 适 当 处 理 ( 除 油 ) 后 进 入 储 存 设 施 储 存 该 处 置 方 式 一 般 也 局 限 于 干 旱 地 区 ( 沙 漠 戈 壁 地 区 ), 利 用 降 雨 少 蒸 发 量 大 的 自 然 条 件, 建 设 占 地 合 适 的 储 存 设 施, 解 决 废 水 的 出 路 问 题 油 田 含 油 污 水 的 处 理 及 排 放 状 况 回 注 地 层 当 开 发 区 块 自 身 或 附 近 其 它 采 油 区 块 需 要 注 水 水 源 时, 可 将 含 油 废 水 处 理 达 到 注 水 水 质 标 准 即 可 回 注 (1) 工 艺 原 理 1 水 质 净 化 处 理 : 利 用 悬 浮 颗 粒 ( 油 珠 固 体 悬 浮 物 ) 与 废 水 的 密 度 差, 靠 重 力 进 行 油 水 泥 的 分 离 首 先 向 水 中 投 加 混 凝 剂 和 助 凝 剂, 与 废 水 进 行 混 合 反 应 和 沉 降, 去 除 粒 径 大 于 或 等 于 60μm 的 油 和 悬 浮 物 ; 经 过 气 浮 选 ( 进 浮 选 前 加 浮 选 剂 ) 去 除 粒 径 大 于 或 等 于 10μm 乳 化 油 和 油 - 湿 固 体 ; 最 后 经 过 过 滤 达 到 注 水 水 质 指 标 19

23 2 水 质 稳 定 处 理 : 加 水 质 稳 定 剂, 减 缓 腐 蚀 防 止 结 垢 抑 制 细 菌 繁 殖 采 用 隔 氧 措 施 防 止 空 气 进 入 废 水 处 理 系 统 稳 定 剂 有 缓 蚀 剂 阻 垢 剂 杀 菌 剂 和 除 氧 剂 (2) 处 理 单 元 及 工 艺 流 程 处 理 单 元 的 比 较 见 表 4-3 工 艺 流 程 分 重 力 和 压 力 流 程 可 使 回 注 水 中 含 油 量 控 制 在 5mg/L 以 下, 悬 浮 物 5mg/L 以 下, 并 能 控 制 住 细 菌 的 繁 殖 及 产 生 的 危 害 1 重 力 流 程 : 含 油 污 水 混 凝 除 油 罐 浮 选 机 过 滤 泵 过 滤 器 注 水 罐 注 水 泵 注 水 井 口 2 压 力 流 程 : 含 油 污 水 缓 冲 罐 提 升 泵 压 力 斜 板 除 油 器 浮 选 机 过 滤 吸 水 池 过 滤 泵 过 滤 器 注 水 罐 注 水 泵 注 水 井 口 表 4-3 含 油 废 水 处 理 单 元 综 合 比 较 序 号 1 方 法 设 备 名 称 分 离 对 象 重 力 分 离 2 浮 选 API 沉 降 罐 CPI PPI IGF DAF CAF 压 力 浮 选 浮 油, 分 散 油, 油 - 湿 固 体 乳 化 油 和 油 - 湿 固 体 去 除 粒 径 (μm) 吸 附 溶 解 油 粗 粒 化 生 物 处 理 6 过 滤 砂 滤 器 核 桃 壳 过 滤 器 双 滤 料 过 滤 器 金 钢 砂 过 滤 器 发 散 油, 分 化 油 溶 解 油 主 要 优 点 效 果 稳 定 运 行 费 用 低 管 理 方 便 效 果 较 好 工 艺 较 成 熟 出 水 水 质 极 好 设 备 占 地 少 设 备 小 型 化 操 作 简 便 出 水 较 好 运 行 费 较 低 乳 化 油 10 出 水 水 质 较 好 占 地 较 大 主 要 缺 点 一 般 需 加 药 浮 渣 难 处 理 运 行 费 用 高 活 性 炭 再 生 较 难 滤 料 易 堵 长 期 使 用 效 果 下 降 进 水 水 质 要 求 高 需 反 冲 洗 反 洗 操 作 要 求 较 高 20

24 污 水 外 排 处 理 近 年 来, 企 业 对 油 田 采 出 水 的 处 理 在 技 术 开 发 上 做 了 大 量 的 工 作, 开 展 了 大 量 的 室 内 研 究 和 现 场 实 验, 取 得 了 全 面 的 进 步, 并 在 含 油 污 水 外 排 达 标 处 理 技 术 上 进 行 了 技 术 集 成, 形 成 工 业 化 应 用 的 成 套 技 术, 已 成 功 用 于 中 石 油 的 含 油 污 水 外 排 达 标 处 理 我 国 目 前 含 油 污 水 处 理 普 遍 使 用 的 是 老 三 套 处 理 工 艺, 即 隔 油 - 混 凝 - 过 滤 或 隔 油 - 气 浮 - 过 滤 工 艺 这 些 工 艺 都 是 由 上 述 的 常 规 的 处 理 工 艺 或 单 元 组 合 而 成, 主 要 针 对 含 油 污 水 中 的 油 和 机 械 杂 质 进 行 分 离 处 理, 其 目 标 主 要 是 实 现 污 水 的 回 注, 并 未 包 括 污 水 外 排 的 一 些 指 标 如 COD BOD5 氨 氮 等 实 践 表 明, 用 老 三 套 注 水 处 理 工 艺 无 法 使 含 油 污 水 达 标 排 放 为 满 足 污 水 外 排 的 要 求, 在 污 水 回 注 处 理 工 艺 的 基 础 上, 开 发 了 污 水 的 外 排 处 理 工 艺, 其 一 般 的 流 程 是 在 原 老 三 套 处 理 工 艺 的 基 础 上 增 加 生 化 处 理 单 元 ' 老 三 套 '- 生 化 处 理 流 程 基 本 上 构 成 了 我 国 目 前 的 含 油 污 水 外 排 处 理 主 工 艺 含 油 污 水 外 排 处 理 工 艺 的 关 键 是 生 化 处 理 单 元 的 处 理 效 果 为 提 高 该 单 元 的 效 能, 许 多 生 化 技 术 已 被 用 于 油 田 含 油 污 水 的 处 理, 包 括 活 性 污 泥 法 生 物 接 触 氧 化 法 SBR 法 生 物 膜 法 氧 化 塘 法 厌 氧 生 物 技 术 等 但 近 年 的 研 究 表 明, 油 田 污 水 生 化 处 理 技 术 的 关 键 在 于 生 物 菌 种 和 生 物 处 理 工 艺, 必 须 对 油 田 污 水 的 特 点 有 深 刻 的 认 识, 并 在 此 基 础 上 开 发 高 效 的 生 物 特 效 菌 种 和 生 物 处 理 工 艺 生 化 技 术, 特 别 是 生 物 膜 技 术 引 入 油 田 污 水 的 处 理 是 近 些 年 的 事, 并 使 油 田 污 水 的 外 排 达 标 成 为 可 能 但 由 于 采 油 污 水 的 可 生 化 性 差 ( 其 BOD5/COD 一 般 低 于 0.3, 稠 油 污 水 则 低 于 0.1), 污 水 的 温 度 高, 矿 化 度 大, 经 一 般 生 化 处 理 后 COD 在 300mg/L 左 右 因 此 在 处 理 工 艺 的 选 择 和 微 生 物 的 选 育 培 养 上 比 普 通 生 化 处 理 技 术 有 更 高 的 要 求 通 过 科 技 攻 关 研 究, 目 前 在 耐 高 温 耐 盐 微 生 物 技 术 的 开 发 在 采 油 污 水 外 排 达 标 处 理 工 艺 上 已 取 得 了 重 要 进 展 某 油 田 污 水 处 理 场 21

25 (1) 辽 河 油 田 稠 油 污 水 达 标 外 排 试 验 工 艺 其 工 艺 流 程 为 : 调 节 池 - 斜 板 隔 油 - 气 浮 - 高 效 生 物 厌 氧 水 解 酸 化 器 - 高 效 生 物 好 氧 反 应 器 该 流 程 在 辽 河 油 田 进 行 了 中 试 试 验, 并 取 得 良 好 的 效 果 在 进 水 COD 平 均 1500mg/L 的 条 件 下, 出 水 COD 可 控 制 在 150mg/L 以 下 (2) 南 阳 油 田 稠 油 污 水 外 排 达 标 处 理 工 艺 在 老 三 套 流 程 处 理 的 基 础 上, 采 用 隔 油 - 生 物 膜 水 解 酸 化 - 生 物 膜 接 触 氧 化 - 出 水 工 艺, 在 进 口 油 含 量 50mg/L( 波 动 时 100 mg/l),cod 450mg/L 的 条 件 下, 出 水 油 含 量 低 于 10mg/L,COD 150mg/L 运 行 过 程 中 无 需 添 加 微 生 物, 实 现 了 微 生 物 的 高 温 长 期 增 殖 和 长 期 活 性 稳 定 性 该 工 艺 对 聚 合 物 含 量 为 100mg/L 的 含 聚 污 水 外 排 处 理 的 研 究 表 明, 也 可 使 含 聚 污 水 达 到 GB 二 级 排 放 标 准 的 要 求 (3) 冀 东 油 田 含 油 污 水 外 排 处 理 工 艺 高 一 联 采 用 悬 浮 附 着 厌 氧 接 触 池 - 生 物 好 氧 氧 化 池 的 工 艺 处 理 稀 油 污 水, 在 进 口 油 含 量 低 于 30mg/L,COD 低 于 350mg/L 的 条 件 下, 出 口 油 含 量 低 于 10mg/L, COD 基 本 稳 定 在 100mg/L 左 右, 该 工 艺 在 运 行 过 程 中 需 要 定 期 补 充 高 效 微 生 物 (4) 大 港 油 田 含 油 污 水 外 排 处 理 工 艺 大 港 油 田 南 一 污 水 联 合 站 在 原 老 三 套 污 水 处 理 流 程 的 基 础 上, 采 用 SBR( 续 批 式 间 歇 生 物 反 应 器 ) 技 术 对 污 水 COD 达 标 问 题 进 行 了 研 究 结 果 表 明 SBR 技 术 对 大 港 油 田 南 一 联 采 油 污 水 COD 的 处 理 是 有 效 的,COD 可 从 进 口 的 400~450mg/L 下 降 到 100mg/L 左 右 大 港 油 田 港 东 联 合 站 针 对 其 水 质 特 点, 采 用 接 触 氧 化 - 氧 化 塘 生 物 技 术 实 现 了 外 排 污 水 COD 的 达 标 排 放 该 站 处 理 的 是 稀 油 污 水, 进 口 COD 值 一 般 为 200~500mg/L, 油 含 量 一 般 为 30mg/L 左 右, 经 接 触 氧 化 - 氧 化 塘 技 术 处 理 后,COD 一 般 在 80mg/L 左 右, 油 含 量 可 控 制 在 5mg/L 以 内, 但 在 处 理 过 程 中 每 天 需 要 加 入 微 生 物 此 外, 占 地 较 大 的 氧 化 塘 是 在 特 定 区 域 才 具 备 建 设 条 件 的 含 硫 气 田 废 水 的 处 理 及 排 放 状 况 含 硫 气 田 废 水 除 含 H2S 外, 还 含 有 石 油 类 和 悬 浮 物 等 污 染 物, 因 此 排 放 前 必 须 进 行 处 理 含 硫 废 水 中, 随 着 废 水 ph 值 的 变 化, 硫 化 物 有 不 同 的 形 态, 当 ph 值 <5.5 时, 22

26 全 部 以 H2S 分 子 形 态 存 在, 随 着 ph 值 的 升 高,HS - 逐 渐 增 多,pH 值 等 于 8 时, 以 HS - 形 态 为 主,pH 值 再 升 高,S 2- 增 多,pH 值 >9.8 时, 全 部 以 S 2- 形 态 存 在 由 于 在 不 同 的 ph 值 下 硫 化 物 有 不 同 的 形 态, 因 此 可 以 根 据 实 际 需 要 和 条 件, 采 用 不 同 的 方 法 处 理 含 硫 废 水 处 理 含 硫 废 水 的 方 法 有 汽 提 化 学 混 凝 化 学 氧 化 吸 附 和 电 解 等 (1) 水 蒸 汽 汽 提 法 常 压 单 塔 汽 提 H2S 脱 除 率 为 97.8%~99.9%, 蒸 汽 用 量 为 200~300kg/t 废 水, 加 压 双 塔 汽 提 H2S 脱 除 率 为 98%, 蒸 汽 用 量 为 230kg/t 废 水 水 蒸 汽 汽 提 一 般 用 于 水 量 大 浓 度 较 高 的 含 铵 盐 型 硫 化 物 的 废 水, 即 炼 油 厂 含 硫 含 NH3 废 水 因 铵 盐 型 硫 化 物 [(NH4)2S 和 NH4HS] 经 加 热 后 能 形 成 分 子 状 态 的 H2S 和 NH3 它 们 能 随 蒸 汽 逸 出 且 容 易 回 收 ; 水 蒸 汽 汽 提 不 适 用 于 含 钠 盐 型 硫 化 物 废 水, 因 Na2S 不 能 产 生 分 子 状 态 H2S 含 硫 废 水 除 用 蒸 汽 汽 提 法 处 理 外, 也 有 用 天 然 气 煤 气 和 烟 道 等 进 行 汽 提 的 ( 即 吹 脱 ), 不 过 由 于 这 些 气 体 成 分 复 杂, 易 使 废 水 产 生 二 次 污 染, 因 此 吹 脱 法 的 应 用 受 到 了 一 定 的 限 制 吹 脱 法 通 常 用 于 脱 除 那 些 无 回 收 价 值 的 溶 解 性 气 体, 吹 脱 后 气 体 用 作 燃 料 气, 也 有 将 其 变 成 无 害 气 体 排 放 的 (2) 化 学 混 凝 法 在 含 硫 水 中 投 加 某 种 沉 淀 剂 ( 例 如 FeSO4), 能 使 废 水 中 的 硫 化 物 生 成 难 溶 的 硫 化 物 沉 淀 下 来, 从 而 达 到 处 理 的 目 的 但 是 由 于 硫 化 物 颗 粒 沉 降 速 度 慢, 必 须 借 助 混 凝 剂 的 凝 聚 作 用, 因 此 废 水 中 添 加 一 定 量 的 混 凝 剂 在 废 水 处 理 中, 化 学 混 凝 既 可 以 用 作 初 级 处 理, 也 可 用 作 二 级 处 理, 甚 至 用 作 三 级 处 理 ( 即 深 度 处 理 ) 化 学 混 凝 法 去 除 率 很 高, 但 沉 淀 剂 用 量 也 大, 过 程 中 要 产 生 大 量 污 泥, 对 污 泥 要 就 地 分 离 和 处 置, 以 免 造 成 二 次 污 染, 因 而 处 理 过 程 变 得 更 复 杂, 费 用 增 加, 所 以 在 使 用 中 受 到 一 定 的 限 制 (3) 化 学 氧 化 法 废 水 中 的 溶 解 性 污 染 物 ( 无 机 物 或 有 机 物 ) 可 以 通 过 化 学 反 应 使 其 氧 化 或 还 原 转 化 成 危 害 小 甚 至 无 危 害 的 新 物 质, 或 转 化 成 容 易 从 废 水 中 分 离 排 除 的 气 体 或 固 体, 从 而 达 到 处 理 的 目 的 化 学 氧 化 法 常 用 来 处 理 含 氰 酚 硫 的 废 水, 以 及 脱 色 除 臭 除 铁 和 处 理 难 23

27 于 生 物 降 解 的 含 有 机 物 的 废 水 在 工 业 废 水 的 氧 化 处 理 中, 常 用 的 氧 化 剂 有 : 空 气 中 的 氧 纯 氧 O3 Cl2 ClO2 Ca(ClO)2 NaClO FeCl 井 下 作 业 废 水 的 处 理 及 排 放 状 况 在 石 油 天 然 气 开 采 过 程 中, 试 油 压 裂 酸 化 修 井 洗 井 等 井 下 作 业 均 会 产 生 一 些 废 水, 这 类 废 水 主 要 采 用 以 下 方 法 处 理 (1) 双 管 循 环 洗 井 流 程 此 流 程 即 在 建 注 水 管 线 时 建 成 双 路 管 线, 专 设 洗 井 水 回 收 管 线, 收 集 各 注 水 井 排 出 的 洗 井 废 水, 集 中 输 送 到 采 出 水 处 理 站 进 行 处 理 后 回 注 地 层 此 流 程 操 作 简 单, 既 消 除 了 污 染, 又 回 收 利 用 了 废 水, 目 前, 胜 利 辽 河 江 汉 长 庆 中 原 江 苏 等 油 田 已 广 泛 采 用 此 种 流 程 但 是 该 方 法 只 适 用 于 井 点 较 集 中, 距 污 水 处 理 站 较 近 的 注 水 井, 对 于 边 远 分 散 的 井 点, 由 于 管 线 费 用 太 高, 双 管 循 环 洗 井 流 程 不 可 行, 高 寒 地 区 为 了 防 止 冬 季 管 线 冻 裂, 也 不 易 采 用 此 方 法 (2) 洗 井 水 处 理 车 洗 井 水 处 理 车 以 井 口 出 水 的 压 力 为 动 力, 使 废 水 进 入 洗 井 车 内 得 到 净 化 处 理, 处 理 后 清 水 进 入 水 箱, 再 用 泵 车 注 入 井 内, 如 此 洗 井 直 至 合 格, 分 离 出 的 污 油 污 泥 随 时 排 放 到 污 物 车 内 其 处 理 流 程 如 下 污 油 注 水 井 离 心 分 离 浮 油 腔 聚 结 分 离 器 斜 管 分 离 器 深 床 初 滤 腔 加 药 精 滤 器 深 床 终 滤 腔 清 水 水 回 箱 泵 车 污 泥 钻 井 废 水 的 处 理 及 排 放 状 况 化 学 混 凝 法 是 国 内 处 理 钻 井 污 水 的 主 要 的 方 法, 也 是 最 基 本 的 处 理 方 法 该 方 法 的 工 作 原 理 为 : 将 混 凝 剂 配 制 成 一 定 浓 度 的 混 凝 剂 水 溶 液, 这 时 水 溶 液 中 便 会 解 离 出 高 价 正 离 子, 当 此 水 溶 液 与 钻 井 废 水 混 合 后, 由 于 压 缩 双 电 层, 电 中 和 作 用, 使 悬 浮 微 粒 失 去 稳 定 性, 而 后 胶 粒 相 互 凝 聚 使 颗 粒 逐 渐 增 大, 形 成 絮 凝 体 24

28 最 后 在 重 力 作 用 下 沉 淀 下 来, 从 而 去 除 钻 井 污 水 中 的 各 种 悬 浮 物 和 其 它 可 溶 性 物 质 污 水 处 理 过 程 中, 混 凝 剂 的 选 择, 投 加 量 ph 值 的 控 制 搅 拌 时 间 等 对 混 凝 效 果 都 有 明 显 的 影 响, 必 须 通 过 实 验 找 出 最 合 适 的 条 件, 有 的 试 验 表 明 : 硫 酸 铝 处 理 钻 井 污 水 效 果 好, 无 副 作 用, 与 聚 丙 烯 酰 胺 混 合 使 用 效 果 更 佳 硫 酸 铝 用 量 为 50~200mg/L, 聚 丙 烯 酰 胺 用 量 为 3~6mg/L 时 混 凝 效 果 好, 污 水 处 理 前 ph 值 控 制 为 7.3~8.0 (1) 间 歇 式 化 学 混 凝 沉 降 工 艺 间 歇 式 化 学 混 凝 法 是 20 世 纪 80 年 代 先 进 的 处 理 工 艺 技 术, 解 决 了 钻 井 污 水 处 理 后 达 标 排 放 的 问 题, 同 时 提 高 了 污 水 回 用 率, 并 基 本 上 消 除 了 钻 井 污 水 对 环 境 的 污 染 在 处 理 污 水 时, 选 用 无 机 混 凝 剂 硫 酸 铝 和 有 机 阴 离 子 型 絮 凝 剂 聚 丙 烯 酰 胺 (PAM) 处 理 的 方 法 是 将 钻 井 污 水 通 过 沉 砂 池 引 入 隔 油 池, 经 除 砂 隔 油 后 进 蓄 水 池, 然 后 用 泵 提 升 至 污 水 处 理 罐, 该 装 置 是 间 断 性 操 作 的, 经 处 理 后 的 清 液 可 以 回 用 或 外 排 但 是 该 方 法 在 技 术 设 备 处 理 能 力 工 程 运 行 管 理 等 方 面 均 存 在 许 多 不 足 之 处, 主 要 表 现 在 : 1 处 理 设 施 较 庞 大, 预 处 理 池 容 积 600m 3, 渣 液 池 400m 3, 占 地 1.2 亩, 征 地 费 加 之 工 程 费 用 很 高 完 井 后 土 地 难 以 恢 复, 造 成 土 地 浪 费 2 处 理 后 的 残 渣 未 能 进 行 无 害 化 处 理, 完 井 后 有 近 400m 3 渣 液 ( 含 水 率 >90%) 贮 于 污 水 池 内, 既 占 用 农 田 又 污 染 环 境 3 间 歇 式 处 理 装 置 自 动 化 程 度 不 高, 采 用 自 然 沉 降, 处 理 时 间 长, 处 理 能 力 低, PAM 脱 除 COD 能 力 有 限, 这 同 钻 井 深 度 越 来 越 深, 钻 井 泥 浆 配 方 日 益 复 杂 和 发 展 趋 势 不 相 适 应 4 污 水 处 理 后 达 标 率 较 低, 特 别 是 ph 值 和 COD 达 标 率 偏 低 5 由 于 处 理 装 置 未 实 现 连 续 化, 自 动 化, 因 此 工 艺 的 操 作 技 术 要 求 较 高 加 药 量 及 搅 拌 速 度 沉 淀 时 间 等 因 素 的 控 制 不 当 均 影 响 污 水 的 处 理 效 果 (2) 改 进 的 组 合 式 污 水 连 续 处 理 装 置 该 装 置 为 组 合 撬 装 式 钻 井 污 水 首 先 进 入 调 节 池 调 节 ph 值, 使 之 保 持 在 7.5~8.0 之 间, 调 整 后 的 污 水 进 入 多 级 旋 流 反 应 器 中 与 混 凝 剂 发 生 反 应 经 过 电 中 和 的 脱 稳 25

29 作 用, 逐 渐 形 成 絮 凝 体 在 反 应 中 要 根 据 情 况 适 量 加 入 助 凝 剂, 以 促 进 较 大 颗 粒 矾 花 的 形 成 经 多 级 旋 流 反 应 器 治 理 的 污 水 进 入 斜 板 沉 淀 池 进 一 步 沉 淀, 处 理 后 的 上 清 液 基 本 上 已 达 到 污 水 外 排 标 准, 可 以 外 排, 亦 可 以 进 入 集 水 槽 做 回 用 水 装 置 处 理 能 力 为 6~8t/h, 处 理 后 水 质 基 本 可 达 到 污 水 排 放 标 准 以 及 工 业 用 水 要 求, 回 用 率 一 般 为 40%~60%, 其 余 就 地 排 放 装 置 具 有 以 下 优 点 : 1 治 理 工 艺 流 程 比 较 完 善, 不 仅 可 以 有 效 地 去 除 废 水 中 的 悬 浮 物 油 挥 发 酚 和 铬, 还 可 以 处 理 污 泥 2 体 积 小, 操 作 简 单, 占 地 面 积 仅 为 8m 2, 只 需 一 人 操 作 即 可 3 设 备 为 组 合 撬 装 式 结 构, 运 输 拆 装 灵 活, 适 于 野 外 流 动 作 业 污 水 治 理 4.4 废 气 污 染 控 制 技 术 分 析 天 然 气 净 化 厂 污 染 控 制 技 术 (1) 天 然 气 净 化 厂 主 流 硫 磺 回 收 工 艺 技 术 目 前 国 内 外 天 然 气 净 化 厂 通 常 采 用 Claus 法 回 收 硫, 若 对 尾 气 进 行 强 化 处 理, 进 一 步 提 高 硫 回 收 率, 则 有 延 伸 克 劳 斯 法 和 还 原 吸 收 法 可 供 选 择 见 表 4-4 表 4-4 主 流 硫 磺 回 收 及 尾 气 处 理 工 艺 类 别 工 艺 方 法 基 本 原 理 方 法 特 点 硫 磺 回 收 类 延 伸 克 劳 斯 类 还 原 吸 收 类 常 规 Claus: 直 流 法 分 流 法 Clauspol Clinsulf-SDP Sulfreen MCRC CBA CPS 等 SCOT HCR BSRP RAR H2S 与 SO2 反 应 生 成 Sx 与 H2O 降 低 反 应 温 度, 使 反 应 平 衡 向 硫 磺 生 成 的 方 向 进 行 Claus 尾 气 中 的 SO2 Sx COS CS2 加 氢 原 或 水 解 为 H2S, 再 用 醇 胺 溶 液 吸 收, 解 析 出 的 H2S 返 回 Claus 装 置 或 化 工 利 用 硫 磺 回 收 主 要 工 艺 方 法, 技 术 成 熟, 应 用 广 泛 适 用 于 不 同 规 模 的 装 置 与 Claus 装 置 有 机 组 合, 流 程 较 简 单, 操 作 方 便, 工 艺 方 法 成 熟, 适 合 于 大 中 型 硫 磺 回 收 装 置 应 用, 投 资 与 操 作 费 用 相 对 较 低 工 艺 方 法 成 熟 总 硫 收 率 高, 适 用 于 装 置 规 模 大, 收 率 要 求 高 的 情 况 工 艺 流 程 复 杂, 投 资 与 操 作 费 用 高 总 硫 收 率,% 85~97 98~ 常 规 Claus 法 硫 磺 回 收 分 为 直 流 法 和 分 流 法 两 种 工 艺, 当 酸 气 中 H2S 浓 度 大 于 26

30 50% 时, 一 般 多 采 用 直 流 法, 反 之 则 采 用 分 流 法, 该 方 法 已 是 十 分 成 熟 的 工 艺 技 术 装 置 随 酸 气 中 H2S 浓 度 自 控 水 平 和 使 用 催 化 剂 的 不 同, 硫 回 收 率 差 别 较 大 我 国 已 掌 握 该 工 艺 技 术, 在 装 置 设 计 制 造 操 作 等 方 面 积 累 了 丰 富 的 经 验, 现 有 约 70 套 这 样 的 生 产 装 置 采 用 两 级 克 劳 斯 工 艺 的 硫 磺 回 收 装 置 一 般 可 达 到 的 硫 回 收 率 仅 为 90% 左 右 延 伸 克 劳 斯 工 艺 可 与 Claus 装 置 有 机 组 合, 流 程 较 简 单, 操 作 方 便, 工 艺 方 法 成 熟 目 前 常 用 的 延 伸 克 劳 斯 工 艺 有 Clauspol Clinsulf-SDP Sulfreen MCRC CBA 和 CPS 等 通 常 该 类 组 合 装 置 硫 回 收 率 可 达 98%-99%, 经 改 进 后 硫 回 收 率 还 可 提 高, 但 该 类 工 艺 的 最 高 硫 回 收 率 仅 为 99.2% 我 国 已 引 进 几 套 此 类 装 置, 经 消 化 吸 收 后 已 经 基 本 掌 握, 但 有 些 设 备 还 需 进 口 还 原 吸 收 法 尾 气 处 理 工 艺 方 法 成 熟, 总 的 硫 回 收 率 可 达 99.8% 以 上 但 由 于 其 工 艺 流 程 较 复 杂, 投 资 与 操 作 费 用 高, 一 般 用 于 较 大 规 模 的 Claus 装 置 的 尾 气 处 理 目 前 比 较 常 用 的 还 原 吸 收 法 尾 气 处 理 工 艺 有 SCOT HCR BSRP RAR 等 都 是 目 前 国 外 公 司 的 专 有 技 术, 除 SCOT 国 内 能 自 行 设 计 外, 其 他 方 法 都 需 要 从 国 外 引 进 (2) 我 国 天 然 气 净 化 厂 技 术 水 平 我 国 天 然 气 产 量 的 70% 以 上 集 中 在 四 川 盆 地 陕 甘 宁 地 区 和 新 疆 - 青 海 ( 塔 里 木 盆 地 柴 达 木 盆 地 ) 因 地 质 条 件 不 同, 这 三 大 气 区 的 气 质 也 存 在 较 大 差 异 四 川 盆 地 集 中 了 我 国 大 部 分 的 含 S 天 然 气, 最 高 硫 含 量 达 200g/m 3 含 硫 天 然 气 占 总 天 然 气 产 量 的 65% 以 上 我 国 天 然 气 净 化 厂 始 建 于 60 年 代 中 期 随 着 天 然 气 勘 探 开 发 的 不 断 发 展, 经 过 几 十 年 的 努 力, 天 然 气 净 化 工 业 也 相 应 地 得 到 较 大 的 发 展, 技 术 水 平 逐 步 提 高 目 前, 较 大 型 的 天 然 气 净 化 厂 主 要 分 布 在 四 川 重 庆 陕 西 等 地 我 国 有 天 然 气 净 化 厂 硫 磺 回 收 装 置 共 38 套, 设 计 规 模 和 酸 气 浓 度 都 差 异 较 大, 设 计 规 模 从 规 模 最 小 的 隆 昌 净 化 厂 1.13t/d 到 普 光 净 化 厂 606t/d, 酸 气 H2S 浓 度 从 %, 就 决 定 了 所 选 用 的 硫 磺 回 收 工 艺 方 法 差 别 较 大 我 国 的 硫 磺 回 收 装 置 按 工 艺 方 法 基 本 可 以 分 成 4 类, 延 伸 克 劳 斯 类 还 原 吸 收 类 常 规 克 劳 斯 类 和 液 相 氧 化 类 其 中, 采 用 延 伸 克 劳 斯 类 的 装 置 数 量 最 多, 为 15 套, 占 全 国 的 39.5%; 还 原 吸 收 类 有 14 套, 在 龙 岗 净 化 厂 和 普 光 净 化 厂 应 用 ; 使 用 常 规 克 劳 斯 和 液 相 氧 化 法 的 装 置 规 模 均 较 小, 最 大 仅 12t/d 基 本 情 况 见 表 4-5 表

31 表 4-5 我 国 硫 磺 回 收 装 置 工 艺 方 法 统 计 工 艺 方 法 装 置 数 量 ( 套 ) 占 总 装 置 数 量 的 比 例 (%) 延 伸 克 劳 斯 还 原 吸 收 类 常 规 克 劳 斯 液 相 氧 化 法 表 4-6 国 内 天 然 气 净 化 厂 硫 磺 回 收 装 置 现 状 单 位 酸 气 H 2S 设 计 规 模 装 置 浓 度 (t/d) 套 数 (%) 工 艺 方 法 引 进 分 厂 35/ Claus+CBA 重 垫 江 分 厂 Clinsulf-SDP 庆 渠 县 分 厂 Claus+SuperClaus 净 长 寿 分 厂 Claus+CBA 化 大 竹 净 化 厂 Claus+CBA 总 万 州 分 厂 112/ Claus+CPS 厂 綦 江 净 化 厂 Claus 忠 县 分 厂 25.6/ Claus+SuperClaus 川 中 气 矿 龙 岗 净 化 厂 214/ Claus+SCOT 磨 溪 净 化 厂 42/36/ Claus+CPS/ 撬 装 川 西 北 气 矿 净 化 厂 Claus+MCRC 隆 昌 净 化 厂 Lo-catII 蜀 南 荣 县 净 化 厂 Claus 气 矿 江 津 净 化 厂 Claus 新 疆 哈 6 联 合 站 络 合 铁 法 第 一 净 化 厂 4 1.3~3.4 1 Clinsulf-do 长 庆 油 田 第 一 采 气 厂 第 二 净 化 厂 ~ Clinsulf-do 第 三 净 化 厂 ~ Lo-cat 中 石 化 普 光 净 化 厂 Claus+SCOT 西 北 油 田 三 号 联 轻 烃 站 Claus 江 汉 油 田 采 气 厂 净 化 站 Claus 烃 类 废 气 污 染 控 制 技 术 主 要 按 照 油 气 集 输 设 计 规 范 (GB ) 油 田 地 面 工 程 设 计 节 能 技 术 规 28

32 范 (SY/T ) 气 田 地 面 工 程 设 计 节 能 技 术 规 范 (SY/T ), 并 参 照 国 外 相 关 要 求, 对 烃 类 废 气 排 放 采 取 过 程 控 制 措 施 (1) 油 气 集 输 工 艺 流 程 应 尽 可 能 采 用 密 闭 流 程, 这 是 降 低 油 气 损 耗 的 重 要 措 施 (2) 对 采 油 井 场 套 管 气 应 予 以 回 收 利 用, 以 避 免 烃 类 废 气 放 空 (3) 原 油 处 理 过 程 应 考 虑 采 取 原 油 稳 定 或 油 罐 烃 蒸 汽 回 收 措 施, 以 降 低 油 气 蒸 发 损 耗 减 少 油 气 挥 发 排 放 (4) 原 油 稳 定 装 置 生 产 的 轻 烃 应 密 闭 储 运 或 处 理, 以 避 免 二 次 蒸 发 损 耗 ; 生 产 的 不 凝 气 应 就 近 输 入 回 收 系 统 回 收 利 用, 不 得 放 空 (5) 新 建 单 罐 容 量 大 于 或 等 于 10000m 3 的 稳 定 原 油 储 罐 均 应 采 用 浮 顶 罐 以 浮 顶 罐 储 存 油 品, 属 目 前 最 佳 实 用 技 术, 可 最 大 限 度 地 降 低 油 气 损 耗 减 少 烃 类 气 体 的 挥 发 逸 散 (6) 天 然 气 凝 液 储 罐 液 化 石 油 气 储 罐 和 1 号 稳 定 轻 烃 储 罐 应 选 用 压 力 球 罐 或 卧 式 罐 储 存 ;2 号 稳 定 轻 烃 常 压 储 存 时, 应 选 用 内 浮 顶 罐 以 最 大 限 度 地 降 低 油 气 损 耗 减 少 烃 类 气 体 的 挥 发 逸 散 4.5 行 业 清 洁 生 产 和 污 染 防 治 技 术 的 最 新 进 展 清 洁 生 产 的 最 新 进 展 提 高 本 行 业 清 洁 生 产 水 平 的 主 要 措 施 有 : (1) 使 用 环 境 友 好 的 工 艺 设 备 和 材 料 如 使 用 先 进 的 钻 机, 配 套 完 善 的 固 控 设 备, 提 高 钻 井 液 循 环 利 用 率 和 重 复 利 用 率, 减 少 钻 井 废 水 减 轻 受 污 染 程 度 ; 使 用 可 生 物 降 解 或 毒 性 小 的 油 田 化 学 剂 ( 钻 井 液 材 料 等 ), 降 低 污 水 中 的 污 染 物 含 量 和 毒 性 提 高 可 生 物 降 解 性 (2) 废 物 控 制 及 资 源 化 根 据 采 油 工 艺 及 地 层 条 件, 对 采 油 废 水 进 行 充 分 回 用 ( 回 注 地 层 作 为 热 采 锅 炉 原 料 水 等 ), 以 降 低 外 排 污 水 量 ; 采 用 先 进 的 清 罐 技 术 和 设 备 ( 如 COWS), 实 现 清 罐 废 水 减 量 污 染 防 治 技 术 的 最 新 进 展 随 着 世 界 石 油 天 然 气 开 采 工 业 不 断 发 展 及 环 境 保 护 的 要 求 日 趋 严 格, 其 废 水 处 理 技 术 也 在 进 步 和 完 善, 主 要 表 现 在 不 断 出 现 新 的 设 备 新 的 处 理 药 剂 及 新 的 处 理 工 艺 但 国 外 技 术 总 体 水 平 并 不 优 于 国 内, 因 此 实 施 过 严 的 标 准 存 在 治 理 技 术 上 的 障 碍, 特 别 是 稠 油 污 水 处 理 技 术 目 前 还 没 有 实 现 根 本 性 的 突 破 29

33 (1) 采 油 废 水 治 理 新 工 艺 Hssain A 和 Rochford D.B 报 道 了 用 于 处 理 科 威 特 北 部 油 田 采 油 废 水 的 工 艺 流 程 该 工 艺 主 要 由 API 和 CPI 油 水 分 离 器 IGF(Induced gas flotation) 气 浮 等 构 筑 组 成 气 浮 后 可 以 获 得 用 于 回 注 地 层 的 净 化 水 这 种 含 油 废 水 处 理 工 艺 简 单, 是 目 前 含 油 废 水 处 理 的 典 型 工 艺 流 程, 但 对 乳 化 严 重 的 采 油 废 水 和 稠 油 废 水 处 理 效 果 不 佳 这 种 处 理 工 艺 与 国 内 目 前 的 采 油 废 水 处 理 技 术 基 本 一 致 Garbutt C.F 报 道 了 一 种 油 田 采 油 废 水 处 理 新 工 艺 ( 见 图 4-6), 其 特 点 是 将 水 力 旋 流 器 引 入 流 程, 替 代 传 统 的 隔 油 与 浮 选 单 元 该 技 术 可 以 将 硬 度 为 200mg/L 硫 化 物 为 500mg/L TDS 为 mg/l 油 含 量 为 200mg/L 的 采 油 废 水 转 变 为 蒸 汽 锅 炉 用 水 采 油 废 水 水 力 旋 流 器 一 级 过 滤 汽 提 塔 ( 脱 硫 ) 石 灰 软 化 二 级 过 滤 阳 离 子 交 换 至 蒸 汽 锅 炉 图 4-6 Permian Basin 油 田 采 油 废 水 处 理 工 艺 流 程 图 4-7 是 Madian E.S 等 人 报 道 的 Mobil 石 油 公 司 处 理 印 度 尼 西 亚 Arun 油 田 采 油 废 水 的 工 艺 流 程 采 用 化 学 破 乳 除 油 气 浮 生 化 联 合 组 成 的 工 艺 替 代 了 过 去 的 混 凝 过 滤 或 混 凝 气 浮 过 滤 工 艺 重 视 并 应 用 生 化 处 理 工 艺 是 近 年 来 国 外 油 田 采 油 废 水 处 理 的 一 种 发 展 趋 势 处 理 后 废 水 中 COD 浓 度 低 于 150mg/L 酚 浓 度 低 于 1mg/L 采 油 废 水 API 隔 油 溶 气 气 浮 生 化 曝 气 池 二 次 沉 淀 池 净 化 水 破 乳 剂 图 4-7 Arun 油 田 采 油 废 水 处 理 工 艺 流 程 北 海 Ula 油 田 采 油 废 水 回 注 的 处 理 工 艺 流 程 该 流 程 中 采 用 了 3 个 油 水 分 离 器 和 6 个 水 力 旋 流 器 串 联, 处 理 后 的 水 质 可 达 到 回 注 水 的 要 求 其 中 油 含 量 由 200~500mg/L ( 主 要 以 O/W 型 乳 状 液 形 式 存 在 ) 降 至 20~30mg/L 以 下 Lawrence A.W 等 人 报 道 了 一 种 采 用 GAC-FBR( 活 性 炭 生 物 流 化 床 反 应 器 ) 新 工 艺 处 理 近 海 油 田 采 油 废 水 的 流 程 该 技 术 由 美 国 的 BDM 石 油 技 术 公 司 和 气 体 研 究 所 共 同 完 成, 主 要 是 为 满 足 日 益 严 格 的 废 水 排 放 标 准 美 国 墨 西 哥 海 湾 油 田 采 油 废 水 排 放 标 准 规 定 油 含 量 日 最 高 不 超 过 42mg/L, 月 平 均 不 超 过 29mg/L, 采 用 该 技 术 能 完 全 达 30

34 到, 甚 至 可 达 到 更 严 格 的 排 放 指 标, 即 日 最 高 油 含 量 不 超 过 10mg/L 这 种 流 程 由 油 水 分 离 器 絮 凝 气 浮 GAC-FBR 电 渗 析 单 元 组 成 Hughes S.W 等 人 提 出 了 可 供 选 择 和 废 水 处 理 工 艺 这 些 流 程 主 要 由 油 水 分 离 器 溶 气 气 浮 化 学 氧 化 (UV/O3 或 UV/H2O2 等 ) 金 属 离 子 去 除 系 统 ( 氢 氧 化 物 或 硫 化 物 沉 淀 ) 过 滤 离 子 交 换 蒸 发 等 单 元 组 成 由 上 可 见, 随 着 环 保 要 求 的 提 高 和 油 田 回 注 水 水 质 的 严 格 化, 近 年 来 国 外 油 田 采 油 废 水 的 治 理 技 术 已 得 到 改 进 和 提 高 采 油 废 水 的 治 理 工 艺 已 由 原 来 的 隔 油 一 混 凝 一 过 滤 技 术 改 变 为 隔 油 一 混 凝 气 浮 生 化 过 滤 技 术 气 浮 和 生 化 技 术 的 采 用 已 成 为 近 年 来 先 进 采 油 废 水 处 理 工 艺 的 一 种 标 志 (2) 采 油 废 水 治 理 新 设 备 及 新 技 术 近 年 来, 国 外 对 含 油 废 水 ( 主 要 是 采 油 废 水 ) 的 处 理 已 开 发 了 一 些 新 的 设 备, 如 新 型 密 闭 式 浮 选 箱 水 力 旋 流 器 各 种 组 合 式 油 水 分 离 器 等 这 些 装 置 的 成 功 开 发, 对 提 高 含 油 废 水 的 处 理 效 果 对 改 进 设 备 的 处 理 效 能 以 及 实 现 处 理 设 备 功 能 的 一 体 化 都 大 有 裨 益 Bates J.B 等 人 报 道 了 一 种 净 化 采 油 废 水 的 装 置 实 际 上 该 装 置 是 一 种 密 闭 式 的 浮 选 箱 浮 选 箱 被 分 为 四 个 浮 选 室, 每 个 浮 选 室 都 装 有 一 个 能 使 气 体 分 布 为 100~ 1000 m 的 气 体 分 布 管, 经 过 密 闭 浮 选 箱 处 理 的 采 油 废 水 下 层 为 清 水, 上 层 的 浮 油 收 集 于 储 油 箱, 浮 选 气 体 采 用 油 田 伴 生 的 天 然 气 据 称, 使 用 该 气 浮 装 置 处 理 采 油 废 水 可 使 其 操 作 维 护 以 及 相 应 的 化 学 药 剂 费 用 降 低 Hubred G.L 及 中 国 石 油 大 学 ( 北 京 ) 等 发 明 了 一 种 新 型 浮 选 柱 这 种 浮 选 装 置 采 用 侧 部 布 气 技 术, 可 用 于 分 离 含 油 废 水 中 的 细 小 悬 浮 物 和 油 滴 当 采 用 并 流 流 动 时, 废 水 和 气 体 在 浮 选 柱 内 分 别 以 0.127~2.54cm/s ~2.54cm/s 的 流 速 流 动, 且 水 流 量 为 气 流 量 的 10~30 倍 时 可 获 得 理 想 的 采 油 废 水 处 理 效 果, 也 可 采 用 气 水 逆 流 接 触 Mc Casland E.D 报 道 了 一 种 分 离 油 水 混 合 物 的 简 易 装 置, 它 是 由 油 水 混 合 物 进 口 折 流 挡 板 油 流 出 口 和 净 化 水 出 口 几 部 分 组 成 的, 具 有 结 构 简 单, 油 水 分 离 速 度 快 等 优 点, 但 对 油 水 密 度 差 小 的 含 油 废 水 其 处 理 效 果 不 甚 理 想 Seureau J.J 等 人 报 道 了 一 种 新 型 的 旋 流 分 离 器 该 旋 流 器 能 实 现 油 水 固 三 相 的 分 离 与 除 油 和 除 砂 旋 流 器 相 比, 三 相 旋 流 器 具 有 体 积 小 效 率 高 投 资 和 操 作 费 用 较 低 等 特 点, 是 一 种 集 除 油 和 除 砂 为 一 体 的 新 型 分 离 设 备, 适 于 海 上 和 陆 上 油 田 采 油 废 水 的 处 理 此 外, 专 利 W094/13930 还 介 绍 了 一 种 安 装 在 油 田 31

35 生 产 井 内 的 油 水 分 离 旋 流 器 据 称 它 能 在 井 下 实 现 油 水 的 高 效 分 离 并 将 水 回 注 到 地 层, 当 采 出 液 含 水 量 达 到 70% 以 下 时, 这 种 井 下 安 装 的 同 步 油 水 分 离 设 备 是 非 常 有 效 的 专 利 W097/17294 介 绍 了 一 种 从 乳 化 的 含 油 废 水 中 分 离 油 水 的 新 技 术 该 技 术 通 过 在 采 油 废 水 中 加 入 电 解 质 以 增 加 其 电 导 性, 在 磁 电 装 置 的 作 用 下 使 采 油 废 水 产 生 磁 性, 成 为 磁 流 体, 并 借 此 破 坏 乳 化 油 滴 的 稳 定 性, 增 大 其 聚 结 能 力 磁 化 法 处 理 乳 化 含 油 废 水 是 近 年 来 研 究 的 一 项 新 技 术 薄 膜 电 解 技 术 也 是 一 种 处 理 乳 化 含 油 废 水 的 新 方 法 Qingquan S 等 人 的 发 明 专 利 对 此 有 详 细 的 报 道 但 这 种 技 术 用 于 油 田 采 油 废 水 的 油 水 分 离 尚 待 进 一 步 证 实 利 用 油 和 水, 特 别 是 水 中 溶 解 的 烃 类 物 质 与 水 的 沸 点 差 异,Adranus 等 人 发 明 了 一 种 蒸 馏 技 术 来 处 理 油 田 采 油 废 水 这 种 技 术 的 关 键 是 填 料 蒸 馏 塔 由 于 许 多 有 机 物 可 与 水 形 成 共 沸 物, 因 此 在 填 料 塔 内, 沸 点 比 水 低 和 比 水 高 的 有 机 物 均 能 进 入 蒸 汽 相, 且 控 制 蒸 发 水 量 为 进 水 量 的 5%~20% 即 可 实 现 油 水 的 高 效 分 离 高 效 多 功 能 一 体 化 的 油 田 采 油 废 水 治 理 设 备 已 成 为 研 究 热 点, 新 的 含 油 废 水 处 理 技 术 亦 有 不 少 文 献 报 道 实 现 油 水 可 溶 性 有 机 物 一 水 悬 浮 物 一 水 之 间 的 强 化 传 质 技 术 和 有 机 物 强 化 化 学 转 化 技 术 依 然 是 今 后 采 油 废 水 治 理 研 究 的 重 要 方 向 (3) 新 型 水 处 理 药 剂 为 了 处 理 采 油 废 水 中 的 溶 解 有 机 物 油 及 固 体 悬 浮 物, 近 年 来 文 献 也 报 道 了 一 些 新 的 水 处 理 药 剂 Thomas E.R 报 道 了 使 用 低 分 子 量 的 有 机 胺, 特 别 是 季 铵 盐 处 理 采 油 废 水 中 的 溶 解 有 机 物 Doyle D.H 等 人 利 用 聚 合 物 改 性 膨 润 土 或 一 些 其 它 有 机 粘 土 吸 附 采 油 废 水 中 的 溶 解 有 机 物, 也 取 得 了 良 好 的 试 验 结 果 此 外, 近 年 来 文 献 还 报 道 了 多 种 有 机 高 分 子 絮 凝 剂, 其 中 多 以 丙 烯 酰 胺 和 丙 烯 酸 的 二 元 及 三 元 共 聚 物 为 主 ; 为 了 处 理 乳 化 含 油 废 水 稠 油 废 水, 性 能 优 异 的 破 乳 剂 的 开 发 也 已 成 为 水 处 理 药 剂 研 究 的 一 个 方 向 生 物 破 乳 剂 生 物 絮 凝 剂 天 然 高 分 子 有 机 化 合 物 改 性 的 低 污 染 或 无 污 染 的 绿 色 水 质 处 理 剂 也 是 研 制 的 热 点 4.6 污 染 物 排 放 现 状 评 价 废 水 污 染 物 排 放 现 状 评 价 目 前, 我 国 油 气 生 产 还 主 要 是 依 靠 老 油 气 田, 通 过 加 密 扩 边 实 施 三 次 采 油 等 深 度 开 发 手 段 实 现 稳 产 和 增 产, 新 开 发 油 气 田 较 少 32

36 过 去 相 当 长 一 段 时 期, 我 国 石 油 天 然 气 开 采 工 业 废 水 经 处 理 后, 大 部 分 回 注 油 气 田 地 层 废 水 处 理 工 艺 的 选 择 相 应 以 回 注 为 目 的, 以 物 理 和 化 学 方 法 ( 除 油 除 悬 浮 物 等 ) 为 主 近 年 来, 随 着 油 田 开 发 进 入 中 后 期, 综 合 含 水 率 逐 年 上 升, 采 出 水 产 生 量 相 应 不 断 增 加, 加 之 受 地 层 条 件 和 能 耗 对 废 水 回 注 的 限 制, 外 排 水 量 呈 上 升 态 势 ; 稠 油 开 发 三 次 采 油 等 深 度 开 采 工 艺, 则 又 恶 化 了 废 水 水 质 增 加 了 处 理 难 度 因 此, 以 回 注 为 目 的 的 处 理 工 艺 不 能 达 到 现 行 国 家 污 水 综 合 排 放 标 准 的 要 求 我 国 对 油 气 田 废 水 的 处 理, 在 通 过 开 展 大 量 的 技 术 研 发 和 相 当 大 的 工 业 化 投 入 后, 目 前 在 整 体 上 基 本 完 成 了 从 回 注 到 回 注 + 外 排 处 理 工 艺 的 过 渡 ( 主 要 以 补 充 生 化 处 理 为 主 ) 石 油 类 硫 化 物 悬 浮 物 和 挥 发 酚 的 处 理 效 果 较 好 ; 但 由 于 废 水 可 生 化 性 总 体 较 差, 影 响 了 生 化 设 施 运 行 的 稳 定 性,COD 处 理 效 率 波 动 较 大, 有 超 标 现 象 发 生, 应 当 继 续 加 大 投 入 力 度 对 国 内 部 分 油 气 田 企 业 污 水 处 理 与 外 排 水 水 质 现 状 进 行 了 调 查, 结 果 见 表

37 表 国 内 部 分 油 气 田 企 业 污 水 处 理 及 外 排 现 状 企 业 处 理 实 际 污 水 处 理 污 水 处 理 污 水 处 理 场 ( 设 施 ) 回 用 水 量 外 排 水 量 处 理 工 艺 能 力 处 理 量 设 施 投 资 运 行 费 用 编 号 ( 万 t/ 年 ) ( 万 t/ 年 ) (t/d) ( 万 t/ 年 ) ( 万 元 ) ( 元 /t) 外 排 水 去 向 油 气 田 1 1 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 油 气 田 2 4 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 油 气 田 3 8 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 物 化 油 气 田 4 11 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 地 表 水 体 或 海 域 13 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 油 气 田 5 16 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 物 化 + 生 化 油 气 田 6 21 物 化 + 生 化 油 气 田 7 22 物 化 + 生 化 油 气 田 8 23 物 化 外 环 境 生 态 用 水 34

38 企 业 油 气 田 9 油 气 田 10 污 水 处 理 场 ( 设 施 ) 编 号 处 理 工 艺 处 理 能 力 (t/d) 实 际 处 理 量 ( 万 t/ 年 ) 污 水 处 理 设 施 投 资 ( 万 元 ) 污 水 处 理 运 行 费 用 ( 元 /t) 回 用 水 量 ( 万 t/ 年 ) 外 排 水 量 ( 万 t/ 年 ) 外 排 水 去 向 24 物 化 外 环 境 生 态 用 水 25 物 化 外 环 境 生 态 用 水 26 物 化 外 环 境 生 态 用 水 27 物 化 外 环 境 生 态 用 水 28 物 化 外 环 境 生 态 用 水 29 物 化 蒸 发 池 30 物 化 蒸 发 池 31 物 化 蒸 发 池 32 物 化 蒸 发 池 33 物 化 蒸 发 池 34 物 化 蒸 发 池 35 物 化 蒸 发 池 36 物 化 蒸 发 池 37 物 化 + 生 化 人 工 生 态 田 38 物 化 + 生 化 蒸 发 池 39 物 化 蒸 发 池 40 物 化 + 生 化 蒸 发 池 注 :1. 处 理 对 象 包 括 采 油 气 废 水 钻 井 废 水 井 下 作 业 废 水 或 生 活 污 水 等 ; 2. 回 用 包 括 回 注 锅 炉 用 水 或 站 场 绿 化 等 所 有 回 用 途 径 ; 3. 外 排 水 去 向 包 括 进 入 地 表 水 体 或 海 域 储 存 设 施, 或 者 作 为 外 环 境 生 态 用 水 35

39 表 国 内 部 分 油 气 田 企 业 外 排 ( 进 入 水 环 境 ) 水 达 标 排 放 现 状 单 位 :mg/l(ph 值 除 外 ) 企 业 排 污 口 ph 值 COD 石 油 类 悬 浮 物 挥 发 酚 硫 化 物 编 号 范 围 较 大 值 平 均 值 较 大 值 平 均 值 较 大 值 平 均 值 较 大 值 平 均 值 较 大 值 平 均 值 油 气 田 油 气 田 油 气 田 油 气 田 油 气 田 油 气 田 油 气 田 GB 现 源 限 值 ( 二 级 ) 6~ 新 源 限 值 ( 二 级 ) 6~

40 4.6.2 天 然 气 净 化 厂 污 染 物 排 放 现 状 评 价 目 前 天 然 气 净 化 厂 的 SO2 排 放 控 制 主 要 是 通 过 生 产 工 艺 措 施, 提 高 硫 磺 回 收 率 来 实 现 的, 这 也 是 国 外 天 然 气 净 化 行 业 的 普 遍 做 法, 尚 未 应 用 烟 气 脱 硫 措 施 SO2 排 放 浓 度 直 接 取 决 于 硫 回 收 率 的 高 低 ( 亦 与 酸 气 中 H2S 浓 度 有 关 ), 由 于 各 厂 采 用 的 硫 磺 回 收 工 艺 不 同,SO2 排 放 浓 度 呈 现 很 大 的 差 异 性, 从 几 百 mg/m 3 到 几 万 mg/m 3 都 有 发 生 根 据 理 论 计 算 的 不 同 硫 回 收 率 下 的 理 论 SO2 排 放 浓 度 见 表 4-8 所 示 根 据 2013 年 8 月 调 研 结 果, 我 国 天 然 气 净 化 厂 SO2 排 放 情 况 列 于 表 4-9 我 国 天 然 气 净 化 厂 硫 磺 回 收 尾 气 经 灼 烧 后 的 SO2 排 放 浓 度 虽 高, 但 由 于 气 量 规 模 都 不 大 ( 只 有 几 千 至 几 万 m 3 /h), 因 此 SO2 排 放 量 很 少, 年 排 放 量 以 几 吨 到 几 百 吨 为 主, 合 计 吨 / 年, 占 全 国 总 量 的 0.05% 表 4-8 收 率 与 酸 气 浓 度 及 尾 气 SO2 排 放 的 关 系 ( 理 论 ) 装 置 总 硫 收 率 (%) 表 4-9 酸 气 浓 度 (%) SO2 排 放 浓 度 (mg/m 3 ) 我 国 天 然 气 净 化 厂 SO2 排 放 现 状 SO2 浓 度 范 围 (mg/m 3 ) 2000~ ~ ~600 重 庆 净 化 总 厂 单 位 排 放 浓 度 mg/m 3 排 放 速 率 kg/h 年 排 放 量 t 引 进 分 厂 垫 江 分 厂 渠 县 分 厂 长 寿 分 厂 大 竹 净 化 厂 万 州 分 厂 綦 江 净 化 厂 忠 县 分 厂