油田开采主要污染物及其防治技术.doc

一，油田废水污染防治 油田废水污染物种类为石油类，COD、SS、挥发酚、硫化物、氰化物、六价铬、砷等，而主要是COD、SS、石油类，这三种污染物约占所有污染物排放总量的95以上。 1，钻井废水 PH值偏高，一般在812之间；含SS和COD高，分别多在2000mg/L以上及500mg/L10000mg/L之间，石油类在50mg/L500mg/L之间，而且有很高的色度。 污染防治措施 （1）打丛式井（即在一个井场打多口井，可以提高钻井废水的重复利用率，减少钻井泥浆和钻井废水的排放量）； （2）钻井泥浆采用闭路循环系统，完善泥浆四级固控净化手段，杜绝泥浆的跑、冒、滴漏。用途是可以提高泥浆重复利用率，减少新鲜泥浆配制量，相应减少新鲜用量和钻井泥浆与钻井废水的排放量。 （3）优质泥浆回收利用。用途是可以减少新鲜泥浆配制量。 （4）使用钻井废水冲洗钻台、钻杆，水刹车、泵拉杆等冷却循环使用，清洗沙样废水要重复使用。用途是可以提高钻井用水的重复使用率。 2，采油废水 一般SS含量高，颗粒粒径小，细菌含量高，油水密度差小，有机物含量高。水温一般为40-60度。 污染防治措施 （1）采油废水回注。用途是不仅减少了废水外排，而且能节约大量新鲜用水，缓解油田供水水源紧张的矛盾。 （2）注好水、注有效水，提高注水驱油效率。用途是可以有效控制原油含水上升幅度，在减少采油废水产生量的同时，减少了无效注水，节约大量新鲜用水。 3，作业废水 PH值49，主要污染物有COD、SS、石油类、硫化物等。 含硫气田水硫化物含量高，其他污染物类似采油污水性质。 污染防治措施。 建洗井水回收流程。回收洗井水处理后回注，减少洗井水的外排，节约水资源。 用采油废水洗井。尽可能不用清水洗井，减少新鲜水的用量。 4，油气集输储运废水 （1）杜绝油井、管线、储罐保温伴热循环水的漏失。减少循环水补充用量。 （2）掺水流程，油水分离后，废水重复使用。减少新鲜水用量。 （3）锅炉冷凝水回收使作。用作锅炉补充水。 （4）冷却水重复使用。液化气储罐喷淋用水，机泵冷却水、氨冷却塔喷淋用水，循环使用。 （5）反冲洗水回收使用。废水处理系统滤罐，需定期反冲洗，将反冲洗水回收处理再加以利用，减少了外排水量。 （6）站库排水系统做到清污分流。减少废水排放量。 二，油田固体废物污染防治 油气田企业固体废物主要有三类钻进废弃泥浆、岩屑，落地原油，油泥与油砂。 1，钻井废弃泥浆 （1）分类 水基钻井泥浆、油基钻井泥浆和气基钻井泥浆。 （2）来源 一是由于地质性质的变化，更换泥浆体系产生的废弃泥浆，也即不适于钻井工程和地质要求的钻井泥浆，在钻井过程中，因部分性能不合格而被排放的钻井泥浆；二是钻完井后弃置于井场的泥浆。即完井时井筒内被清水替出的钻井泥浆；三是泥浆循环系统渗漏产生的废弃泥浆，即循环系统跑、冒、滴、漏而排出的钻井泥浆。万米进尺废弃泥浆产生量为634T/104米，钻井废弃泥浆排放量约为40104T/年，排放率40左右。 （3）主要成分 取决于钻井泥浆的类型以及使钻井泥浆满足钻井要求而加入的添加剂。一般情况下，钻井泥浆的主要成分有水、油、黏土、加重材料、泥浆处理剂（有机处理剂、无机处理剂、表面活性剂）、堵漏材料等。 （4）主要污染物 烃类、盐类、各种有机聚合物、木质素磺酸盐、某些重金属（如汞、铬、铜、铅、砷）及重晶石中的杂质。 （5）性质 PH值较高，约为8.512，呈碱性；含有一定量的加重剂和化学处理剂；有些钻井泥浆含有油类；有些含有毒性（由于所钻进的地层中含有有毒物质，添加剂中含有有毒物质）。 （6）危害 过高的PH值、高浓度的可溶性盐及石油类影响土壤的结构和危害植物生长；有害的重金属离子，如六价铬、二价汞、二价镉、二价铅及不易被动植物降解的有机物、分子聚合物易进入食物链，并在环境或动植物体内蓄积，危害人类的身体健康和生命安全；废物中的有机处理剂使水体的COD、BOD增高，影响水生生物的正常生长。 （7）控制措施 A，合理选用泥浆体系及泥浆的使用与回用 ①使用无毒低污染泥浆。为保护浅层地下水不受污染，表层钻进时，使用清水泥浆，尽可能不使用化学添加剂。配制钻井液时，严格控制有毒、有害泥浆添加剂的使用。钻井中遇到浅水层，下套管时应注水泥封固，防止地下水水层被地层其他流体或钻井泥浆污染。开发研究无毒无害钻井泥浆体系。某油田通过在钻井泥浆中加入钾离子、铵离子等农作物生长所需要的成分，形成对土壤环境有利的绿色钻井泥浆体系。 ②采用闭合泥浆循环系统。对钻井液性能进行四级净化，避免钻井液的频繁稀释及反复加药，这样可以使钻井液体积减小，耗药量降低，从而使完井后的废钻井液处理量降低。对废泥浆池进行防渗处理，防止污染地下水。 ③泥浆的再循环利用。完井后对泥浆进行回收，重复使用。 B，改革生产工艺 ①搞好钻井设计，合理选择井身结构、井眼尺寸及钻井技术。 采用定向井、丛式井组可节约井场占地，可以减少钻井过程对地貌的破坏。另外，丛式井在一个井场打多口井，可以提高泥浆和泥浆废水的重复利用率，减少钻井废水的排放量。 钻水平井与取得相同产量的钻直井相比，可以减少钻井占地，节约钻井进尺，从而减少钻井液排放。 分支井钻井是指在一口主井眼中钻两口或多口水平井。分支井在节约钻井进尺、减少能源消耗、提高钻井泥浆及废水的重复利用率，与水平井所起的作用相似。 小井眼技术是指井眼直径不于常规井的钻井工艺。当钻井深度一定时，井眼直径越小，废钻井液的产生量越少。在可能的情况下，采用细孔井工艺会大幅度降低钻井废液产生量。 ②提高钻井泥浆抑制能力，控制地层造浆。具体措施是采用具有抑制泥页岩水化作用的钻井液，抑制由于地层水向井筒浸渗而形成的表面造浆，从而减少在表层钻进时泥浆量的迅速增加。 ③搞好固井，防止固井工程事故，而增加钻井废液的排放量。 ④提高钻井泥浆固相控制效率。钻井液密度是一项重要的性能指标，其必须控制在一定范围内。随着钻井液的重复使用，泥浆中的固相含量一般会逐渐升高，升至一定限度后必须加药加水重新调制，因此，提高钻井液固控系统的处理效率，控制钻井液中固相含量的升高，对减少钻井液的产生和排放量起着重要作用。 （8）钻井泥浆处理办法 ①回收再利用 可以用机械方法将废弃泥浆转化为干粉再用，主要回收加重剂和少量钻屑及膨润土。老井钻井泥浆用于新井压井。 ②直接排放 适用于污染程度较低、且易于自然降解的淡水基钻井泥浆的处理。 ③注入安全地层或井下的环形空间 本法是将废钻井泥浆通过深井注入地层。为了防止地下水和油层的污染，必须选择合适的安全地层。所谓安全地层，一般是指压力梯度较低且周围不渗透的地层。有时为了方便起见，也可将废钻井泥浆注入井的环形空间或不渗透的地层间的盐废钻井，泥浆运到指定处理场集中处理。该方法适用于油、水基废钻井泥浆。由于处理费用高，一般只在特殊情况下采用。 ④MTC处理。 MTC固井技术是一种新型的固井技术，它是在钻井液中加入固化剂和化学处理剂，使之转化为固井液。这样，既可减少水泥用量，节约固井成本，又为解决废钻井泥浆的再利用、减少环境污染提供了有效的途径。 ⑤回填 回填是一种花费较少而又普遍采用的方法。在回填开始之前，首先将储存坑内的废物进行沉降分离，将上面的水澄清，必要时可加入一些混凝剂，达到规定的要求后，就地排放。剩下的污泥待其干燥到一定程度后，即可在储存坑内就地填埋，一般项部要保持较厚的表土层，并使储存坑周围恢复到原有的地貌。本方法主要用于淡水基钻井泥浆的处理。 ⑥坑内密封 实质上是一种特殊的回填处理。其做法是先在储存坑的底部和四周铺垫一层有机土（通常用量为2128kg/m2），上面铺一层厚度为0.5mm的塑料膜，再盖一层有机土，以防塑料膜破裂。经上述处理后的储存坑，成为钻井废泥浆充填池，待钻井废泥浆中水分基本蒸发完后，再盖上有机土层，回填，恢复地貌。 ⑦土地耕作法 土地耕作法可使废物中的有毒成分获得最大程度的稀释，而且处理成本较低。 ⑧固化处理 向废水基钻井泥浆或钻井泥浆沉积物中加入固化剂，使之转化成像土壤一样的固体（假性土壤）填埋在原处或用作建筑材料等。这种方法能较大程度地减少废钻井泥浆中的金属离子和有机物对土壤的侵蚀，从而减少废钻井泥浆对环境的影响与危害，同时，又可保证废钻井泥浆池在钻井过程一结束即能还耕。 ⑨强化固液分量处理 废钻井泥浆经化学脱稳后，进行离心分离，固相成型，就地掩埋，水相再进行化学混凝沉降过滤后，达标排放。 2，钻井岩屑 （1）在钻井过程中被钻头破坏，由泥浆带回到地面的地层岩屑，也就是在钻进过程中钻头切削地层岩石而产生的碎屑，通过泥浆循环到井口，进入泥浆循环系统，经振动筛分离后，排入井场岩屑池中。 （2）综合利用方法加入适当添加剂后可制成建筑材料，如砖等；稍作处理后，钻屑可用来铺路；可用来填坑或围淤造田。 3，落地原油 （1）来源 落地原油有两种类型，一是井下作业过程中散落地面的原油，在试油、压裂、修井等作业过程中，从井口放喷的原油，起下油管、抽油杆散落地面原油。另一方面是事故落地原油，在原油集输过程中，由于管线，阀门的跑、冒、滴、漏散落地面的原油，由于不法分子破坏散落地面的原油。另外，井喷事故也产生落地油。油气田企业生产万吨原油落地原油产生量约51T/年，排放效率约10.5。 （2）落地原油控制 推广应用无污染作业，控制原油不落地； 加强落地原油的回收，做到责任明确，措施具体，奖罚分明； 加强管理及设备养护，减少跑、冒、滴、漏； 油气生产设备跑、冒、滴、漏后，要及时维修、更换； 试油、作业、试井、清防蜡时，采取防喷措施，用缺罐承接油、含油污泥、废水； 取消土油池，代之以罐，避免原油落地。 4，油泥、油砂 （1）来源 来自中转站、联合站、污水处理站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥、含油污水处理设施、轻烃加工厂、天然气净化装置等清除出来的油泥、油砂，主要成分是油、泥沙和水，含水率高达99以上，且充分乳化，难以沉降，随着油田进入三高开采期，采出液量成倍增加，油泥、油砂的产生量激增，研究开发油泥、油砂无害化处理、处置措施已变得非常紧迫。油气田企业生产万吨原油油泥、油砂产生量为16吨/年，排放率约0.44。 （2）污染控制 油泥、油砂中含有大量的可燃成分，经化学机械脱水后，可以作为燃料使用，也可以将一定比例的油泥、油砂与煤混和均匀用用燃料。 三，环境空气污染物 （1）环境空气污染物类型与来源 油田企业排放的废气包括燃料燃烧废气和生产工艺废气两类。 燃料燃烧废气主要包括以原油、渣油、天然气、煤为燃料的各种锅炉、窑炉、加热炉、高压蒸气炉排放的废气；生产工艺废气包括钻井柴油机、发电机等动力设备排放的废气，天然气脱硫尾气；烃类气体主要是采油气井口、油气集输计量管网、分离器排空以及管线泄漏等、联合站和计量站等的储罐的大小呼吸；其他还有物探、井下作业的动力废气以及机动车辆的尾气。 （2）污染控制 A，工艺废气 类型多样，其中最重要的是采油（气）、油气集输过程中挥发的烃类和天然气净化厂尾气，这两类废气的排放具有石油天然气开发行业的特点，处理设施比较完备。烃类气体一般采用密闭集输、原油稳定、轻烃回收的方法处理。天然气处理厂主要污染物是含硫化合物，采用各种方法回收硫，减少SO2、H2S的排放。 油气田企业原油损耗率在13，主要来源于油气田集输过程中的烃类损耗。原因是产能建设不配套、油气分离不彻底、流程不密封造成的。为了回收资源、保护环境，降低原油损耗率的主要工艺技术措施有 ①将原开式流程改为密闭式流程采用有自吸能力输送混气原油的泵（如螺杆泵），以使分离器中的原油可直接进泵，不需在常压罐中进行脱气。 ②密闭油、水、气分离输送或集油站的原油，采用三相分离器进行油、水、气的分离。水进污水处理系统，油进原油稳定装置，气进轻烃回收系统。 ③原油稳定 为将原油中的C1C4为些挥发性较强的组分较彻底地提炼出来，原油进入有一定温度的原油稳定塔分离较轻组分，稳定处理后的原油进储罐，挥发性烃类进轻烃回收系统。 ④大罐抽气 原油储罐上部空间充满烃类气体，当压力升至一定值时，通过罐顶呼吸阀外排至大气环境，当压力过高时，通过安全阀外排。为回收这部分气体，在部分油田推广应用大罐抽气装置。 ⑤轻烃回收系统 从三相分离器、原油稳定塔、大罐抽气回收的轻烃进回收系统进一步处理，主要是通过对气体进行压缩，使重组分液化，轻组分（干气）外输或作为加热炉燃料。 ⑥套管气回收 油井在开采过程中，套管中气体压力必须控制在一定范围以内，超过这一范围就要泄压。套管气回收就是建立套管将这部分气体回收作为加热炉燃料。 采用密闭流程、轻烃回收工艺处理后，原油损耗率可降至0.7以下，经济效益显著。 B，燃煤、燃料燃烧废气 以消烟除尘为主。主要有旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器和静电除尘器等。燃油废气处理以提高燃料燃烧效率为主，主要采用高效燃烧火嘴和进行炉膛拱改造。 四、油田井喷及污染防治 井喷，是地层流体（天然气、石油或水）经井眼涌出无控制流的现象。这种现象是由于井内泥浆桩压力不能平衡地层中流体的压力而产生的，失去控制的井喷，不仅影响正常钻进，而且常常酿成严重事故，破坏地下油气资源、矿产资源和水资源，井口喷出的大量有毒、有害物质会大面积扩散，污染周围的大气、农田和水体，影响农、牧、渔业。同时，有害物质的清理也相当困难。危害面广，甚至引发多种疾病。 井喷事故造成的有害气体主要有天然气、硫化氢、烃类气体等。 控制措施 首先对所钻井的地质情况要作细致调查，准确掌握含硫地层深度和预计含量； 井架安装、井位选址要充分考虑风向及其他自然因素，保证施工工地通风； 工程上选用抗硫钻杆和套管； 配备相应的防护设备和器材，如硫化氢报警器和防毒面具等； 搞好防硫化氢的安全培训，提高职工的自我防护能力和互救能力； 加强井控，安装井控设备。