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“绿色钻探”守护绿水青山

来源:中国石化报 时间:2023-05-08 08:00

新沙212HF井钻井作业现场。王 平 杨高全 摄影报道

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石油是工业的“血液”,在经济发展过程中具有不可替代的作用,也是推动社会发展的重要战略物资。但随着石油的大规模开发,环境问题也随之而来。

绿水青山就是金山银山。中国石化石油工程企业践行绿色发展战略,将节能环保理念落到实处,以“源头减量、无害处置、资源利用”为目标,强化科技创新引领,通过自主研发环保技术、采用先进设备等方式,让钻井废弃物“变废为宝”,为油气开发利用筑牢“绿色屏障”。

技术人员和操作人员探讨膜处理设备运行工况。胡志勇 孙大杰 摄影报道

      西南石油工程
      破解气田“水密码”  写好环保“大文章”

川渝地区处于长江上游,河网密集,水系丰富。同时,作为国内天然气最丰富、勘探开发潜力最大的区域,川渝地区年采气产水量巨大。2022年,仅川西区域采气产水量就超百万立方米。在我国人均水资源量约为世界平均水平1/4的情况下,采气废水实现高效处理、达到零排放标准,对推动洁净能源绿色发展意义重大。

采气废水从何而来?“天然气开发过程中,气井产水具有普遍性。除存在多种类型的地层水外,为提高气藏采收率,近年来大力推行排水采气工艺,使采气废水产出量剧增。”西南石油工程油田环保专家罗平凯介绍。

随着排水采气技术的快速发展,采气废水成分更趋复杂,除了高氯化物、氨氮、悬浮物,还含有大量难以处理的表面活性剂类有机污染物。“采气废水处理的最大难点,就是高氯环境下的难降解有机物治理。”罗平凯说,“因为在高氯环境下微生物活性受到抑制,常规生化工艺很难对起泡有机物进行高效降解。”

据了解,国内外处理采气废水主要采用回注技术和常规氧化处理外排两种方式。回注技术是将废水注入采气枯竭井或废弃井,但受限于回注前预处理工艺水平,还会产生地层被堵塞等新问题,效果不甚理想。而采用芬顿氧化加消泡剂的氧化消泡组合工艺成本高、效率低,效果不稳定。这些因素都促使西南石油工程油田工程服务分公司环保攻关团队开始积极探索研发新的处理工艺。

当时,从设计到设备都没有现成的作业可以抄,创新成了唯一的出路。大家只能“摸着石头过河”,不断实验比较,定期交流讨论,拓展优化思路。2019年,经过3年努力,该团队通过自主研发“混凝除硬预处理—生化处理—膜减量装置”工艺,终于攻克了这一难题,成果显著:从指标来看,排水特征污染物氯化物浓度、COD(化学需氧量)、氨氮含量都显著优于现行排放标准,全面实现末端可控;从运行效率来看,连续平稳运行1550天,有效提高了膜工艺产水率,年处理量超9万余平方米;从处理成本来看,较常规氧化处理工艺节约成本20%以上,实现经济环保双赢;从技术成果来看,成功解决区域含泡排剂采气地层水达标处理的难题,“一种钻采废水末端达标处理装置”获国家知识产权局实用新型专利授权。

跟所有工业发展一样,环保技术的突破始终离不开基础研究。

2021年,西南环保中心攻关团队按照“生化+近零排放”的思路,加强耐盐及高效降解表面活性剂生物菌的培养驯化研究,成功研发构建了耐盐率超过3%的高效生物处理系统。在此基础上,他们确定了以“高效生物处理+膜减量+节能蒸馏”为核心的工艺改造思路,进一步优化工艺装置,并利用低温多效蒸馏技术建立了一套适合高盐、高有机物废水处理的工艺,形成了独特的“治水”模式,同时实现了废水产盐创效。

“成果是惊人的,也让我们对今后攻克更大的难题越来越有信心。”罗平凯介绍,该项工艺革新不仅使装置运行更稳定高效,成本也较前期处理工艺降低了15%,优势突出,而且出水质量再次取得新突破,关键指标COD远远优于地表水一级排放标准,申报的相关技术“一种泡排水的综合生化处理方法”也获得国家发明专利授权,在中浅层气藏废水处理方面有广阔应用前景。

近年来,随着川渝千亿立方米天然气基地建设提速和中国石化“深地工程·川渝天然气基地”揭牌,油田工程服务分公司的采气废水处理量逐年增加,这也对处理能效和处理效果提出了更高要求。面对新形势,该公司加快废水处理设施建设,进一步优化工艺流程,有效提升污水治理体系和治理能力,同时积极进行管理创新、技术创新,通过开发智能管理平台,对废水治理全过程进行实时监控、精准把控,努力为油气田高质量发展提供更有力的环保技术支撑。(孙岩 王佳妮 胡志勇 孙大杰)

涪陵页岩气西南油基岩屑处理站。罗 爱 摄

江汉石油工程

挑战油基岩屑处理难题 实现油气清洁高效勘探

5月7日,涪陵页岩气田西南油基岩屑处理站现场一片忙碌。当前,涪陵页岩气田勘探开发提速提效明显,油基岩屑产出量迅猛,必须及时高效处理,才能保障气田产能建设。

油基岩屑是在页岩气田勘探开发过程中,采用油基钻井液打通油气“通道”时产生一种含油固体废物,如不进行无害化治理,会造成油气田环境的严重污染。在涪陵气田开发初期,油基岩屑属于新生事物,处理方式及方法在国内处于一片空白。这也成为当时国内页岩气开发的一道世界级环保难题,严重制约了页岩气勘探开发进程。

为保护好绿水青山,江汉石油工程作为页岩气开发的主力军,瞄准生产与发展需求,2013年就主动与10多家国内外知名专业公司、科研机构开展联合研究。经过一年多的技术攻关和生产试运行,他们攻克了超高温环境下机械运行、固液混合物料控量传输等难题,成功完成了油基岩屑从不落地收集、防渗透存储、无害化处理到资源化利用的“晋级”之路,填补了国内页岩气开发油基岩屑无害化处理的技术空白。经化验,处理后的岩屑含油量仅为0.28%,远优于北美2%的标准。

2014年,江汉石油工程在涪陵气田建成了国内首家油基岩屑处理中心,形成了“收、运、存、处、用”一揽子环保解决方案,实现了油基岩屑连续高效、规模化达标生产。经过处理后,油基岩屑甚至可以和土壤混合种出榨菜。当年,这件国内环保产业的新鲜事还登上了《人民日报》等媒体。2018年,“涪陵大型页岩气田高效勘探开发”项目荣获国家科技进步一等奖,油基岩屑处理技术也包含其中。

近年来,面对越来越高的环保标准和产能需求,江汉石油工程不断优化工艺,处理时效较最初提升了10倍,截至2023年3月底,已累计处理油基岩屑20余万吨,为涪陵气田快速上产提供了绿色支撑。

最难的环保问题解决了,下一步要思考的就是如何做得更好。油基岩屑经过无害化处理后,会分离产生水、气、油、灰渣等尾端物质。怎样才能把这些尾端物质也“吃干榨净”、循环再利用,实现资源价值的最大化?为此,该公司组建专业团队,开展系列技术攻关,经过多番努力,最终形成了热脱附油资源化利用技术,可将油基岩屑废弃物中回收的油品经过处理重新配置成油基泥浆,让岩屑中的油“从哪里来就回到哪里去”。目前,该技术和装备已在涪陵页岩气田和塔里木油田全面推广使用,每年可为钻井队节省柴油购置费2000余万元。

探索永无止境。完成了“收尾”,大家又把目光投向了“寻源”。油基岩屑处理前需从井场转运至环保处理站,由于岩屑中含液率高,存在转运风险大、处置成本高、钻井液不能充分再利用等问题。于是,该公司从源头减量出发,开展油基岩屑随钻减量一体化处理技术攻关,采取先减量再转运的全新方式收集岩屑,将井筒返出的油基岩屑在井场通过“甩干+离心”的方式变“干”。这样处理后,含液率由原来的30%降至8%以下,每口井减少废弃物30%,钻井液回收再利用占比超过90%,真正实现了废弃物减量化、回收利用最大化,有效提升了安全环保系数和井场标准化程度,每年可为钻井队节约危废处置及钻井液配置费千万余元。

如今,经过多年技术创新,江汉石油工程已申报环保方面国家专利18项,授权10项,形成五大系列28项环保工程技术,其中油基岩屑无害化处理技术是页岩气勘探开发十大核心技术之一,成为石油工程特色技术。目前,该公司以研究尾端资源化利用为重点,将油气田环保触角伸向了钻井泥浆废液、压裂返排液、石油环保技术开发等更广泛的领域,向着“建成一流环保工程、守护万里碧水蓝天”的企业发展之路迈进。罗爱 于成旺

钻井现场的船型围堰。顾珍时 摄

胜利石油工程

巧用船型围堰 绿色清洁作业

近日,绿色基层队创建工作推进会在胜利石油工程井下作业公司召开。在纷繁的检查点项中,是否具备、使用船型围堰是一条醒目的“硬杠杠”。

“为防止油管排区域油水滴落污染地面,以前我们主要采用‘防渗材料+倒V形环保围堰’的方式。”井下作业公司试油15队队长张延辉说,“防渗材料属于一次性防污染用品,虽然单次使用成本较低,但存在使用量大、易破损、回收难、易造成二次污染等多种问题。”

早在2020年,井下作业公司HSE监督办公室员工梁志刚就发现了这个问题。在思考对策时,受到之前在海洋作业平台施工经历的启发,他突发奇想:“能不能通过船型的结构让油管排滴落的原油和污水自流汇聚,达到聚集回收的目的呢?”这个构想提出后,经过一段时间集思广益的讨论与设计,船型围堰应运而生。

船型围堰由钢制条块本体拼接组成,船型槽四周加工为倾斜面,底面为平面,便于油管排产生的原油和污水自流汇聚,再集中回收到现场污液池,最后用罐车拉运至采油单位污液回收站(联合站)处理、回注地层。“相比传统方式,船型围堰具有多种优势,尤其是这种围堰采用钢材焊接,坚固、密封,可以多次搬迁、重复使用,从源头上减少了防渗材料的使用量和二次污染风险,对推动绿色作业起到了重要作用。”安全环保部副经理孙振伟说。

不仅如此,由于用传统方式现场搭设或拆除防渗设施平均需耗时近3小时,而船型围堰应用后,安装和拆卸时间节约了近一半,进一步降低了现场员工的工作强度,作业效率明显提高。“现在只需用吊车把第一块船型围堰对准位置放好,再像拼接积木一样将其余围堰进行拼装,就完成了铺设,非常方便。”试油15队队长张延辉说。

船型围堰一经使用,就得到了基层单位的好评,并迅速在公司进行了推广。如今,井下作业公司21支试油(气)、修井作业队已全部换用新型船型环保围堰。据统计,船型围堰推广后,21支作业队含油废防渗材料平均每月减少33.8吨,平均减少率为53.7%,同时,按照每年作业施工1000井次计算,全年可节省防渗材料费用90万元、含油危险废物处置费用80余万元。(李佳 顾珍时

新闻会客厅

问:目前在环保治理方面,中国石化石油工程企业有哪些好的做法?

西南石油工程油田环保专家、油田工程服务分公司西南环保中心主任 罗平凯:

经过20多年的实践探索,从“先开发、后治理”,到“分段施治、综合治理”,再到“在保护中开发、在开发中保护”,石油工程企业的理念和方法都在不断丰富,也越来越重视环保工作,一直在持续改进绿色生产方式,创新环保治理模式,基本实现了废弃资源的综合利用。

一是制度建设的保障。制定了体系化的油气勘探开发环境保护管理制度、标准、规范,并强化监督检查,落地见效,石油工程作业全过程有相应的视频照片等不间断管控措施,在强化监督的同时及时发现问题并整改,有效防控环境事故。二是专业场站的配套建设。对石油工程作业过程中产生的各类废弃物(废气、废液、废渣/固废),均有配套的专业环保处理设备、设施,通过无害化处理处置,实现了达标处理、合法排放。三是持续加强环保技术攻关应用。依靠科技进步和创新,逐步实现废弃物的综合利用(如钻屑协同制烧结砖、制水泥等),变废为宝,积极践行绿色发展、低碳发展。

江汉石油工程环保技术服务公司环保技术研究所所长 周素林:

这些年,中国石化石油工程企业环保治理水平日益提升。一是技术覆盖面更广、更系统化。全流程梳理环境污染物,遵循“三化”原则,对钻前、钻进、固井、完井、压裂、测试等各流程,从废水、废气、固废、噪声4类15种污染物进行特性分类,形成了4类12项技术。二是突出资源化利用,技术更成熟。对废弃物的处理从早期简单处理向“源头减量和资源利用”发展,实现了废弃物的循环和重复利用。三是强化绿色低碳、清洁生产意识。大幅降低了碳排放,降噪效果、自动化程度都有明显提升,从源头减少污染物产生的技术也得到了快速发展。

未来,江汉石油工程将继续推动环保工程向高端、绿色、低碳、安全的方向发展,紧随油气田勘探开发新技术发展,深耕环保工程技术,做好绿色勘探开发的守护者。实施科技自立自强,构建全流程钻完井工程低碳环保技术体系,健全降低固废、液废、废气、噪声等专项技术系列,做好绿色勘探开发的研究者,促进油气田技术持续进步。

问:对于石油工程企业来说,如何更好促进能源开发和绿色环保协同发展?

西南环保中心技术研发室主任 胡志勇:

环保工作是一项系统性全面性整体性工程,要运用系统思维,形成钻探生产与环保治理相互协同、有机衔接的体系。在管理层面,要统筹规划环保与勘探开发各环节之间的关系,优化钻修井材料和工艺,实施源头减量,强化过程控制;在技术方面,要突破领域界限,促进资源共享,形成有利于跨业务交流、产业协同的工作办法,促进技术人才跨界融合,让最优秀的人才培养更优秀的复合型人才,进而推动技术创新、设备创新、业务创新,实现高效末端治理。

一是遵循系统化治理思维,优选低毒、无毒的钻修井、井下作业处理剂,优化钻修井工艺,减少复杂情况,降低事故率,尽可能减少排污量及降低污染负荷,以降低环保治理的难度及综合治理成本,提升环境管理水平。

二是进一步加大环保科技投入和技术创新力度,不断提升废弃物处理质量,减少废弃物外排量,提升废弃物资源化利用率,力争实现产业链循环。

三是进一步加大环保设备设施投入力度,提升自有、自建、自营环保设备设施的处理能力,不断提升石油工程队伍的环保服务能力和水平,为发展石油工程特色业务夯实基础。

四是进一步创新人才体制机制,灵活激励措施,下大力气引进、培养一批跨专业、复合型的环保技术人才,培育一支高素质的队伍,提升核心竞争力和环保工程及技术服务能力。

(责任编辑:卢恋秋 )