石油和天然气开采业危险废物判定要点分析.pdf

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1、 ：石油和天然气开采业危险废物判定要点分析李梦蛟白 杰（新疆固体废物管理中心）摘要在油气田开发生产过程中，会产生大量危险废物，如处置不当会造成严重污染，但如何判别危险废物是环境管理中的难点问题。文章分析了石油和天然气开采业生产工艺流程，对石油和天然气开采业的油井、联合站、集输管道产生危险废物的类型、环节进行了分析，可为有关人员对危险废物判定提供参考。关键词石油；天然气；开采；危险废物；判定中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言我国油气资源丰富。石油和天然气开采业作为能源工业，是我国重要的基础产业和支柱产业，在国民经济中具有极其重要的地位，国民经济和社会发展“十二五”规划纲要 提出，加大石油

2、、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。但在油气田开发生产过程中，会产生大量固体废物，而其中的绝大多数又属于危险废物，如果处置不当会对环境造成严重污染。危险废物是指列入 年月 国家危险废物名录 或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的固体废物。在目前鉴别试验无法大量开展的情况下，通过 国家危险废物名录 对比查找是直接判定危险废物的最简单、便捷的方法，但由于名录对危险废物的产生源只是简单概述，在不详细了解各行业生产工艺环节的情况下，使用名录直接判断有一定困难，因此如何准确甄别各行业产生的危险废物，贯彻落实好危险废物相关法律、法规和标准，成为各级

3、环境部门面临的一道难题。文章提出了石油和天然气开采业危险废物判定要点，以供环境部门和相关企业作为针对该行业危险废物环境管理的判定依据。石油和天然气开采业生产工艺流程石油和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。石油和天然气开采主要包括建设期、运营期两个阶段。建设期的主要内容为勘探、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。石油和天然气开采工艺流程见图。图石油和天然气开采工艺流程危险废物判定石油和天然气开采业产生的危险废物种类多、数量大，

4、不合理处置危害巨大。国家危险废物名录 中直接注明为“石油和天然气开采”行业的危险废物有两个类别（废矿物油和含汞废物）三种，其中废矿物油类危险废物在石油天然气开采的各个阶段都可能产生，另外还涉及非特定行业的废酸、废碱、有机树脂类废物等类别。下面根据危险废物产生地点的不同进行具体分析。油 井油井是石油、天然气从地下上升到地表的通道，油井一般分两种类型，一种是自喷井，靠油（气）层的自身压力上升到井口，一种是机械采油井，在地下压李梦蛟，年毕业于长安大学环境工程学院环境工程专业，现在新疆固体废物管理中心主要从事固体废物、危险废物处置利用的研究和管理工作。通信地址：新疆乌鲁木齐市北京南路 号，油气田环境保

5、护 年 月 力不足的情况下，靠地面动力传动装置（如常见的游梁式抽油机，俗称磕头机）施加压力抽采石油。油井的正常出油要经历建设期和运营期两阶段，一般包括钻井、井下作业、采油（气）等过程，产生的危险废物主要有钻井废弃物、落地原油等。钻井废弃物钻井是建设期的重要施工任务之一，过程中会使用大量钻井液（泥浆），钻井液又称钻孔冲洗液，是石油、天然气 钻 探 过 程 中 孔 内 使 用 的 循 环 冲 洗介质。钻井 液 在 钻 井 过 程 中 起 着 井 下 安 全，保 护储层、润滑冷却 钻 头、携 带 岩 屑 等 重 要 作 用，被 称为钻井 的 血 液。钻 井 时 高 压 钻 井 液 经 钻 杆、钻 铤

6、到钻头，从钻头喷嘴喷出以清洗井底并携带岩屑，然后再沿钻柱与井壁（或套管）形成的环形空间向上流动，在到达 地 面 后 小 部 分 携 带 有 大 量 岩 屑 的钻井液流入井旁 的 贮 存 池，大 部 分 经 处 理 后 进 入泥浆罐在钻井现场循环使用。废弃钻井液产生量巨大，普通油气井每下钻百米就能 产 生 以 上，特 殊 油 气 井 产 污 量 更 大。废弃钻井液外观 一 般 呈 黏 稠 流 体 或 半 流 体 状，颗粒细小，固体含 量 高，其 组 成 复 杂，主 要 为 膨 润 土和有机高分子处理剂、黏土、加重材料、岩屑等，此外由于钻井液中 含 有 有 机 和 无 机 类 添 加 剂，其 中的

7、 重金属、石油类 有害 物 质 浓度较高，个 别污染指 标 超 出 国 家 排 放 标 准 数 百 倍。因 此，鉴 于钻井废弃物中所含的有害成分和不可简单重复使用的特点，应该 将 完 井 后 油 井 现 场 贮 存 池 中 的 钻井废弃物（包括废钻 井液 和 岩屑），以 及 泥 浆 罐 里收集的废钻井液都定为废矿物油类危险废物。落地原油油井的建设期和运营期都会产生废矿物油类危险废物，主要为落地原油（指油井中产生的未进入集输管线而散落在地面的原油），落地原油主要产生于以下几种情况：探井试油、试采时排入地表的原油在钻井发现油、气层后，还需要使油、气层中的油、气流从井底流到地面，并经过测试取得油、气

8、层产量、压力，以及油、气、水性质等动态资料及数据，因此在这个过程中可能有部分原油喷洒到地表成为落地原油。原油生产中，因管理不善造成滴漏原油落地一般油田都有成千上万口油井，各个油井的开采时间各有不同，日常生产中难免有部分油井因连接管线故障、井口设备老化磨损、现场维护不注意等原因造成原油的“跑、冒、滴、漏”。例如，连接管线使用时间较长或管线质量有问题时，管线就容易穿孔，从而造成大量原油外泄；当井口盘根更换不及时时，井口出油处就要有油漏出。井喷等生产事故造成的落地原油钻井、井下作业时因相关数据掌握不准、钻井泥浆调配使用不当、违规操作等原因，就可能发生井喷等突发生产事故，造成地层原油喷出进入地表。井喷

9、发生概率较低但危害很大，不仅可能会酿成严重的环境污染事故，且危及人身和设备安全。废机油机油是钻井设备、油井设备及其他设施良好运行和延长使用寿命的重要保障，机油（脂）使用一段时间后，必定伴随着变质而需要换油，更换下来的废弃机油主要有以下两种类型：钻井设备废润滑油油井勘探、建设期钻井设备更换产生的废润滑油，如钻机绞车、传动箱用液压油，泥浆泵、转盘用重负荷齿轮油，柴油机用柴油机油等。抽油机废润滑油油井运营期抽油机日常维护保养产生的废润滑油脂，如抽油机轴承使用更换下来的润滑脂，抽油机减速箱的润滑油（工业齿轮油）等。废机油的变质更换周期因各设备的使用情况、油品质量、性质不同而有所差异，数百小时至数月不等

10、，例如柴油机油的换油周期在 以上，齿轮油、液压油的更换在个月以上。酸化残液一般在油井投产前及投产以后，为了达到、改善油层渗流条件及油井技术状况，提高采油速度和产量的目的，会根据油井的实际需要，按照工艺设计要求，对油井采取各种井下作业措施。井下作业是进行采油生产的重要手段之一，其中就包括酸化作业。酸化作业的目的是使强酸液（盐酸、氢氟酸等）沿油井径向渗入地层，从而在酸液的作用下扩大孔隙空间，溶解空间内的颗粒堵塞物，消除井筒附近使地层渗透率降低的不良影响，达到增产效果。据统计，每口酸化井每次能排放几十至上百立方米不等废酸，其具有腐蚀性，属于废酸类危险废物。压裂返排液压裂作业也属于井下作业的一种，经常

11、与酸化 年 月李梦蛟等：石油和天然气开采业危险废物判定要点分析作业联合使用，其目的与酸化作业类似，是油气井增产的 主 要 措 施 之 一，为 各 油 田 普 遍 采 用。压 裂液是压裂作业的 重 要 组 成 部 分，常 用 的 压 裂 液 有水 基 压 裂 液、油 基 压 裂 液、乳 状 压 裂 液 等 基 本 类型。每口压 裂 井 因 具 体 工 艺 不 同，每 次 大 概 可 产生压裂返排液（废液），其 外 观 一般呈淡黄色，有强烈的刺激气味，表观黏度较大，成分复杂，含有胍胶、甲醛、石油类及其他各种添加剂，具有高 、高色度、难降解等 特 点，又因 压 裂液类型不同导致具 体 成 分 有 较

12、 大 差 异，如 水 基 压 裂液返排液含有高锰酸钾、过硫酸铵、三氯甲苯等化学成分，油 基压 裂 液（目 前使 用 频率较 低）返 排 液含有一定的原油（成 品油），但 不 论 何种压裂 返 排液都有一定的毒 性，直 接 排 放 会 对 周 围 环 境 造 成污染。压裂返排液在 国家危险废物名录 中虽没有明确列出，但也应判定为危险废物，具体类别可依实际有害成分 而 定，其 中 的 油 基 压 裂 液 返 排 液可直接判定为油水混合物类危险废物。洗井废液油井开采生产一段时间后，井壁和油管上就会聚集、黏附石蜡、死油、铁锈等污垢，不及时清除将导致油管输送能力下降，还具有很大的安全隐患。目前，清蜡除垢

13、的主要方法有机械刮除、工作液洗井等方式。机械刮除就是用专门的设备，将清除工具下到油管中，并在油管结垢部位上下活动，把附着于井壁中的污垢刮掉，由液流携带出井筒；工作液洗井是在地面向井筒内打入具有一定性质的洗井工作液，把井壁和油管上的脏物混合到工作液中带到地面。机械刮除产生的废液含有石蜡、污油等物质，可判定为废矿物油类危险废物。洗井工作液中一般添加有氢氧化钠、氢氧化钾等碱液及其他有机溶剂，排回地面的废液可判定为废碱类危险废物。联合站油气井产出的油气和水，要输送至联合站进行集中油气处理及水处理，得到原油、天然气、轻烃、水等产品。联合站是油气集中处理联合作业站的简称，主要包括油气集中处理（油气分离、原

14、油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收等）、油田注水、污水处理、供变电和辅助生产设施等部分。油泥（砂）油气开采中，为了保持油层压力驱动原油从油井中开采出来，要向井里注入高压水，但经过一段时间注水后，注入水将伴随原油被开采出来，油气水混合物经联合站设备分离出的含油污水要进行物化或生化处理，处理过程中会在隔油、气浮、絮凝、沉降、生物氧化等环节产生大量油泥（砂），里面含有一定量的石油类物质，属废矿物油类危险废物。清罐油泥大型油罐是联合站必备的储存设施，根据有关储油罐修理的规范规定，储罐每运行要进行开放检查、修理，这时就要对储油罐进行清罐。清罐就是要除去沉积在储罐底部的淤渣及罐壁上的凝油和凝蜡，一般有

15、机械清罐、热水循环清罐等方法。清罐产生的油泥通常由水、泥砂、油、无机盐等组成，含油率较高，属于废矿物油类危险废物。废分子筛、废脱汞剂各类油气田天然气中大多含有汞及其化合物，不同油气田 生产 的 天 然 气 的 汞 含 量 差 异 很 大，国内某些气田的天然气含汞量高达 ，天然气中的汞主 要以 单 质 汞 的 形 态 存 在，少 数 以 烷 基汞的形 态 存 在。汞 具 有 高 挥 发 性、高 毒 性 及 腐 蚀性，天然气含汞量过高将直接影响生产安全，且对环境和工艺 设备 造 成 严 重 危 害，因 此 国 内 部 分 高含汞气 田 需 加 装 脱 汞 装 置。目 前，高 汞 天 然 气 的脱汞

16、方法主要有溶液吸收法、冷凝分离法、膜分离法和化 学 固 体 吸 附 法 等。其 中，化 学 固 体 吸 附 法工艺最成熟、应用最广泛，常用的汞吸附剂主要有载硫活 性 炭、载 银 分 子 筛 及 金 属 硫 化 物 等。脱 汞工艺中更换下来的含汞废分子筛、废脱汞剂、废活性炭等都属于含汞废物类危险废物。废离子交换树脂锅炉是油气开采中不可或缺的辅助设备，油气田使用的锅炉大体可分为两种，一种是提供热源的加热锅炉，一种是用于稠油油田蒸汽吞吐、蒸汽驱开采的热采锅炉。锅炉用水使用前须进行软化处理，离子交换就是软化处理的主要工艺之一，饱和或废弃更换下来的废离子交换树脂就属于有机树脂类废物。集输管道管道输送是目

17、前油气长距离输送的最主要方式，有运输量大、能耗小、成本低、操作方便，能够连续运输等显著优势，但管道的破裂、冲洗不可避免的产生一些废矿物油类、废碱类危险废物。管道清洗废液油、气中含有各种盐类、硫化物等杂质，其长期在油气田环境保护 专栏 管道中穿行，不可避免地会在管道中形成沉淀或污垢。这些污垢不但会大大增加流体输送过程中的阻力，而且还会对管道材料造成腐蚀和伤害，这些问题会随着时间的延续而日益凸显，因此需要定期对管道进行清洗。管道清洗的方式和原理与“洗井废液”提到的油管污垢清除相类似，产生废液的危险废物类别也基本相同。落地原油油气集输管道除个别管段外，大多采用埋地方式铺设，管道穿越地段地形复杂，土壤

18、性质各异，土壤对管道有着很强的腐蚀性，同时输送的石油和天然气中含有硫化氢、二氧化碳、氯离子等多种腐蚀性物质，更加重了管道的腐蚀。持续腐蚀最终会引发管道破裂、穿孔等突发性事件，导致原油泄漏，并产生大量落地原油。总结通过上述分析，可以看到石油和天然气开采业的危险废物产生环节多、数量大，并以废矿物油类为主，具体产生情况总结见表。表石油和天然气开采业主要危险废物产生节点产生地点废物名称废物类别废物代码产生节点油井钻井废弃物 废矿物油 贮存池、泥浆罐落地原油 废矿物油 井口地表废机油（脂）废矿物油 钻井设备酸化残液 废酸 酸化作业压裂返排液 油水混合物或其他 或其他压裂作业洗井废液 废矿物油或 废碱 或

19、 洗井联合站油泥（砂）废矿物油 污水处理装置清罐油泥 废矿物油 清罐废分子筛（脱汞剂）含汞废物 脱汞装置废离子交换树脂 有机树脂类废物 锅炉水软化装置集输管道管道清洗废液 废矿物油或 废碱 或 管道清洗落地原油 废矿物油 管道泄漏点附近注：废物类别、废物代码均根据 年 国家危险废物名录 确定结束语危险废物判定是危险废物环境管理工作中的重要和首要一环，也是一项技术性、专业性很强的工作，既要求判定者熟悉掌握固体废物、危险废物的鉴别、鉴定标准和方法，还需要了解具体行业生产工艺的产排污环节，但随着 国家危险废物名录 的不断完善和相关解释细则的陆续出台，今后各行业的危险废物直接判定过程将更加快速、准确。

20、参 考 文 献盖明金 油田开发过程中主要污染物的产生及防治措施 中国石油大学胜利学院学报，（）：吴新民，屈撑囤，吴新国 油气田环境保护与控制技术环境污染与防治，（）：宁方军，王宝辉，高玺莹 残余压裂液污染防治技术综述辽宁化工，（）：钟昇，林孟雄 油气田压裂液处理技术研究进展 安徽化工，（）：鲍春田 浅谈石油钻井设备润滑油的使用与管理 石油矿场机械，（）：俞宏兴原油储罐清罐方法概述清洗技术，：蒋洪，刘支强，朱聪天然气中汞的腐蚀机理及防护措施 天然气化工，：（收稿日期 ）（编辑李 娟）年 月李梦蛟等：石油和天然气开采业危险废物判定要点分析 （），；（）（；），；（）（），；（）（；），：，爛 ，；（）（；，），；（）（，），；