王明明

（南京大学环境规划设计研究院股份公司，江苏南京 210008）

当前我国大气环境形势严峻，VOCs 作为促进臭氧和PM2.5形成的主要前提物，受到了社会的广泛关注，如何有效控制VOCs 已成为现阶段我国大气环境治理领域中的热点问题。石油、天然气的开发常常伴有大量挥发性有机物的逸散排放，油田开采初期油气比例较高，经统计，多个油田油气比在60～165m3/t。

1 VOCs污染源分析

根据油气田项目的特点（开发建设期和油气生产期两个阶段），其挥发性有机物主要来源以下过程。

1.1 设备动静密封点泄漏

设备密封点泄漏是指油气在集输、分离、净化处理等整个过程中，各种设备组件和连接处泄漏进入大气的过程。

1.2 有机液体装卸挥发损失

油气田油气集输大多数均采用密闭管道运输方式，但在一些边远油田原油采用汽车或火车拉运装卸的方式，原油装卸过程中会有VOCs 逸散排放。

1.3 有机液体储存挥发损失

开采出来的原油储存在原油罐中，未稳定的原油中含有大量的轻烃类物质，具有相对更高的饱和蒸汽，储罐大小呼吸排放的VOCs 量较大。

1.4 运输过程与洗车排放

汽车或者火车在装油后会进行清洗操作，清洗中热蒸汽会置换出上次装载过程剩余的原油，从而造成VOCs 排放；另外，运输过程中温度的变化也可能导致罐车上部呼吸阀打开，会造成VOCs 的罐顶排放。

1.5 废水废渣集输、处理过程逸散

油气田钻井阶段会产生钻井废水、钻井废弃岩屑、废弃钻井液以及压裂反排液，逸散VOCs。油气田生产及加工阶段，联合站水处理中VOCs 可以通过废水处理系统逸散到大气中；另外，油水气分离罐（未稳原油）一般油气田均采用拱顶罐，也会才生VOCs 排放。

1.6 工艺有组织废气排放

油气田项目有组织工艺排放源主要是硫磺回收装置尾气，反应尾气中含有少量烃类，焚烧炉能去除大部分烃，但仍有少量排放。另外，原油稳定过程中闪蒸、分馏过程中会产生一部分VOCs 排放，此外，天然气田加工处理过程中也会产生一定的VOCs。

1.7 工艺无组织废气排放

工艺无组织排放源几乎贯穿于整个油气开采阶段。钻井机械设备的排放、废弃钻井泥浆处理系统的排放、井下作业（洗井、清砂、完井射孔、修井）、压裂过程、以及试油过程均产生VOCs 的逸散排放，另外还有压裂过程压裂柴油车产生的排放；油气田采油过程也会不断产生伴生气（套管气）的逸散。

1.8 燃烧废气

燃烧废气主要包括加热炉以及动力锅炉等，如工作人员采暖和生活用热锅炉，为整个系统提供动力的动力锅炉，井口为防止水合物的形成而采用的水套加热炉，天然气处理厂脱水过程中再生气加热炉以及油气分离加热炉等。上述设施在正常工作条件下，均会由于燃烧而产生VOCs 的排放。

1.9 火炬排放

目前，各油气田大多数井场均设置一套火炬放空系统，用于清管、设备检修和紧急状态放空。为保证火炬点火的及时性和可靠性，火炬设有常明灯。

1.10 事故排放

油气田项目可能发生的事故包括井喷、泄漏等。

1.11 检维修过程排放

开采过程中的检维修作业，包括洗井、修井、除砂、清蜡等施工作业。

2 油气田VOCs管控存在问题

2.1 油气田VOCs管理理念不强

对于油气田VOCs 的管控，首先要强化政府和企业的理念。如果政府及企业缺乏对VOCs 的管控认识，那对VOCs 的管理工作肯定做不到位。目前，我国环境管理部门及油气田企业对油气田VOCs 管控工作的重视程度较低，监管力度不足。再加上油气田大多位于较偏远地区，政府及企业环境管理人员不够，导致油气田VOCs 管控工作未全面开展。

2.2 油气田VOCs控制技术缺失

由VOCs 污染源分析可知，油气田的VOCs 排放大多数为无组织排放，且排放点较为分散，很难采用集中收集处理的方式对VOCs 进行控制。采用传统的末端治理手段来治理油气田排放的VOCs 基本失效。且目前对于油气田行业中VOCs的排放和控制的研究较少，在VOCs 污染控制方面仍显被动，缺少系统有效的VOCs 污染控制技术。

3 管控对策

3.1 建立油气田VOCs管理制度

针对当前存在的管理问题，先要从管理制度的建立方面入手。根据油气田VOCs 排放特点，结合石化企业VOCs 污染源排放指南，建立VOCs 源项手册及对应的管理制度要求。在管控工作中根据实际情况不断细化和调整管控制度，建立符合企业自身生产实际的VOCs 管控制度。政府相关环保部门要逐步加大对油气田企业的VOCs 管理，合理、合法地提出管控要求，推进油气田VOCs 管控的开展及不断提高。

3.2 油气田VOCs管控对策

基于油气田VOCs 污染源较多，分散较广，油气田VOCs的管控手段需多样化、全面化、精细化。从源头、过程及末端来考虑VOCs 的管控对策。

3.2.1 源头控制

对采油井场套管气应尽可能回收利用，以避免烃类废气放空。

将未稳定原油中挥发性强的轻组分加以脱出回收，可降低原油的蒸汽压，利于常温常压下储存，达到回收资源、降低油气蒸发损耗、减少油气挥发排放带来的环境污染、安全储运的目的。对原材采用密闭储存。

设备选型方面，未稳定原油储罐及事故油罐应选用固定顶罐。未稳定原油中含有大量挥发性组分，若采用浮顶罐，由于降压产生的大量闪蒸气容易破坏浮顶罐的密封结构，甚至会发生密封结构破坏、浮顶沉没等故障。

油气集输工艺流程应尽可能采用密闭流程，这是减少VOCs 排放的重要措施。

3.2.2 过程管理控制

现阶段设备动静密封点的过程控制主要是实施泄漏检测与修复程序。LDAR 是一种全过程、精细化管理思想的体现，通过固定或移动式检测仪器，定量检测或检查生产装置中阀门等易产生VOCs 泄漏的密封点，并在一定期限内采取有效措施修复泄漏点，从而控制物料泄漏损失，减少对环境造成的污染。

3.2.3 末端控制

目前企业使用较多的VOCs 末端治理技术主要有吸附法、吸收法、冷凝法、蓄热氧化法、蓄热催化氧化法、生物法等。各个方法均有其优势，也有其缺点：吸附法应用范围广，效率高，装置结构简单，但需更换吸附剂，运行费用较高，废弃的吸附剂如果处置不当也会产生二次污染。吸收法运行费用较低、操作简单、能耗低、操作弹性大，但回收率较低。冷凝法技术简单，回收效果稳定，可以直接回收到有机液体，无二次污染。主要缺点是要想回收效率高，要增加设备投资和提高处理成本。蓄热氧化法处理效率高，装置结构简单，安全性高。但设备投资费用及运转费用都较高；较高的燃烧温度会产生NOx 及二噁英等二次污染。蓄热催化氧化法操作温度较热氧化低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，降低了设备费用。但对废气成分要求较高，催化剂可能会受到杂质影响发生中毒现象；设备稳定性相对较差；催化剂价格较贵，运行成本较高。

4 结语

我国油气田开发行业起步较晚，开发过程中环境方面的管理较为粗放，目前大部分企业尚未考虑VOCs 泄漏排放问题。同时，国内在油气田行业VOCs 估算方法、排放基数等方面尚不清晰，油气田开发行业VOCs 污染控制措施应用案例也较少，油气田VOCs 管控工作整体处于初级阶段。国家应加大对油气田VOCs 管控研究，尽早指导企业开展油气田VOCs管控工作。