植根于西石大校园的绿色“孵化”基地

作者:宣传部 发布时间:2019-04-29 15:35:01 浏览:

岁月不居,时光如流。原西安石油学院环境工程实验室自1994年开始,进入我国油田治污行列。在自主科研屡创佳绩后,于2007年获批为“陕西省油气田环境污染控制技术与储层保护重点实验室”。2016年再次承担起“石油石化污染控制与处理国家重点实验室”联合建设单位的工作任务。

25年来,实验室的研发团队在发展中不断壮大,不仅融合了西安石油大学环境工程、应用化学、化学工程、石油工程等学科,也与油田技术服务企业合作建立了多个研发合作平台,成为我国油气田含油污水、污泥资源化处理和储层保护研究领域科研和人才培养的绿色“孵化”基地,为实现油气田勘探、开发、生产和环境保护的可持续发展提供了人才培养、科学研究和社会服务。

 

咬定防污治污总体目标——技术创新

我国油气田分布范围广,生产环境差异大,开发过程中所涉及的环境问题呈多样态势。石油生产过程中产生的含油污水、污泥,在起初的粗放式管理与处理过程中,对环境造成了一定的污染。

如何在开发石油天然气的同时将环境污染降到最低限度,是实验室和研发团队坚持不懈寻求科技创新的不变初心。他们寻经搭脉,在不断摸索处理一个又一个难题的过程中,将解决地面上的治污减污与地下的储层保护问题同时进行攻关,做到地上、地下两条腿走路,尽力解决科技创新中存在的“两个一公里”问题,即创新水平不高、不接地气的“最先一公里”和成果转化缺乏、推广应用不多的“最后一公里”。确保在为油田治污开方下药的同时,实现资源的再利用和增收节支。

在经过多年科研磨砺和技术探索后,创新团队形成了四个稳定的科研方向:油气田环境污染控制理论与技术;低渗透油田注水过程中的储层保护技术;油气勘探、开发中含油污水综合处理理论与技术;固体废弃物无害化处理理论与技术。

针对低渗透油田采油污水回用处理的难题,研发团队应用复合药剂进行污水水质改性,采用诱导结晶技术降低污水结垢量,通过调整污水pH、降低溶解氧含量及硫离子等的浓度控制腐蚀,结合强化絮凝处理技术下,在较低的处理成本下实现污水处理后水质稳定达标,形成了集絮凝、防腐、阻垢、杀菌于一体的采油污水综合处理技术。该技术率先在中原油田获得成功,圆满通过三点一线(出站水—注水泵进口—注水井井口)水质稳定一致的严苛检测,实现了采油污水处理后100%达标回注,解决了油田采油污水回注的难题,节能减排效果十分显著,每方污水处理的药剂成本由0.8元降到0.5元以下。此后,该技术陆续在长庆、延长、新疆等油田得到应用,并拓展到采气污水处理领域,系列成果先后通过陕西省科学技术成果鉴定、中国石油与化学工业联合会及中国化工学会的成果鉴定,被认定为达到国际先进水平。获得2003年度陕西省科技进步二等奖、2007年度陕西省科技进步一等奖和2010年度国家科技进步二等奖。



创新团队针对鄂尔多斯盆地沟壑、梁峁纵横,作业废液点多、面广、处理难度大,就地回用处理技术在国内外尚属空白的现状,通过化学降粘、氧化除铁、水质配伍等研究,创建了高效、低成本就地处理方法。为在源头上杜绝污染,团队在油田作业废水的深度处理方面进行了不断探索和求证,发明了车载式作业废液处理装置,形成了氧化降解—絮凝处理的再利用处理工艺,实现了废液就地处理与100%回用,消除了作业废液无组织排放造成的环境污染与安全隐患,填补了作业废液就地回用处理技术的空白。此成果获得2012年陕西省科技进步二等奖。

针对含油污泥在排放的过程中,对大气、地表水、地下水和土壤植物造成危害的实际情况,研发团队利用低温催化热降解处理技术并结合污泥燃烧技术,使含油污泥中的轻组分被回收,重组分与助燃剂一起制成型煤进行燃烧,彻底解决含油污泥的处理难题,形成了含油污泥减量化、资源化无害化处理技术。同时他们还自主研发了废弃泥浆高温氧化处理技术,形成了废弃泥浆不落地处理技术。

他们还利用稠油污水处理中产生的除硅污泥煅烧后质轻、孔隙发育的特征,发明了含油污泥经煅烧后用作高强度混凝土添加剂技术,解决了含油污泥资源化利用的难题,消除了对环境的二次污染。

目前,实验室创新团队在原有的四个研究方向上,又新增了腐蚀与结垢机制、环境催化研究方向。他们针对油气田注采与管输过程中水质所引起的腐蚀与结垢问题,辨析导致腐蚀、结垢的主要与规律,揭示腐蚀与结垢协同效应,研究与之匹配的防护技术,减少因管柱腐蚀结垢对正常注采的影响、以及因管线油水泄漏对气、土壤、水环境的污染;进行新型催化剂的合成与应用,提高污水、污泥难降解污染物的处理效率及效果,助力油气田的高效、安全、环保开发。

 

致力减污控污成果转化——服务油田

在立足实际需求,高起点创新,迈出最先一公里后,完善技术体系,保障成果转换,完成最后一公里就显得尤为重要。

自1994年起,实验室创新团队在国家、省部级和企业30多项科研项目的持续支持下,历经20多年攻关,在含油含醇气田污水处理、高矿化度含硫含铁污水处理、油田作业废液处理、含油污泥处理等领域取得了技术突破,形成了多项具有自主知识产权的关键技术,研究成果在长庆、延长、中原、胜利、辽河、新疆等十多个油气田成功应用,实现了低渗透油气田含油污水100%达标回用,达到节能减排、保护环境与水资源的目的。

由于我国油田分布广,现场污水性质各异,含铁、含硫、含醇、含硅等性质差异极大,实验室将理论研究与生产实际结合,发明的在含油污水除油罐中以氮气为气源的气浮除油方法,应用复合药剂进行污水水质改性;采用诱导结晶技术降低结垢,在强化絮凝作用下与氮气气浮耦合,形成了集絮凝、防腐、阻垢、杀菌于一体的采油污水综合处理技术。在中原、长庆、延长、新疆等十个油田建立污水处理站86座,累计处理回用采油污水逾10.8亿方。项目应用后得到了良好的处理效果,并大幅降低了污水处理成本。重点实验室建成后,以团队成员所做研究为支撑,发明了含油、含甲醇采气污水预处理方法和污水中甲醇回收处理工艺技术,形成了一套含油、含甲醇采气污水处理和甲醇回收利用综合工艺技术。利用该技术在长庆气田建立污水处理站20座,累计处理、回用采气污水逾860万方,回收甲醇146.8万方,形成的处理工艺成为长庆气田含油含甲醇污水处理工艺的典型流程。

实验室自主研发了车载式作业废液密闭处理装置,形成了作业废液就地处理再利用技术,产业化生产车载式作业废液就地处理装置56套,在长庆、延长、新疆油田累计处理、回用作业废液4590万方,实现了废液就地处理与100%回用,消除了环境污染与安全隐患。



西安石油大学作为第一完成单位申报的“基于回用的采油(气)污水处理技术研究及应用”成果获得了2016年中国产学研合作创新成果一等奖。该成果采用絮凝——除硅一体化技术、诱导吸附垢去除技术、高含硫化氢气田污水处理技术等,有效解决了稠油污水回用锅炉过程污泥产生量大、处理流程长的问题,解决了多层产出水混合处理过程的水质稳定和高含硫化氢采气污水处理问题,形成了多项自主知识产权技术并在应用过程中取得了良好的处理效果。自2001年以来,该成果陆续在新疆油田等单位得到应用,累计处理污水46。66亿方并100%达标回用,减排污染物总量达186。68万吨以上。

自2006年以来,创新团队就开始致力于环保型钻井液产品与废弃钻井液的资源化处置的研究。目前各油田所使用的钻井液仍以上纪七十年代开发的聚磺钻井液体系为主,针对废弃钻井液难以降解、污染严重等问题,研发团队通过大胆设想、不断求证,采用了改性淀粉、树胶、木质素、半纤维素等天然环保材料制备钻井液。现场应用实验(钻井和废弃钻井液处理)钻井液用添加剂52口井,现场试验与推广应用全环保定向井与水平井钻井钻井液施工15口。环保型钻井液添加剂和废弃钻井液处理工艺领域获得授权发明专利10件,该项目被评为2017年度陕西省环境保护科学技术一等奖。2016年以来进行了环保型钻井废液协助沙漠土壤化技术研究,固沙治沙作用显著,可以实现钻井液固废物处置与治理荒漠协同发展。

 

搭建校企合作建设平台——共赢未来

站多高位置,看多远未来。近10年,实验室建设分别获得中省共建、学校、中国石油天然气集团公司的鼎力支持,建设了污水处理理论与技术研究平台、污水回注可行性评价研究平台、含油污泥资源化处理研究平台。

目前,实验室共有固定研究人员19人,其中教授4人,副教授7人,讲师和工程师8人。团队的教师们在自己进行技术难题研究工作的同时,也培养了大批的本科生和研究生。他们认真对学生的研究工作进行初步思路、实验设计、数据处理、现场运行等方面的直接指导。多年来,实验室培养青年人才6名,培养本科生300余名、硕士研究生85名(其中56名已毕业),成为各大油田控污工作的生力军,毕业生在现场的工作受到了各用人单位的好评。

实验室不仅成为行业创新的技术“孵化”基地,更成为油田控污领域人才输送的摇篮。为延长油田培训环保技术人员4期共286人;为中国石油天然气集团公司所属的新疆、吐哈、辽河、玉门等油田培训水处理技术人员5期共109人;为中国石化集团公司所属的中原、胜利等油田培训水处理技术人员3期共89人次。同时通过研究工作,在中原油田、延长油田建立了西安石油大学教学科研基地,为校企合作及人才培养奠定了一定的基础。

快速发展中的实验室,正在成为我国油田控污创新的源头活水。2018年11月14日,在“首届能源化工绿色发展创新国际论坛”上,来自加拿大、瑞典、澳大利亚及国内科研院所专家、学者及企业代表,围绕油气资源环境可持续发展展开讨论,交流探讨能源化工绿色发展前沿技术。与会代表充分肯定了西安石油大学团队研发的油田污水回用处理技术和油田污泥开发中的热解处理、污泥微生物处理、高温热氧化处理、废泥浆微生物固化处理等技术。

近年来,实验室研发团队获得的各类人才荣誉称号者不胜枚举,其中1人入选国家“百千万人才工程”,1人获“国家有突出贡献中青年专家”称号,2人入选国务院特殊津贴专家,1人获“全国优秀科技工作者”荣誉称号,2人获“陕西省有突出贡献专家”称号;1人获“陕西省优秀科技工作者”,3人荣获“陕西省科技新星”称号。共出版教材、专著7部,先后发表论文380篇,其中SCI、Ei收录167篇,著名期刊80篇。获得的授权发明专利、实用新型专利48项。在国内学术会议上特邀报告8次。



十多年来,实验室承担多项省部级项目,创新成果也屡次斩获科技进步奖项。其中“气田污水综合处理与防腐阻垢技术”获2008年陕西省科学技术一等奖;“鄂尔多斯盆地低渗透地层含油污水回用处理技术与工程应用”获2010年国家科技进步二等奖;“高含硫油田采油污水回用处理技术研究”获2011年中国石油与化工联合会科技进步二等奖;“油田作业废液回用处理技术研究及应用”获2012年陕西省科学技术二等奖;“基于回用的采油(气)污水处理技术研究及应用”获2016年中国产学研合作创新成果一等奖。重点实验室成员6人次先后获得“侯德榜化工科技奖创新奖”、“陕西省青年科技奖”、“陕西省杰出青年基金”和“西安市青年科技奖”。

多年艰辛,终结出累累硕果,实验室的各项工作得到了业内专家的高度肯定:“高含硫油田采出水回用处理技术研究”、“油田作业废液处理会用技术研究”、“油气田复杂组成采出液处理关键技术与产业化” 先后通过陕西省、中国石油与化工联合会科技成果鉴定,被认定达到国际先进水平;“含油污泥处理技术研究”通过中国化工学会科技成果鉴定,被认定达到国内领先水平。

脚步稳健,立意高远,陕西省油气田环境污染控制技术与储层保护重点实验室正以质朴务实的踏实步伐向更高目标努力着。





文:黄新宇