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植根于西石大校園的綠色“孵化”基地

作者:宣传部 发布时间:2019-04-29 15:35:01 浏览:

歲月不居,時光如流。原西安石油學院環境工程實驗室自1994年開始,進入我國油田治汙行列。在自主科研屢創佳績後,于2007年獲批爲“陝西省油氣田環境汙染控制技術與儲層保護重點實驗室”。2016年再次承擔起“石油石化汙染控制與處理國家重點實驗室”聯合建設單位的工作任務。

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養的绿色“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養、科學研究和社会服务。

 

咬定防汙治汙總體目標——技術創新

我國油氣田分布範圍廣,生産環境差異大,開發過程中所涉及的環境問題呈多樣態勢。石油生産過程中産生的含油汙水、汙泥,在起初的粗放式管理與處理過程中,對環境造成了一定的汙染。

如何在開發石油天然氣的同時將環境汙染降到最低限度,是實驗室和研發團隊堅持不懈尋求科技創新的不變初心。他們尋經搭脈,在不斷摸索處理一個又一個難題的過程中,將解決地面上的治汙減汙與地下的儲層保護問題同時進行攻關,做到地上、地下兩條腿走路,盡力解決科技創新中存在的“兩個一公裏”問題,即創新水平不高、不接地氣的“最先一公裏”和成果轉化缺乏、推廣應用不多的“最後一公裏”。確保在爲油田治汙開方下藥的同時,實現資源的再利用和增收節支。

在經過多年科研磨砺和技術探索後,創新團隊形成了四個穩定的科研方向:油氣田環境汙染控制理論與技術;低滲透油田注水過程中的儲層保護技術;油氣勘探、開發中含油汙水綜合處理理論與技術;固體廢棄物無害化處理理論與技術。

針對低滲透油田采油汙水回用處理的難題,研發團隊應用複合藥劑進行汙水水質改性,采用誘導結晶技術降低汙水結垢量,通過調整汙水pH、降低溶解氧含量及硫離子等的濃度控制腐蝕,結合強化絮凝處理技術下,在較低的處理成本下實現汙水處理後水質穩定達標,形成了集絮凝、防腐、阻垢、殺菌于一體的采油汙水綜合處理技術。該技術率先在中原油田獲得成功,圓滿通過三點一線(出站水—注水泵進口—注水井井口)水質穩定一致的嚴苛檢測,實現了采油汙水處理後100%達標回注,解決了油田采油汙水回注的難題,節能減排效果十分顯著,每方汙水處理的藥劑成本由0.8元降到0.5元以下。此後,該技術陸續在長慶、延長、新疆等油田得到應用,並拓展到采氣汙水處理領域,系列成果先後通過陝西省科學技術成果鑒定、中國石油與化學工業聯合會及中國化工學會的成果鑒定,被認定爲達到國際先進水平。獲得2003年度陝西省科技進步二等獎、2007年度陝西省科技進步一等獎和2010年度國家科技進步二等獎。



創新團隊針對鄂爾多斯盆地溝壑、梁峁縱橫,作業廢液點多、面廣、處理難度大,就地回用處理技術在國內外尚屬空白的現狀,通過化學降粘、氧化除鐵、水質配伍等研究,創建了高效、低成本就地處理方法。爲在源頭上杜絕汙染,團隊在油田作業廢水的深度處理方面進行了不斷探索和求證,發明了車載式作業廢液處理裝置,形成了氧化降解—絮凝處理的再利用處理工藝,實現了廢液就地處理與100%回用,消除了作業廢液無組織排放造成的環境汙染與安全隱患,填補了作業廢液就地回用處理技術的空白。此成果獲得2012年陝西省科技進步二等獎。

針對含油汙泥在排放的過程中,對大氣、地表水、地下水和土壤植物造成危害的實際情況,研發團隊利用低溫催化熱降解處理技術並結合汙泥燃燒技術,使含油汙泥中的輕組分被回收,重組分與助燃劑一起制成型煤進行燃燒,徹底解決含油汙泥的處理難題,形成了含油汙泥減量化、資源化無害化處理技術。同時他們還自主研發了廢棄泥漿高溫氧化處理技術,形成了廢棄泥漿不落地處理技術。

他們還利用稠油汙水處理中産生的除矽汙泥煅燒後質輕、孔隙發育的特征,發明了含油汙泥經煅燒後用作高強度混凝土添加劑技術,解決了含油汙泥資源化利用的難題,消除了對環境的二次汙染。

目前,實驗室創新團隊在原有的四個研究方向上,又新增了腐蝕與結垢機制、環境催化研究方向。他們針對油氣田注采與管輸過程中水質所引起的腐蝕與結垢問題,辨析導致腐蝕、結垢的主要與規律,揭示腐蝕與結垢協同效應,研究與之匹配的防護技術,減少因管柱腐蝕結垢對正常注采的影響、以及因管線油水泄漏對氣、土壤、水環境的汙染;進行新型催化劑的合成與應用,提高汙水、汙泥難降解汙染物的處理效率及效果,助力油氣田的高效、安全、環保開發。

 

致力減汙控汙成果轉化——服務油田

在立足實際需求,高起點創新,邁出最先一公裏後,完善技術體系,保障成果轉換,完成最後一公裏就顯得尤爲重要。

自1994年起,實驗室創新團隊在國家、省部級和企業30多項科研項目的持續支持下,曆經20多年攻關,在含油含醇氣田汙水處理、高礦化度含硫含鐵汙水處理、油田作業廢液處理、含油汙泥處理等領域取得了技術突破,形成了多項具有自主知識産權的關鍵技術,研究成果在長慶、延長、中原、勝利、遼河、新疆等十多個油氣田成功應用,實現了低滲透油氣田含油汙水100%達標回用,達到節能減排、保護環境與水資源的目的。

由于我國油田分布廣,現場汙水性質各異,含鐵、含硫、含醇、含矽等性質差異極大,實驗室將理論研究與生産實際結合,發明的在含油汙水除油罐中以氮氣爲氣源的氣浮除油方法,應用複合藥劑進行汙水水質改性;采用誘導結晶技術降低結垢,在強化絮凝作用下與氮氣氣浮耦合,形成了集絮凝、防腐、阻垢、殺菌于一體的采油汙水綜合處理技術。在中原、長慶、延長、新疆等十個油田建立汙水處理站86座,累計處理回用采油汙水逾10.8億方。項目應用後得到了良好的處理效果,並大幅降低了汙水處理成本。重點實驗室建成後,以團隊成員所做研究爲支撐,發明了含油、含甲醇采氣汙水預處理方法和汙水中甲醇回收處理工藝技術,形成了一套含油、含甲醇采氣汙水處理和甲醇回收利用綜合工藝技術。利用該技術在長慶氣田建立汙水處理站20座,累計處理、回用采氣汙水逾860萬方,回收甲醇146.8萬方,形成的處理工藝成爲長慶氣田含油含甲醇汙水處理工藝的典型流程。

實驗室自主研發了車載式作業廢液密閉處理裝置,形成了作業廢液就地處理再利用技術,産業化生産車載式作業廢液就地處理裝置56套,在長慶、延長、新疆油田累計處理、回用作業廢液4590萬方,實現了廢液就地處理與100%回用,消除了環境汙染與安全隱患。



万豪娱乐作爲第一完成單位申報的“基于回用的采油(氣)汙水處理技術研究及應用”成果獲得了2016年中國産學研合作創新成果一等獎。該成果采用絮凝——除矽一體化技術、誘導吸附垢去除技術、高含硫化氫氣田汙水處理技術等,有效解決了稠油汙水回用鍋爐過程汙泥産生量大、處理流程長的問題,解決了多層産出水混合處理過程的水質穩定和高含硫化氫采氣汙水處理問題,形成了多項自主知識産權技術並在應用過程中取得了良好的處理效果。自2001年以來,該成果陸續在新疆油田等單位得到應用,累計處理汙水46.66億方並100%達標回用,減排汙染物總量達186.68萬噸以上。

自2006年以來,創新團隊就開始致力于環保型鑽井液産品與廢棄鑽井液的資源化處置的研究。目前各油田所使用的鑽井液仍以上紀七十年代開發的聚磺鑽井液體系爲主,針對廢棄鑽井液難以降解、汙染嚴重等問題,研發團隊通過大膽設想、不斷求證,采用了改性澱粉、樹膠、木質素、半纖維素等天然環保材料制備鑽井液。現場應用實驗(鑽井和廢棄鑽井液處理)鑽井液用添加劑52口井,現場試驗與推廣應用全環保定向井與水平井鑽井鑽井液施工15口。環保型鑽井液添加劑和廢棄鑽井液處理工藝領域獲得授權發明專利10件,該項目被評爲2017年度陝西省環境保護科學技術一等獎。2016年以來進行了環保型鑽井廢液協助沙漠土壤化技術研究,固沙治沙作用顯著,可以實現鑽井液固廢物處置與治理荒漠協同發展。

 

搭建校企合作建設平台——共贏未來

站多高位置,看多遠未來。近10年,實驗室建設分別獲得中省共建、學校、中國石油天然氣集團公司的鼎力支持,建設了汙水處理理論與技術研究平台、汙水回注可行性評價研究平台、含油汙泥資源化處理研究平台。

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。团队的教師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。他们认真对學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養奠定了一定的基础。

快速發展中的實驗室,正在成爲我國油田控汙創新的源頭活水。2018年11月14日,在“首屆能源化工綠色發展創新國際論壇”上,來自加拿大、瑞典、澳大利亞及國內科研院所專家、學者及企業代表,圍繞油氣資源環境可持續發展展開討論,交流探討能源化工綠色發展前沿技術。與會代表充分肯定了万豪娱乐團隊研發的油田汙水回用處理技術和油田汙泥開發中的熱解處理、汙泥微生物處理、高溫熱氧化處理、廢泥漿微生物固化處理等技術。

近年來,實驗室研發團隊獲得的各類人才榮譽稱號者不勝枚舉,其中1人入選國家“百千萬人才工程”,1人獲“國家有突出貢獻中青年專家”稱號,2人入選國務院特殊津貼專家,1人獲“全國優秀科技工作者”榮譽稱號,2人獲“陝西省有突出貢獻專家”稱號;1人獲“陝西省優秀科技工作者”,3人榮獲“陝西省科技新星”稱號。共出版教材、專著7部,先後發表論文380篇,其中SCI、Ei收錄167篇,著名期刊80篇。獲得的授權發明專利、實用新型專利48項。在國內學術會議上特邀報告8次。



十多年來,實驗室承擔多項省部級項目,創新成果也屢次斬獲科技進步獎項。其中“氣田汙水綜合處理與防腐阻垢技術”獲2008年陝西省科學技術一等獎;“鄂爾多斯盆地低滲透地層含油汙水回用處理技術與工程應用”獲2010年國家科技進步二等獎;“高含硫油田采油汙水回用處理技術研究”獲2011年中國石油與化工聯合會科技進步二等獎;“油田作業廢液回用處理技術研究及應用”獲2012年陝西省科學技術二等獎;“基于回用的采油(氣)汙水處理技術研究及應用”獲2016年中國産學研合作創新成果一等獎。重點實驗室成員6人次先後獲得“侯德榜化工科技獎創新獎”、“陝西省青年科技獎”、“陝西省傑出青年基金”和“西安市青年科技獎”。

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。

腳步穩健,立意高遠,陝西省油氣田環境汙染控制技術與儲層保護重點實驗室正以質樸務實的踏實步伐向更高目標努力著。





文:黃新宇