海洋石油工程清洁生产评估方法研究＊

兰圣迎 石荣贵 叶建萍 黄楚光

（国家海洋局南海环境监测中心）

海洋石油工程清洁生产评估方法研究＊

兰圣迎 石荣贵 叶建萍 黄楚光

（国家海洋局南海环境监测中心）

从资源能源利用、废弃物产生、废弃物回收利用、污染物处理、环境管理效果和环境响应情况着手，建立了包括6个一级指标、29个二级指标的海洋石油工程清洁生产评估指标体系；研究利用专家调查和层次分析法确定各评估指标的权重值，探索评估指标的赋值方法、标准化方法，提出了海洋石油工程清洁生产综合指数计算方法体系。

海洋石油；清洁生产；评估

0 引 言

在海洋石油行业，清洁生产主要是指：在整个生产过程中，着眼于污染预防，全面考虑开发生产周期过程对环境的影响，最大限度地减少原料和能源的消耗，降低生产成本，提高油气资源和生产用能源的利用效率，使开发生产过程对环境的影响降到最低［1］。清洁生产是海洋石油工程节能降耗、降低成本、保护海洋环境的唯一途径。开展海洋石油工程清洁生产评估，对于督促企业不断挖掘清洁生产潜力，减少清洁生产短板，实现海洋石油可持续发展有着重要作用。

目前，陆地石油开采领域的清洁生产评估研究较多［1-5］。由于我国海洋石油开发历史较短，未形成清洁生产标准，清洁生产评估研究较少，且多集中在清洁生产措施研究上，例如天然气回收利用［6-7］、钻井环境保护措施［8］、含油污水处理［9］等。本文研究提出的清洁生产综合指数，覆盖海洋石油开发全过程，特别从环境管理效果、环境响应情况入手建立指标体系，可以动态评估某一油田的清洁生产状态、掌握清洁生产变化趋势，也可以对比分析国内外油田的清洁生产状况，促进油田不断采取措施，提高清洁生产水平。

1 海洋石油工程清洁生产评估指标体系

指标体系是进行海洋石油工程清洁生产评估的基础，指标的选取应遵循凸显海洋石油工程特性、简洁实用、操作性强、科学有依据、经济性等原则。本文既从资源能源利用、废弃物产生、废弃物回收利用、污染物处理和环境管理［10］等传统清洁生产角度选取评估指标，还特别从环境角度着手，尝试从环境响应效果间接反映清洁生产水平；在环境管理方面，摒弃传统的环境机构建立、制度制订实施［10］等定性考量指标，直接从环境管控效果入手选取指标。

评估指标体系如表1所示，包括6个一级指标、29个二级指标。资源能源利用（A）中：海洋淡化水（A03）的使用，有效减少了淡水的船舶供给，体现了清洁生产；海洋石油工程多利用燃料油（气）自行发电，因此结合锅炉、动力设备等耗油（气）设施，统一使用燃料油（气）消耗量（A05）指标，不再另外选取电消耗指标。废弃物产生量（B）中：冷放空（B07）和燃烧［6］（B08）是伴生气的主要处理方式。废弃物回收利用（C）中：钻屑的回注和送陆地处置［4］等非排放（C03）方式，有效减少了对海洋环境的损害。污染物处理效果（D）中：含油、COD等污染物来源于GB 4914—2008《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》［11］。环境管理效果（E）中：ISO认证指数（E01）反映油田的规范化管理程度，溢油事故数量（E03）、溢油量（E04）间接反映油田环境综合管控水平。环境响应效果（F）中：海洋石油工程的主要影响介质为海水（F01）、沉积物（F02）和底栖生物（F03）。

2 海洋石油工程清洁生产评估方法

2.1 指标权重确定方法

各评估指标反映的海洋石油工程清洁生产水平程度不同，需要确定指标权重。权重的合理性直接影响到清洁生产评估结果的准确性。本文通过专家调查和层次分析法（AHP）［12-13］确定各指标权重。

表1 海洋石油工程清洁生产评估指标及其权重

AHP法基本原理是：首先将要解决的问题看成一个系统，根据系统内部因素间的隶属关系，建立有序的层次结构，并以同一层次的各种要素按照上一层要素为准则，构造判断矩阵，进行两两判断比较，计算各要素权重值［12］。

为保证指标权重的科学合理，按照表1构造出的评估指标递阶层次结构，通过7位海洋石油、海洋管理、海洋工程环评、环保设施竣工验收等方面专家的问卷调查，采用层次分析法计算软件MATLAB6.5，计算各指标权重值，详见表1。

2.2 指标赋值方法

为准确、定量评估海洋石油工程清洁生产水平，对二级指标进行量化赋值，赋值方法主要依靠各指标自身属性及专家判断确定。

多数二级指标通过自身属性赋值，例如钻井泥浆循环利用比例（C02）、生产水含油指数（D01）；部分指标人为设定赋值，例如钻井泥浆类型（A04）、环境保护设施竣工验收指数（E02）。指标分为正相关指标、负相关指标。正相关指标取其属性值，赋值越大，代表清洁生产水平越高，例如淡化水使用比例（A03）、ISO认证指数（E01）；负相关指标取其属性值的负数，赋值越小，代表清洁生产水平越高，例如海水消耗量（A01）、生产水产生量（B01）。

所有指标赋值，均应使用海洋石油开发3个月以上正常生产或钻井数据。

2.2.1 资源能源利用指标

包括海水消耗量、淡水消耗量、淡化水使用比例、钻井泥浆类型、燃料油（气）消耗量5个二级指标。其中海水、淡水、燃料油（气）消耗量和钻井泥浆类型为负相关指标，淡化水使用比例为正相关指标。

海水消耗量（A01） 每产出1t原油消耗的海水吨量，包括冷却、冲洗和补充泥浆循环利用水［5］等生产用水及生活用水（冲厕）。

淡水消耗量（A02） 每产出1t原油消耗的淡水吨量，包括生产、生活用水。

淡化水使用比例（A03） 淡水消耗量（A02）中来自海水淡化系统的淡水比例。

钻井泥浆类型（A04） 海洋石油开发过程中使用的泥浆类型，包括水基、合成基和油基泥浆3种［11］，代表了泥浆的清洁和毒性程度。钻井过程中，水基和合成基泥浆比油基泥浆对海洋环境危害小［14］。本指标设定为负相关指标，钻井中仅使用水基泥浆，赋值1；使用了合成基泥浆，赋值2；使用了油基泥浆，赋值3。燃料油（气）消耗量（A05） 每产出1t原油消耗的柴油、汽油和燃料气的吨量，包括发电机、锅炉、动力设备等消耗的燃料油（气）。

2.2.2 废弃物产生量指标

包括生产水产生量、生活污水产生量、机舱污水产生量、固体垃圾产生量、钻井泥浆使用量、钻屑产生量、伴生气冷放空量、火炬燃烧废气排放量8个二级指标。污染物产生量为负相关指标。

生产水产生量（B01） 每产出1t原油同时产生的生产水吨数。

生活污水产生量（B02） 每产出1t原油同时产生的生活污水［11］吨数。

机舱污水产生量（B03） 每产出1t原油同时产生的机舱污水［11］吨数。

固体垃圾产生量（B04） 每产出1t原油同时产生的固体垃圾［11］吨数。

钻井泥浆使用量（B05） 钻井每100m进尺使用的泥浆吨数［2］。

钻屑产生量（B06） 钻井每100m进尺产生的钻屑吨数。本指标赋值方法参照钻井泥浆使用量（B05）。伴生气冷放空量（B07） 每产出1t原油同时产生的伴生气冷放空方量。指标值可采用气体流量监测、推算等方法获得。

火炬燃烧废气排放量（B08） 每产出1t原油同时产生的火炬燃烧废气排放方量。指标值可采用气体流量监测、推算等方法获得。

2.2.3 废弃物回收利用指标

包括生产水井下回注比例、钻井泥浆循环利用比例、钻屑非排放处置比例、伴生气回收利用比例4个二级指标。废弃物回收利用指标为正相关指标。

生产水井下回注比例（C01） 回注生产水［3］在生产水产生量（B01）中所占比例。

钻井泥浆循环利用比例（C02） 循环使用［3］的泥浆在钻井泥浆使用量（B05）中所占比例。

钻屑非排放处置比例（C03） 通过回注、陆地处置［4］等方式处理的钻屑在钻屑产生量（B06）中所占比例。

伴生气回收利用比例（C04） 回收用于燃料气、轻烃回收、气举生产［6］的伴生气在产生的伴生气中所占比例。

2.2.4 污染物处理效果指标

包括生产水含油指数、生活污水COD指数、机舱污水含油指数、泥浆污染物指数和钻屑污染物指数5个二级指标。污染物处理效果指标为负相关指标。

生产水含油指数（D01） 生产水中油类浓度与排放标准［11］的比值。

生活污水COD指数（D02） 生活污水中COD浓度与排放标准［11］的比值。

机舱污水含油指数（D03） 机舱污水中油类浓度与排放标准［11］的比值。

泥浆污染物指数（D04） 泥浆中含油量、汞和镉浓度分别与排放标准［11］的比值的和。

钻屑污染物指数（D05） 钻屑中含油量、汞和镉浓度分别与排放标准［11］的比值的和。

2.2.5 环境管理效果指标

包括ISO认证指数、环境保护设施竣工验收指数、溢油事故数量、溢油量4个二级指标。ISO认证指数、环境保护设施竣工验收指数设定为正相关指标，溢油事故数量、溢油量为负相关指标。

◆ISO认证指数（E01） 油田是否通过了ISO管理体系认证，通过赋值为2，未通过赋值为1。

环境保护设施竣工验收指数（E02） 油田环境保护设施竣工验收［15］通过情况，一次通过赋值3，整改后通过赋值2，未通过赋值1。

溢油事故数量（E03） 油田1年内发生的溢油事故次数。

溢油量（E04） 油田1年内发生的溢油吨数。2.2.6环境响应效果指标

环境响应效果间接反映清洁生产水平，指标包括油田排污混合区内海水污染物指数、沉积物污染物指数和生物多样性指数3个二级指标。污染物指数为负相关指标，生物多样性指数为正相关指标。

海水污染物指数（F01） 海水中油类、COD、悬浮物、汞、镉浓度分别与海水质量标准［16］的比值的和。沉积物污染物指数（F02） 沉积物中油类、汞、镉浓度分别与沉积物质量标准［17］的比值的和。

◆生物多样性指数（F03） 底栖生物多样性指数［18］。2.3指标赋值标准化处理方法

海洋石油工程清洁生产评估体系共计29个二级指标，其赋值和量纲均存在较大差别，在计算清洁生产综合指数前需要进行标准化处理，将各指标的绝对值转化为相对值，以消除各指标间的量纲影响和数量级差别。标准化方法采用以下方程式［19］：

2.4 清洁生产综合指数计算方法

为克服单项清洁生产评估指标的片面性，全面评价清洁生产水平，本文提出采用清洁生产综合指数（ICP）评估海洋石油工程清洁生产水平，ICP值越大，代表油田清洁生产水平越高。

结合各评估指标的权重，海洋石油工程清洁生产综合指数计算公式如下：

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.01.001

：1005-3158（2015）01-0001-03

海洋公益性行业科研专项（201005012）。

兰圣迎，2002年毕业于中国海洋大学海洋管理专业，硕士，高级工程师，现在国家海洋局南海环境监测中心从事海洋资源利用、生态评估、环境监测与评价工作。通信地址：广东省广州市新港西路155号南海环境监测中心，510300