海洋石油工程清潔生產(chǎn)評(píng)估方法研究＊

蘭圣迎 石榮貴 葉建萍 黃楚光

（國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心）

海洋石油工程清潔生產(chǎn)評(píng)估方法研究＊

蘭圣迎 石榮貴 葉建萍 黃楚光

（國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心）

從資源能源利用、廢棄物產(chǎn)生、廢棄物回收利用、污染物處理、環(huán)境管理效果和環(huán)境響應(yīng)情況著手，建立了包括6個(gè)一級(jí)指標(biāo)、29個(gè)二級(jí)指標(biāo)的海洋石油工程清潔生產(chǎn)評(píng)估指標(biāo)體系；研究利用專家調(diào)查和層次分析法確定各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重值，探索評(píng)估指標(biāo)的賦值方法、標(biāo)準(zhǔn)化方法，提出了海洋石油工程清潔生產(chǎn)綜合指數(shù)計(jì)算方法體系。

海洋石油；清潔生產(chǎn)；評(píng)估

0 引 言

在海洋石油行業(yè)，清潔生產(chǎn)主要是指：在整個(gè)生產(chǎn)過程中，著眼于污染預(yù)防，全面考慮開發(fā)生產(chǎn)周期過程對環(huán)境的影響，最大限度地減少原料和能源的消耗，降低生產(chǎn)成本，提高油氣資源和生產(chǎn)用能源的利用效率，使開發(fā)生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響降到最低［1］。清潔生產(chǎn)是海洋石油工程節(jié)能降耗、降低成本、保護(hù)海洋環(huán)境的唯一途徑。開展海洋石油工程清潔生產(chǎn)評(píng)估，對于督促企業(yè)不斷挖掘清潔生產(chǎn)潛力，減少清潔生產(chǎn)短板，實(shí)現(xiàn)海洋石油可持續(xù)發(fā)展有著重要作用。

目前，陸地石油開采領(lǐng)域的清潔生產(chǎn)評(píng)估研究較多［1-5］。由于我國海洋石油開發(fā)歷史較短，未形成清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，清潔生產(chǎn)評(píng)估研究較少，且多集中在清潔生產(chǎn)措施研究上，例如天然氣回收利用［6-7］、鉆井環(huán)境保護(hù)措施［8］、含油污水處理［9］等。本文研究提出的清潔生產(chǎn)綜合指數(shù)，覆蓋海洋石油開發(fā)全過程，特別從環(huán)境管理效果、環(huán)境響應(yīng)情況入手建立指標(biāo)體系，可以動(dòng)態(tài)評(píng)估某一油田的清潔生產(chǎn)狀態(tài)、掌握清潔生產(chǎn)變化趨勢，也可以對比分析國內(nèi)外油田的清潔生產(chǎn)狀況，促進(jìn)油田不斷采取措施，提高清潔生產(chǎn)水平。

1 海洋石油工程清潔生產(chǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

指標(biāo)體系是進(jìn)行海洋石油工程清潔生產(chǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)，指標(biāo)的選取應(yīng)遵循凸顯海洋石油工程特性、簡潔實(shí)用、操作性強(qiáng)、科學(xué)有依據(jù)、經(jīng)濟(jì)性等原則。本文既從資源能源利用、廢棄物產(chǎn)生、廢棄物回收利用、污染物處理和環(huán)境管理［10］等傳統(tǒng)清潔生產(chǎn)角度選取評(píng)估指標(biāo)，還特別從環(huán)境角度著手，嘗試從環(huán)境響應(yīng)效果間接反映清潔生產(chǎn)水平；在環(huán)境管理方面，摒棄傳統(tǒng)的環(huán)境機(jī)構(gòu)建立、制度制訂實(shí)施［10］等定性考量指標(biāo)，直接從環(huán)境管控效果入手選取指標(biāo)。

評(píng)估指標(biāo)體系如表1所示，包括6個(gè)一級(jí)指標(biāo)、29個(gè)二級(jí)指標(biāo)。資源能源利用（A）中：海洋淡化水（A03）的使用，有效減少了淡水的船舶供給，體現(xiàn)了清潔生產(chǎn)；海洋石油工程多利用燃料油（氣）自行發(fā)電，因此結(jié)合鍋爐、動(dòng)力設(shè)備等耗油（氣）設(shè)施，統(tǒng)一使用燃料油（氣）消耗量（A05）指標(biāo)，不再另外選取電消耗指標(biāo)。廢棄物產(chǎn)生量（B）中：冷放空（B07）和燃燒［6］（B08）是伴生氣的主要處理方式。廢棄物回收利用（C）中：鉆屑的回注和送陸地處置［4］等非排放（C03）方式，有效減少了對海洋環(huán)境的損害。污染物處理效果（D）中：含油、COD等污染物來源于GB 4914—2008《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》［11］。環(huán)境管理效果（E）中：ISO認(rèn)證指數(shù)（E01）反映油田的規(guī)范化管理程度，溢油事故數(shù)量（E03）、溢油量（E04）間接反映油田環(huán)境綜合管控水平。環(huán)境響應(yīng)效果（F）中：海洋石油工程的主要影響介質(zhì)為海水（F01）、沉積物（F02）和底棲生物（F03）。

2 海洋石油工程清潔生產(chǎn)評(píng)估方法

2.1 指標(biāo)權(quán)重確定方法

各評(píng)估指標(biāo)反映的海洋石油工程清潔生產(chǎn)水平程度不同，需要確定指標(biāo)權(quán)重。權(quán)重的合理性直接影響到清潔生產(chǎn)評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文通過專家調(diào)查和層次分析法（AHP）［12-13］確定各指標(biāo)權(quán)重。

表1 海洋石油工程清潔生產(chǎn)評(píng)估指標(biāo)及其權(quán)重

AHP法基本原理是：首先將要解決的問題看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部因素間的隸屬關(guān)系，建立有序的層次結(jié)構(gòu)，并以同一層次的各種要素按照上一層要素為準(zhǔn)則，構(gòu)造判斷矩陣，進(jìn)行兩兩判斷比較，計(jì)算各要素權(quán)重值［12］。

為保證指標(biāo)權(quán)重的科學(xué)合理，按照表1構(gòu)造出的評(píng)估指標(biāo)遞階層次結(jié)構(gòu)，通過7位海洋石油、海洋管理、海洋工程環(huán)評(píng)、環(huán)保設(shè)施竣工驗(yàn)收等方面專家的問卷調(diào)查，采用層次分析法計(jì)算軟件MATLAB6.5，計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重值，詳見表1。

2.2 指標(biāo)賦值方法

為準(zhǔn)確、定量評(píng)估海洋石油工程清潔生產(chǎn)水平，對二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行量化賦值，賦值方法主要依靠各指標(biāo)自身屬性及專家判斷確定。

多數(shù)二級(jí)指標(biāo)通過自身屬性賦值，例如鉆井泥漿循環(huán)利用比例（C02）、生產(chǎn)水含油指數(shù)（D01）；部分指標(biāo)人為設(shè)定賦值，例如鉆井泥漿類型（A04）、環(huán)境保護(hù)設(shè)施竣工驗(yàn)收指數(shù)（E02）。指標(biāo)分為正相關(guān)指標(biāo)、負(fù)相關(guān)指標(biāo)。正相關(guān)指標(biāo)取其屬性值，賦值越大，代表清潔生產(chǎn)水平越高，例如淡化水使用比例（A03）、ISO認(rèn)證指數(shù)（E01）；負(fù)相關(guān)指標(biāo)取其屬性值的負(fù)數(shù)，賦值越小，代表清潔生產(chǎn)水平越高，例如海水消耗量（A01）、生產(chǎn)水產(chǎn)生量（B01）。

所有指標(biāo)賦值，均應(yīng)使用海洋石油開發(fā)3個(gè)月以上正常生產(chǎn)或鉆井?dāng)?shù)據(jù)。

2.2.1 資源能源利用指標(biāo)

包括海水消耗量、淡水消耗量、淡化水使用比例、鉆井泥漿類型、燃料油（氣）消耗量5個(gè)二級(jí)指標(biāo)。其中海水、淡水、燃料油（氣）消耗量和鉆井泥漿類型為負(fù)相關(guān)指標(biāo)，淡化水使用比例為正相關(guān)指標(biāo)。

海水消耗量（A01） 每產(chǎn)出1t原油消耗的海水噸量，包括冷卻、沖洗和補(bǔ)充泥漿循環(huán)利用水［5］等生產(chǎn)用水及生活用水（沖廁）。

淡水消耗量（A02） 每產(chǎn)出1t原油消耗的淡水噸量，包括生產(chǎn)、生活用水。

淡化水使用比例（A03） 淡水消耗量（A02）中來自海水淡化系統(tǒng)的淡水比例。

鉆井泥漿類型（A04） 海洋石油開發(fā)過程中使用的泥漿類型，包括水基、合成基和油基泥漿3種［11］，代表了泥漿的清潔和毒性程度。鉆井過程中，水基和合成基泥漿比油基泥漿對海洋環(huán)境危害?。?4］。本指標(biāo)設(shè)定為負(fù)相關(guān)指標(biāo)，鉆井中僅使用水基泥漿，賦值1；使用了合成基泥漿，賦值2；使用了油基泥漿，賦值3。燃料油（氣）消耗量（A05） 每產(chǎn)出1t原油消耗的柴油、汽油和燃料氣的噸量，包括發(fā)電機(jī)、鍋爐、動(dòng)力設(shè)備等消耗的燃料油（氣）。

2.2.2 廢棄物產(chǎn)生量指標(biāo)

包括生產(chǎn)水產(chǎn)生量、生活污水產(chǎn)生量、機(jī)艙污水產(chǎn)生量、固體垃圾產(chǎn)生量、鉆井泥漿使用量、鉆屑產(chǎn)生量、伴生氣冷放空量、火炬燃燒廢氣排放量8個(gè)二級(jí)指標(biāo)。污染物產(chǎn)生量為負(fù)相關(guān)指標(biāo)。

生產(chǎn)水產(chǎn)生量（B01） 每產(chǎn)出1t原油同時(shí)產(chǎn)生的生產(chǎn)水噸數(shù)。

生活污水產(chǎn)生量（B02） 每產(chǎn)出1t原油同時(shí)產(chǎn)生的生活污水［11］噸數(shù)。

機(jī)艙污水產(chǎn)生量（B03） 每產(chǎn)出1t原油同時(shí)產(chǎn)生的機(jī)艙污水［11］噸數(shù)。

固體垃圾產(chǎn)生量（B04） 每產(chǎn)出1t原油同時(shí)產(chǎn)生的固體垃圾［11］噸數(shù)。

鉆井泥漿使用量（B05） 鉆井每100m進(jìn)尺使用的泥漿噸數(shù)［2］。

鉆屑產(chǎn)生量（B06） 鉆井每100m進(jìn)尺產(chǎn)生的鉆屑噸數(shù)。本指標(biāo)賦值方法參照鉆井泥漿使用量（B05）。伴生氣冷放空量（B07） 每產(chǎn)出1t原油同時(shí)產(chǎn)生的伴生氣冷放空方量。指標(biāo)值可采用氣體流量監(jiān)測、推算等方法獲得。

火炬燃燒廢氣排放量（B08） 每產(chǎn)出1t原油同時(shí)產(chǎn)生的火炬燃燒廢氣排放方量。指標(biāo)值可采用氣體流量監(jiān)測、推算等方法獲得。

2.2.3 廢棄物回收利用指標(biāo)

包括生產(chǎn)水井下回注比例、鉆井泥漿循環(huán)利用比例、鉆屑非排放處置比例、伴生氣回收利用比例4個(gè)二級(jí)指標(biāo)。廢棄物回收利用指標(biāo)為正相關(guān)指標(biāo)。

生產(chǎn)水井下回注比例（C01） 回注生產(chǎn)水［3］在生產(chǎn)水產(chǎn)生量（B01）中所占比例。

鉆井泥漿循環(huán)利用比例（C02） 循環(huán)使用［3］的泥漿在鉆井泥漿使用量（B05）中所占比例。

鉆屑非排放處置比例（C03） 通過回注、陸地處置［4］等方式處理的鉆屑在鉆屑產(chǎn)生量（B06）中所占比例。

伴生氣回收利用比例（C04） 回收用于燃料氣、輕烴回收、氣舉生產(chǎn)［6］的伴生氣在產(chǎn)生的伴生氣中所占比例。

2.2.4 污染物處理效果指標(biāo)

包括生產(chǎn)水含油指數(shù)、生活污水COD指數(shù)、機(jī)艙污水含油指數(shù)、泥漿污染物指數(shù)和鉆屑污染物指數(shù)5個(gè)二級(jí)指標(biāo)。污染物處理效果指標(biāo)為負(fù)相關(guān)指標(biāo)。

生產(chǎn)水含油指數(shù)（D01） 生產(chǎn)水中油類濃度與排放標(biāo)準(zhǔn)［11］的比值。

生活污水COD指數(shù)（D02） 生活污水中COD濃度與排放標(biāo)準(zhǔn)［11］的比值。

機(jī)艙污水含油指數(shù)（D03） 機(jī)艙污水中油類濃度與排放標(biāo)準(zhǔn)［11］的比值。

泥漿污染物指數(shù)（D04） 泥漿中含油量、汞和鎘濃度分別與排放標(biāo)準(zhǔn)［11］的比值的和。

鉆屑污染物指數(shù)（D05） 鉆屑中含油量、汞和鎘濃度分別與排放標(biāo)準(zhǔn)［11］的比值的和。

2.2.5 環(huán)境管理效果指標(biāo)

包括ISO認(rèn)證指數(shù)、環(huán)境保護(hù)設(shè)施竣工驗(yàn)收指數(shù)、溢油事故數(shù)量、溢油量4個(gè)二級(jí)指標(biāo)。ISO認(rèn)證指數(shù)、環(huán)境保護(hù)設(shè)施竣工驗(yàn)收指數(shù)設(shè)定為正相關(guān)指標(biāo)，溢油事故數(shù)量、溢油量為負(fù)相關(guān)指標(biāo)。

◆ISO認(rèn)證指數(shù)（E01） 油田是否通過了ISO管理體系認(rèn)證，通過賦值為2，未通過賦值為1。

環(huán)境保護(hù)設(shè)施竣工驗(yàn)收指數(shù)（E02） 油田環(huán)境保護(hù)設(shè)施竣工驗(yàn)收［15］通過情況，一次通過賦值3，整改后通過賦值2，未通過賦值1。

溢油事故數(shù)量（E03） 油田1年內(nèi)發(fā)生的溢油事故次數(shù)。

溢油量（E04） 油田1年內(nèi)發(fā)生的溢油噸數(shù)。2.2.6環(huán)境響應(yīng)效果指標(biāo)

環(huán)境響應(yīng)效果間接反映清潔生產(chǎn)水平，指標(biāo)包括油田排污混合區(qū)內(nèi)海水污染物指數(shù)、沉積物污染物指數(shù)和生物多樣性指數(shù)3個(gè)二級(jí)指標(biāo)。污染物指數(shù)為負(fù)相關(guān)指標(biāo)，生物多樣性指數(shù)為正相關(guān)指標(biāo)。

海水污染物指數(shù)（F01） 海水中油類、COD、懸浮物、汞、鎘濃度分別與海水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［16］的比值的和。沉積物污染物指數(shù)（F02） 沉積物中油類、汞、鎘濃度分別與沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［17］的比值的和。

◆生物多樣性指數(shù)（F03） 底棲生物多樣性指數(shù)［18］。2.3指標(biāo)賦值標(biāo)準(zhǔn)化處理方法

海洋石油工程清潔生產(chǎn)評(píng)估體系共計(jì)29個(gè)二級(jí)指標(biāo)，其賦值和量綱均存在較大差別，在計(jì)算清潔生產(chǎn)綜合指數(shù)前需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將各指標(biāo)的絕對值轉(zhuǎn)化為相對值，以消除各指標(biāo)間的量綱影響和數(shù)量級(jí)差別。標(biāo)準(zhǔn)化方法采用以下方程式［19］：

2.4 清潔生產(chǎn)綜合指數(shù)計(jì)算方法

為克服單項(xiàng)清潔生產(chǎn)評(píng)估指標(biāo)的片面性，全面評(píng)價(jià)清潔生產(chǎn)水平，本文提出采用清潔生產(chǎn)綜合指數(shù)（ICP）評(píng)估海洋石油工程清潔生產(chǎn)水平，ICP值越大，代表油田清潔生產(chǎn)水平越高。

結(jié)合各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重，海洋石油工程清潔生產(chǎn)綜合指數(shù)計(jì)算公式如下：

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.01.001

：1005-3158（2015）01-0001-03

海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201005012）。

蘭圣迎，2002年畢業(yè)于中國海洋大學(xué)海洋管理專業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)在國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心從事海洋資源利用、生態(tài)評(píng)估、環(huán)境監(jiān)測與評(píng)價(jià)工作。通信地址：廣東省廣州市新港西路155號(hào)南海環(huán)境監(jiān)測中心，510300