歲月不居，時光如流。原西安石油學(xué)院環(huán)境工程實驗室自1994年開始，進入我國油田治污行列。在自主科研屢創(chuàng)佳績后，于2007年獲批為“陜西省油氣田環(huán)境污染控制技術(shù)與儲層保護重點實驗室”。2016年再次承擔起“石油石化污染控制與處理國家重點實驗室”聯(lián)合建設(shè)單位的工作任務(wù)。
25年來，實驗室的研發(fā)團隊在發(fā)展中不斷壯大，不僅融合了西安石油大學(xué)環(huán)境工程、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程、石油工程等學(xué)科，也與油田技術(shù)服務(wù)企業(yè)合作建立了多個研發(fā)合作平臺，成為我國油氣田含油污水、污泥資源化處理和儲層保護研究領(lǐng)域科研和人才培養(yǎng)的綠色“孵化”基地，為實現(xiàn)油氣田勘探、開發(fā)、生產(chǎn)和環(huán)境保護的可持續(xù)發(fā)展提供了人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)。
咬定防污治污總體目標——技術(shù)創(chuàng)新
我國油氣田分布范圍廣，生產(chǎn)環(huán)境差異大，開發(fā)過程中所涉及的環(huán)境問題呈多樣態(tài)勢。石油生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含油污水、污泥，在起初的粗放式管理與處理過程中，對環(huán)境造成了一定的污染。
如何在開發(fā)石油天然氣的同時將環(huán)境污染降到最低限度，是實驗室和研發(fā)團隊堅持不懈尋求科技創(chuàng)新的不變初心。他們尋經(jīng)搭脈，在不斷摸索處理一個又一個難題的過程中，將解決地面上的治污減污與地下的儲層保護問題同時進行攻關(guān)，做到地上、地下兩條腿走路，盡力解決科技創(chuàng)新中存在的“兩個一公里”問題，即創(chuàng)新水平不高、不接地氣的“最先一公里”和成果轉(zhuǎn)化缺乏、推廣應(yīng)用不多的“最后一公里”。確保在為油田治污開方下藥的同時，實現(xiàn)資源的再利用和增收節(jié)支。
在經(jīng)過多年科研磨礪和技術(shù)探索后，創(chuàng)新團隊形成了四個穩(wěn)定的科研方向：油氣田環(huán)境污染控制理論與技術(shù)；低滲透油田注水過程中的儲層保護技術(shù)；油氣勘探、開發(fā)中含油污水綜合處理理論與技術(shù)；固體廢棄物無害化處理理論與技術(shù)。
針對低滲透油田采油污水回用處理的難題，研發(fā)團隊應(yīng)用復(fù)合藥劑進行污水水質(zhì)改性，采用誘導(dǎo)結(jié)晶技術(shù)降低污水結(jié)垢量，通過調(diào)整污水pH、降低溶解氧含量及硫離子等的濃度控制腐蝕，結(jié)合強化絮凝處理技術(shù)下，在較低的處理成本下實現(xiàn)污水處理后水質(zhì)穩(wěn)定達標，形成了集絮凝、防腐、阻垢、殺菌于一體的采油污水綜合處理技術(shù)。該技術(shù)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(zhì)穩(wěn)定一致的嚴苛檢測，實現(xiàn)了采油污水處理后100%達標回注，解決了油田采油污水回注的難題，節(jié)能減排效果十分顯著，每方污水處理的藥劑成本由0.8元降到0.5元以下。此后，該技術(shù)陸續(xù)在長慶、延長、新疆等油田得到應(yīng)用，并拓展到采氣污水處理領(lǐng)域，系列成果先后通過陜西省科學(xué)技術(shù)成果鑒定、中國石油與化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會及中國化工學(xué)會的成果鑒定，被認定為達到國際先進水平。獲得2003年度陜西省科技進步二等獎、2007年度陜西省科技進步一等獎和2010年度國家科技進步二等獎。
創(chuàng)新團隊針對鄂爾多斯盆地溝壑、梁峁縱橫，作業(yè)廢液點多、面廣、處理難度大，就地回用處理技術(shù)在國內(nèi)外尚屬空白的現(xiàn)狀，通過化學(xué)降粘、氧化除鐵、水質(zhì)配伍等研究，創(chuàng)建了高效、低成本就地處理方法。為在源頭上杜絕污染，團隊在油田作業(yè)廢水的深度處理方面進行了不斷探索和求證，發(fā)明了車載式作業(yè)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(xiàn)了廢液就地處理與100%回用，消除了作業(yè)廢液無組織排放造成的環(huán)境污染與安全隱患，填補了作業(yè)廢液就地回用處理技術(shù)的空白。此成果獲得2012年陜西省科技進步二等獎。
針對含油污泥在排放的過程中，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(fā)團隊利用低溫催化熱降解處理技術(shù)并結(jié)合污泥燃燒技術(shù)，使含油污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，徹底解決含油污泥的處理難題，形成了含油污泥減量化、資源化無害化處理技術(shù)。同時他們還自主研發(fā)了廢棄泥漿高溫氧化處理技術(shù)，形成了廢棄泥漿不落地處理技術(shù)。
他們還利用稠油污水處理中產(chǎn)生的除硅污泥煅燒后質(zhì)輕、孔隙發(fā)育的特征，發(fā)明了含油污泥經(jīng)煅燒后用作高強度混凝土添加劑技術(shù)，解決了含油污泥資源化利用的難題，消除了對環(huán)境的二次污染。
目前，實驗室創(chuàng)新團隊在原有的四個研究方向上，又新增了腐蝕與結(jié)垢機制、環(huán)境催化研究方向。他們針對油氣田注采與管輸過程中水質(zhì)所引起的腐蝕與結(jié)垢問題，辨析導(dǎo)致腐蝕、結(jié)垢的主要與規(guī)律，揭示腐蝕與結(jié)垢協(xié)同效應(yīng)，研究與之匹配的防護技術(shù)，減少因管柱腐蝕結(jié)垢對正常注采的影響、以及因管線油水泄漏對氣、土壤、水環(huán)境的污染；進行新型催化劑的合成與應(yīng)用，提高污水、污泥難降解污染物的處理效率及效果，助力油氣田的高效、安全、環(huán)保開發(fā)。
致力減污控污成果轉(zhuǎn)化——服務(wù)油田
在立足實際需求，高起點創(chuàng)新，邁出最先一公里后，完善技術(shù)體系，保障成果轉(zhuǎn)換，完成最后一公里就顯得尤為重要。
自1994年起，實驗室創(chuàng)新團隊在國家、省部級和企業(yè)30多項科研項目的持續(xù)支持下，歷經(jīng)20多年攻關(guān)，在含油含醇氣田污水處理、高礦化度含硫含鐵污水處理、油田作業(yè)廢液處理、含油污泥處理等領(lǐng)域取得了技術(shù)突破，形成了多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，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(yīng)用，實現(xiàn)了低滲透油氣田含油污水100%達標回用，達到節(jié)能減排、保護環(huán)境與水資源的目的。
由于我國油田分布廣，現(xiàn)場污水性質(zhì)各異，含鐵、含硫、含醇、含硅等性質(zhì)差異極大，實驗室將理論研究與生產(chǎn)實際結(jié)合，發(fā)明的在含油污水除油罐中以氮氣為氣源的氣浮除油方法，應(yīng)用復(fù)合藥劑進行污水水質(zhì)改性；采用誘導(dǎo)結(jié)晶技術(shù)降低結(jié)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、殺菌于一體的采油污水綜合處理技術(shù)。在中原、長慶、延長、新疆等十個油田建立污水處理站86座，累計處理回用采油污水逾10.8億方。項目應(yīng)用后得到了良好的處理效果，并大幅降低了污水處理成本。重點實驗室建成后，以團隊成員所做研究為支撐，發(fā)明了含油、含甲醇采氣污水預(yù)處理方法和污水中甲醇回收處理工藝技術(shù)，形成了一套含油、含甲醇采氣污水處理和甲醇回收利用綜合工藝技術(shù)。利用該技術(shù)在長慶氣田建立污水處理站20座，累計處理、回用采氣污水逾860萬方，回收甲醇146.8萬方，形成的處理工藝成為長慶氣田含油含甲醇污水處理工藝的典型流程。
實驗室自主研發(fā)了車載式作業(yè)廢液密閉處理裝置，形成了作業(yè)廢液就地處理再利用技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)車載式作業(yè)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(yè)廢液4590萬方，實現(xiàn)了廢液就地處理與100%回用，消除了環(huán)境污染與安全隱患。
西安石油大學(xué)作為第一完成單位申報的“基于回用的采油（氣）污水處理技術(shù)研究及應(yīng)用”成果獲得了2016年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎。該成果采用絮凝——除硅一體化技術(shù)、誘導(dǎo)吸附垢去除技術(shù)、高含硫化氫氣田污水處理技術(shù)等，有效解決了稠油污水回用鍋爐過程污泥產(chǎn)生量大、處理流程長的問題，解決了多層產(chǎn)出水混合處理過程的水質(zhì)穩(wěn)定和高含硫化氫采氣污水處理問題，形成了多項自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)并在應(yīng)用過程中取得了良好的處理效果。自2001年以來，該成果陸續(xù)在新疆油田等單位得到應(yīng)用，累計處理污水46.66億方并100%達標回用，減排污染物總量達186.68萬噸以上。
自2006年以來，創(chuàng)新團隊就開始致力于環(huán)保型鉆井液產(chǎn)品與廢棄鉆井液的資源化處置的研究。目前各油田所使用的鉆井液仍以上紀七十年代開發(fā)的聚磺鉆井液體系為主，針對廢棄鉆井液難以降解、污染嚴重等問題，研發(fā)團隊通過大膽設(shè)想、不斷求證，采用了改性淀粉、樹膠、木質(zhì)素、半纖維素等天然環(huán)保材料制備鉆井液?，F(xiàn)場應(yīng)用實驗（鉆井和廢棄鉆井液處理）鉆井液用添加劑52口井，現(xiàn)場試驗與推廣應(yīng)用全環(huán)保定向井與水平井鉆井鉆井液施工15口。環(huán)保型鉆井液添加劑和廢棄鉆井液處理工藝領(lǐng)域獲得授權(quán)發(fā)明專利10件，該項目被評為2017年度陜西省環(huán)境保護科學(xué)技術(shù)一等獎。2016年以來進行了環(huán)保型鉆井廢液協(xié)助沙漠土壤化技術(shù)研究，固沙治沙作用顯著，可以實現(xiàn)鉆井液固廢物處置與治理荒漠協(xié)同發(fā)展。
搭建校企合作建設(shè)平臺——共贏未來
站多高位置，看多遠未來。近10年，實驗室建設(shè)分別獲得中省共建、學(xué)校、中國石油天然氣集團公司的鼎力支持，建設(shè)了污水處理理論與技術(shù)研究平臺、污水回注可行性評價研究平臺、含油污泥資源化處理研究平臺。
目前，實驗室共有固定研究人員19人，其中教授4人，副教授7人，講師和工程師8人。團隊的教師們在自己進行技術(shù)難題研究工作的同時，也培養(yǎng)了大批的本科生和研究生。他們認真對學(xué)生的研究工作進行初步思路、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、現(xiàn)場運行等方面的直接指導(dǎo)。多年來，實驗室培養(yǎng)青年人才6名，培養(yǎng)本科生300余名、碩士研究生85名（其中56名已畢業(yè)），成為各大油田控污工作的生力軍，畢業(yè)生在現(xiàn)場的工作受到了各用人單位的好評。
實驗室不僅成為行業(yè)創(chuàng)新的技術(shù)“孵化”基地，更成為油田控污領(lǐng)域人才輸送的搖籃。為延長油田培訓(xùn)環(huán)保技術(shù)人員4期共286人；為中國石油天然氣集團公司所屬的新疆、吐哈、遼河、玉門等油田培訓(xùn)水處理技術(shù)人員5期共109人；為中國石化集團公司所屬的中原、勝利等油田培訓(xùn)水處理技術(shù)人員3期共89人次。同時通過研究工作，在中原油田、延長油田建立了西安石油大學(xué)教學(xué)科研基地，為校企合作及人才培養(yǎng)奠定了一定的基礎(chǔ)。
快速發(fā)展中的實驗室，正在成為我國油田控污創(chuàng)新的源頭活水。2018年11月14日，在“首屆能源化工綠色發(fā)展創(chuàng)新國際論壇”上，來自加拿大、瑞典、澳大利亞及國內(nèi)科研院所專家、學(xué)者及企業(yè)代表，圍繞油氣資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展展開討論，交流探討能源化工綠色發(fā)展前沿技術(shù)。與會代表充分肯定了西安石油大學(xué)團隊研發(fā)的油田污水回用處理技術(shù)和油田污泥開發(fā)中的熱解處理、污泥微生物處理、高溫熱氧化處理、廢泥漿微生物固化處理等技術(shù)。
近年來，實驗室研發(fā)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(wù)院特殊津貼專家，1人獲“全國優(yōu)秀科技工作者”榮譽稱號，2人獲“陜西省有突出貢獻專家”稱號；1人獲“陜西省優(yōu)秀科技工作者”，3人榮獲“陜西省科技新星”稱號。共出版教材、專著7部，先后發(fā)表論文380篇，其中SCI、Ei收錄167篇，著名期刊80篇。獲得的授權(quán)發(fā)明專利、實用新型專利48項。在國內(nèi)學(xué)術(shù)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(chuàng)新成果也屢次斬獲科技進步獎項。其中“氣田污水綜合處理與防腐阻垢技術(shù)”獲2008年陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎；“鄂爾多斯盆地低滲透地層含油污水回用處理技術(shù)與工程應(yīng)用”獲2010年國家科技進步二等獎；“高含硫油田采油污水回用處理技術(shù)研究”獲2011年中國石油與化工聯(lián)合會科技進步二等獎；“油田作業(yè)廢液回用處理技術(shù)研究及應(yīng)用”獲2012年陜西省科學(xué)技術(shù)二等獎；“基于回用的采油（氣）污水處理技術(shù)研究及應(yīng)用”獲2016年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎。重點實驗室成員6人次先后獲得“侯德榜化工科技獎創(chuàng)新獎”、“陜西省青年科技獎”、“陜西省杰出青年基金”和“西安市青年科技獎”。
多年艱辛，終結(jié)出累累碩果，實驗室的各項工作得到了業(yè)內(nèi)專家的高度肯定：“高含硫油田采出水回用處理技術(shù)研究”、“油田作業(yè)廢液處理會用技術(shù)研究”、“油氣田復(fù)雜組成采出液處理關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化” 先后通過陜西省、中國石油與化工聯(lián)合會科技成果鑒定，被認定達到國際先進水平；“含油污泥處理技術(shù)研究”通過中國化工學(xué)會科技成果鑒定，被認定達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
腳步穩(wěn)健，立意高遠，陜西省油氣田環(huán)境污染控制技術(shù)與儲層保護重點實驗室正以質(zhì)樸務(wù)實的踏實步伐向更高目標努力著。
文：黃新宇
