灘涂油田礦山地質(zhì)環(huán)境影響與保護(hù)恢復(fù)方案探討：以筆架嶺油田為例

石文學(xué)，韓 曄，王 淼，陸 陽

(1.天津華北地質(zhì)勘查局地質(zhì)研究所，天津300170;2.天津市控制地面沉降工作辦公室，天津300061)

2009年3月國土資源部頒布的44號(hào)令(《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》)規(guī)定，礦山生產(chǎn)企業(yè)要對(duì)生產(chǎn)及影響范圍內(nèi)造成的地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行保護(hù)、恢復(fù)以及治理。

油田生產(chǎn)企業(yè)在我國為數(shù)眾多。由于礦體特殊的賦存狀態(tài)，以及獨(dú)有的生產(chǎn)方式、開采工藝和對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響情況，其與其他諸如固體礦山等礦山開采具有較大差別。因此，探討針對(duì)于油田開采的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方式方法，具有重要意義。

灘涂和淺海區(qū)的油田，由于其特定的地理位置、水土環(huán)境、生態(tài)環(huán)境，與內(nèi)陸開采油田相比，其地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理方式方法有較大的差異。國內(nèi)對(duì)于灘涂油田的地質(zhì)環(huán)境影響及其治理措施的研究范例為數(shù)不多。本文討論了位于灘涂地帶的油田——筆架嶺油田的礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理的方式方法，以求對(duì)灘涂及淺海地帶的油田地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與治理工作起到一定的參考意義。

1 筆架嶺油田簡介

筆架嶺油田屬于遼河油田，位于渤海灣北岸。行政上隸屬遼寧省盤錦市。筆架嶺油田主要由9個(gè)灘涂砂石人工島組成，人工島之間由砂石道路連接(見圖1)。

筆架嶺油田勘探始于80年代末期，1991年12月發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流，之后進(jìn)入生產(chǎn)階段?？偣步?jīng)歷了上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、產(chǎn)量遞減兩個(gè)階段。截止2011年年底，筆架嶺油田累計(jì)動(dòng)用石油儲(chǔ)量 512萬 t，天然氣儲(chǔ)量 4.45億 m3;累計(jì)石油產(chǎn)量120.071 2萬 t，天然氣產(chǎn)量5.67億 m3。

目前，筆架嶺油田產(chǎn)量較低，現(xiàn)有技術(shù)手段下的開采潛力已近枯竭，年產(chǎn)量不足3萬 t。

圖1 筆架嶺油田平面工程布置圖

2 地質(zhì)環(huán)境概況及影響

2.1 地形地貌

工作區(qū)地形平坦開闊，北高南低，屬濱海平原地貌，由淺海、海灘和陸灘三部分構(gòu)成。高程在0 m左右。地貌成因?yàn)闆_積、海積，地層巖性以細(xì)顆粒為主，為淤泥質(zhì)亞粘土、亞砂土、粉砂、細(xì)砂等。筆架嶺油田即位于粉砂質(zhì)潮灘之上。

2.2 地質(zhì)及石油地質(zhì)概況

2.2.1 地質(zhì)概況

工作區(qū)前新生界巖石地層屬華北地層區(qū)，發(fā)育有太古宇、中上元古界、古生界、中生界。與石油開采密切相關(guān)的新生界地層主要發(fā)育有古近系沙河街組、東營組;新近系館陶組、明華鎮(zhèn)組以及第四系平原組地層(表1)。

表1 筆架嶺油田新生界地層簡表

2.2.2 石油地質(zhì)概況

筆架嶺油氣田含油目的層為東營組三段、古近系沙河街組一段、二段。油層埋深1 850～2 760 m，平均有效厚度8.5～23.1 m。主要含油層系為沙河街組二段—東營組二段。

2.3 水文地質(zhì)概況

工作區(qū)主要含水層類型為:第四系松散巖類含水層、新近系碎屑巖孔隙—裂隙含水層。按照地下水賦存條件和含水巖組地質(zhì)時(shí)代，該區(qū)含水層劃分為第四系松散巖類含水層、明化鎮(zhèn)組碎屑巖類孔隙－裂隙含水層以及館陶組碎屑巖類孔隙—裂隙含水層(表2)。

2.4 地質(zhì)環(huán)境影響

筆架嶺油田對(duì)于礦山地質(zhì)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在占用土地資源、對(duì)地下水環(huán)境的影響以及對(duì)灘涂水土環(huán)境影響三個(gè)方面。

2.4.1 土地資源影響

筆架嶺油田9個(gè)生產(chǎn)平臺(tái)占用灘涂土地資源合計(jì)14.81 hm2。其中架2、架5及架6占用灘涂原來為葦田，合計(jì)面積3.36 hm2;其他平臺(tái)占用天然灘涂，合計(jì)面積11.453.36 hm2(表 3)。

2.4.2 地下水環(huán)境影響

由于油田開采的特殊性，在探井過程中不對(duì)地下水進(jìn)行大規(guī)模開采;在石油生產(chǎn)過程中也不依賴于地下水源，僅開采少量地下水用于維持礦區(qū)部分職工的生活需求。因此，油田生產(chǎn)對(duì)于地下水資源量的影響是微乎其微的，本文不再贅述。

在地下水環(huán)境影響方面，分為對(duì)淺層地下水的環(huán)境影響和對(duì)深層地下水的環(huán)境影響。深層地下水環(huán)境影響方面，由于油田鉆井、開采過程中，采用了有效的含水層封堵措施，且石油開采深度與含水層在空間上是分離的，因此對(duì)深層地下水環(huán)境影響輕微。

對(duì)淺層地下水影響方面，在平臺(tái)周邊進(jìn)行了淺井施工，并進(jìn)行了水質(zhì)分析(表4)。

結(jié)果表明，地下水樣品各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)均達(dá)到國家《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848－93)中Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。油田在正常生產(chǎn)條件下，由于采取了必要的防護(hù)措施，對(duì)于淺層地下水環(huán)境的影響輕微。

然而，在非正常生產(chǎn)條件下，如事故、泄漏以及大規(guī)模檢修等條件下，仍有可能發(fā)生對(duì)于地下水的污染。因此，仍需采取必要措施對(duì)地下水環(huán)境的改變進(jìn)行監(jiān)測，以避免地下水污染事故發(fā)生和擴(kuò)大。

表2 筆架嶺油田水文地質(zhì)特征簡表

表3 筆架嶺油田占用灘涂土地資源情況表

2.4.3 灘涂水土環(huán)境影響

為查明平臺(tái)油田生產(chǎn)對(duì)于灘涂水土環(huán)境的影響，在灘涂地帶采集了土壤樣品進(jìn)行測試(表5)。

結(jié)果顯示，土壤各項(xiàng)測試指標(biāo)均滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618－1995)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在正常生產(chǎn)條件下，平臺(tái)石油生產(chǎn)對(duì)于灘涂水土環(huán)境影響較輕。

與地下水環(huán)境影響一樣，在事故、泄漏、檢修等過程中，仍可能發(fā)生不可預(yù)料的水土環(huán)境污染情況。因此，需要采取必要措施進(jìn)行監(jiān)測，以避免大規(guī)模水土污染事件的發(fā)生。

表4 淺層地下水樣品分析結(jié)果一覽表mg/L(pH除外)

表5 土壤樣品分析結(jié)果一覽表mg/kg(pH除外)

3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理方案探討

如上述章節(jié)所述及，筆架嶺油田對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在土地資源、地下水環(huán)境以及灘涂水土環(huán)境改變?nèi)齻€(gè)方面。針對(duì)這三個(gè)方面，提出如下恢復(fù)與治理措施。

3.1 土地資源恢復(fù)

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，礦山企業(yè)在開采結(jié)束時(shí)期，需要消除對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境的不良影響。因此，需要開展土地資源的恢復(fù)工作。結(jié)合筆架嶺油田特點(diǎn)，對(duì)于占用灘涂土地資源的恢復(fù)，主要有以下恢復(fù)措施。

3.1.1 平臺(tái)拆除

油田開采結(jié)束后，為消除幾十年開采對(duì)于地形地貌景觀以及土地資源占用的影響，需要拆除既有平臺(tái)以及對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)工程。礦山服務(wù)年限期滿后，應(yīng)對(duì)所建平臺(tái)進(jìn)行拆除復(fù)原，消除對(duì)于地形地貌景觀以及土地資源占用的影響。并且在后續(xù)工程之后恢復(fù)原來的土地利用類型。共計(jì)需要拆除平臺(tái)9座(表3)，合計(jì)面積14.81 hm2。

3.1.2 客土回填

在平臺(tái)拆除，并進(jìn)行砂石土方清運(yùn)之后，需要引入客土進(jìn)行回填，使之接近工程建設(shè)前的土壤及環(huán)境狀態(tài)?？屯吝x用與周邊環(huán)境相似土質(zhì)的土壤。按照客土回填厚度30 cm計(jì)算，共需客土土方量4.443萬 m3。

3.2 地下水監(jiān)測

上文已述及，雖然正常生產(chǎn)環(huán)境下，水樣分析測試結(jié)果表明，油田生產(chǎn)對(duì)周圍地下水環(huán)境造成的影響是輕微的，然是在事故狀態(tài)及特殊情況下，仍然有可能造成地下水污染事故。這就要求對(duì)地下水環(huán)境進(jìn)行長期動(dòng)態(tài)監(jiān)測。具體包含水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測以及水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

3.2.1 水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測

分別利用油田既有生活用水供水井(井深600 m，開采層位明華鎮(zhèn)組含水層)以及施工1眼20 m深度淺層地下水監(jiān)測井進(jìn)行水位監(jiān)測。水位監(jiān)測頻率為6次/月。

3.2.2 水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測

利用上一節(jié)中所述一深一淺兩眼水井開展水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測?？紤]油田污染物特征，監(jiān)測項(xiàng)目為PH、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽、總硬度、石油類、細(xì)菌總數(shù)共7個(gè)指標(biāo)作為監(jiān)測因子。監(jiān)測頻率3次/年，分別在枯水期、豐水期及平水期進(jìn)行監(jiān)測。油井檢修、油井事故時(shí)要及時(shí)進(jìn)行加密監(jiān)測。

3.3 灘涂水土環(huán)境恢復(fù)與監(jiān)測

在石油生產(chǎn)發(fā)生事故、泄漏等非正常生產(chǎn)情況下，有可能對(duì)灘涂水土環(huán)境造成破壞，因此需要開展灘涂水土環(huán)境監(jiān)測;并在礦山服務(wù)年限結(jié)束時(shí)進(jìn)行灘涂水土環(huán)境恢復(fù)。

3.3.1 灘涂水土環(huán)境監(jiān)測

主要包括淺海水環(huán)境監(jiān)測和表層沉積物環(huán)境監(jiān)測。監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)原則為:重點(diǎn)監(jiān)測石油開采平臺(tái)、進(jìn)場道路、輸油管線等可能發(fā)生淺海海域污染的地段，整體控制礦區(qū)其他地段。根據(jù)礦山開采整體布置，在各平臺(tái)周邊、各條進(jìn)場道路沿途，各布設(shè)一組表層沉積物取樣點(diǎn)和海水水質(zhì)取樣點(diǎn)。

海水監(jiān)測指標(biāo)有:DO、COD、Hg、Cd、Pb、Zn、As、pH、油類、無機(jī)氮、無機(jī)磷。

表層沉積物監(jiān)測指標(biāo)有:Hg、Cd、Pb、Zn、As、有機(jī)質(zhì)、油類、硫化物。

監(jiān)測頻率為每年3次，即豐水期、枯水期、平水期各1次。在發(fā)生突發(fā)原油泄漏的情況下，加密監(jiān)測頻率為每月1次。

3.3.2 灘涂水土環(huán)境恢復(fù)

在礦山服務(wù)年限期滿后，應(yīng)對(duì)造成的灘涂水土環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)。具體措施為，在進(jìn)行平臺(tái)拆除、引進(jìn)客土覆蓋等土地資源恢復(fù)工程后，進(jìn)行微生物修復(fù)和蘆葦種植，以恢復(fù)灘涂水土環(huán)境及淺海生態(tài)環(huán)境。

1)微生物修復(fù)。微生物修復(fù)是指利用微生物的代謝活動(dòng)催化降解有機(jī)污染物，從而去除或消除環(huán)境污染的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過程。同傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的物理、化學(xué)修復(fù)方法相比，石油烴類的微生物修復(fù)具有巨大優(yōu)勢:生物修復(fù)對(duì)人和環(huán)境造成的影響最小，它能夠使污染物最終分解為二氧化碳和水，而且生物修復(fù)過程迅速，費(fèi)用低，僅為傳統(tǒng)物理、化學(xué)修復(fù)的30%～50%。有研究表明，能夠降解石油的微生物，其分布最為豐富的是存在石油污染的海水表面，其次是淺海底泥。石油污染的海面和海灘通?？刹捎靡韵?種方式進(jìn)行生物修復(fù):投加表面活性劑，增加石油與海水中微生物的接觸面積;投加高效降解石油的微生物，增加微生物的種群數(shù)量;投加N、P等營養(yǎng)源，促進(jìn)土著微生物對(duì)石油的降解。

結(jié)合筆架嶺油田的特點(diǎn)，鑒于本項(xiàng)目僅有對(duì)淺海灘涂和淺海水域產(chǎn)生輕度石油污染的可能性。結(jié)合降解微生物的繁殖環(huán)境，即降解微生物主要存在于油污富集的海水表面或海水底泥。因此可以采用原位土著微生物進(jìn)行降解的方式，選取5～7月份海水溫度最適宜微生物生長的時(shí)間段對(duì)可能產(chǎn)生的石油污染進(jìn)行修復(fù)。

具體實(shí)施方案為:在拆除平臺(tái)、道路、管線并進(jìn)行客土覆蓋回填后，于周邊未開展工程海域就地取材，收集灘涂沉積物，并覆蓋于回填后的平臺(tái)、道路、管線原址。使土著降解微生物在適宜的條件下充分繁殖，降解可能產(chǎn)生的石油污染。填土厚度20 cm。

2)蘆葦種植。礦區(qū)9個(gè)采油平臺(tái)中，架2、架5、架6及輕烴站在進(jìn)行石油開采活動(dòng)前土地利用類型為葦田。此四個(gè)平臺(tái)及場站在進(jìn)行客土回填及灘涂沉積物回填后，應(yīng)進(jìn)行蘆葦種植，在恢復(fù)原生地貌的同時(shí)，促進(jìn)淤積，恢復(fù)原來的土地利用類型。

蘆葦種植采用苗墩繁殖方式。于5月中旬至7月上旬，當(dāng)蘆苗高30 cm以上時(shí)，從豐產(chǎn)蘆灘選莖稈粗壯且?guī)в?～4個(gè)分蘗的蘆苗，用鐵锨切苗四周，挖出長寬各約20～25 cm、深20 cm的方塊苗墩。并在準(zhǔn)備種植蘆，葦?shù)臑┑匕葱兄昃喔?～1.5 m，根據(jù)苗墩大小，挖好十穴，將苗墩逐一放入，再用腳踏實(shí)四周。然后保持10～15 cm淺水，最大不超過33 cm，以利發(fā)根成活。根據(jù)占用葦田面積，計(jì)算出需要種植蘆葦?shù)拿娣e 3.36 hm2。

4 結(jié)語

通過本文對(duì)于筆架嶺油田的地質(zhì)環(huán)境影響與保護(hù)恢復(fù)方案的討論，可以得出如下結(jié)論:

(1)灘涂油田對(duì)于地質(zhì)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在土地資源占用、地下水環(huán)境以及灘涂水土環(huán)境影響三個(gè)方面;

(2)灘涂油田土地資源恢復(fù)措施包括拆除平臺(tái)、引入客土等方式;

(3)灘涂油田地下水資源保護(hù)措施以地下水位、水質(zhì)監(jiān)測為主;

(4)灘涂油田的淺海水土環(huán)境保護(hù)措施主要是開展淺海水土監(jiān)測，恢復(fù)治理措施則宜采用微生物修復(fù)、蘆葦種植等方法以恢復(fù)原生生態(tài)環(huán)境。

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