大慶油田鉆井對(duì)地下水環(huán)境的影響

門北方（大慶油田工程建設(shè)有限公司）

油田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中難以避免的會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染問(wèn)題，尤其是隨著油田開(kāi)發(fā)和地下水的大量開(kāi)采，會(huì)產(chǎn)生地下水污染[1]。油田開(kāi)發(fā)對(duì)地下水的污染，主要是由于原油在土壤中的轉(zhuǎn)移、油區(qū)污染情況以及原油泄漏地質(zhì)狀況等因素導(dǎo)致[2]。鉆井施工作業(yè)容易破壞地下水層的封閉性，主要針對(duì)大慶油田鉆井對(duì)地下水環(huán)境的影響進(jìn)行分析。油田鉆井可能對(duì)地下水產(chǎn)生影響的分為正常情況下和事故情況。

1 正常情況下地下水環(huán)境影響分析

1）鉆進(jìn)過(guò)程地下水環(huán)境影響分析。結(jié)合大慶油田地質(zhì)勘查的地層資料與目前鉆井采用的欠平衡技術(shù)，鉆井鉆遇地下水層，鉆井液基本不會(huì)漏失到地下水層，只是鉆井鉆遇地下水層時(shí)鉆頭研磨形成的巖屑以及擾動(dòng)地下水將使井筒周圍一定范圍內(nèi)的地下水中的SS和濁度有所增加，但隨著地下水流動(dòng)，SS會(huì)被逐步過(guò)濾，地下水中的SS和濁度會(huì)逐步降低。

2）井場(chǎng)儲(chǔ)池對(duì)地下水環(huán)境影響分析。鉆井井場(chǎng)一般均設(shè)置泥漿池和生活污水池，泥漿池和生活污水池均進(jìn)行防滲處理，池底用黏土進(jìn)行壓實(shí)，然后在池底及池壁鋪設(shè)可降解防滲布，滲透系數(shù)小于1.0×10-7cm/s，因此正常情況下鉆井泥漿和生活污水不會(huì)滲漏，對(duì)地下水影響很小。施工結(jié)束后，生活污水清理后進(jìn)行衛(wèi)生填埋處理，廢鉆井泥漿采用罐車?yán)\(yùn)至指定的鉆井液集中固化點(diǎn)進(jìn)行固化處理。

3）柴油罐區(qū)對(duì)地下水影響分析。對(duì)于鉆井時(shí)使用柴油發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力的情況，井場(chǎng)設(shè)置柴油罐區(qū)，占地面積60 m2，柴油罐為地上式剛制臥式罐，在罐區(qū)底部鋪設(shè)防滲布，防滲層滲透系數(shù)小于或等于1.0×10-7cm/s，因此正常情況下柴油罐不會(huì)滲漏，對(duì)地下水影響很小。

2 事故情況下對(duì)地下水影響預(yù)測(cè)

非正常情況主要包括井場(chǎng)泥漿池或生活污水池防滲層破損導(dǎo)致污水下滲、柴油罐發(fā)生滲漏導(dǎo)致下滲和固井質(zhì)量差套管破損導(dǎo)致油氣從井筒上返進(jìn)入地下水含水層。

由于鉆井周期時(shí)間較短，泥漿池和生活污水池采取的防滲措施在鉆井周期內(nèi)發(fā)生破損的可能性極小，同時(shí)由于池底部為黏土夯實(shí)層，因此發(fā)生因防滲層破損導(dǎo)致地下水污染事故的可能性極小。柴油罐區(qū)設(shè)置的柴油罐為地上式鋼制臥式罐，發(fā)生滲漏能及時(shí)發(fā)現(xiàn)且罐區(qū)底部鋪設(shè)防滲布，因此柴油罐區(qū)發(fā)生滲漏導(dǎo)致地下水污染事故的可能性也較小。因此選取因固井質(zhì)量差及套管破損導(dǎo)致油氣進(jìn)入地下水含水層進(jìn)行評(píng)價(jià)

2.1 泄漏源強(qiáng)及預(yù)測(cè)因子

本工程只有在油井套管及固井水泥環(huán)同時(shí)發(fā)生破裂時(shí)，才會(huì)導(dǎo)致油氣進(jìn)入地下水含水層，主要影響區(qū)域?yàn)槌袎核畬游弧?/p>

以單口油井最大產(chǎn)油量為10.1 t/d，擬建油井集油管道發(fā)生泄漏，根據(jù)大慶油田多年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，泄漏源強(qiáng)以單井每天的產(chǎn)油量10%計(jì)即1.01 t/d。由于套管破損不易被發(fā)現(xiàn)，所以按持續(xù)泄漏預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)因子選取油田特征污染物石油類。

2.2 預(yù)測(cè)模型及預(yù)測(cè)結(jié)果

預(yù)測(cè)模型選擇《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（HJ610—2016）推薦的地下水溶質(zhì)運(yùn)移解析法中的一維穩(wěn)定流動(dòng)二維彌散點(diǎn)源模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于套管泄漏不易被發(fā)現(xiàn)，因此按連續(xù)注入示蹤劑連續(xù)點(diǎn)源計(jì)算。

式中：x,y——計(jì)算點(diǎn)處的位置坐標(biāo)；

t——時(shí)間，d；

C(x ,y,t)——t時(shí)刻點(diǎn)x，y處的濃度，g/L；

M——含水層的厚度，m；

mt——單位時(shí)間注入的質(zhì)量，kg/d；

u——水流速度，m/d；

n——有效孔隙度；

DL——縱向彌散系數(shù)，m2/d；

DT——橫向彌散系數(shù)，m2/d。

根據(jù)本地區(qū)的水文地質(zhì)條件及地勘資料，選取承壓水含水層的滲透系數(shù)為87.64 m/d，水力坡度為5.13×10-5，地下水流速為0.004 5 m/d，含水層厚度取92 m，有效孔隙度為0.335；水流速度為0.1 m/d，縱向彌散系數(shù)0.5 m2/d，橫向彌散系數(shù)0.03 m2/d。預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 油井套管泄漏100天對(duì)地下水的影響預(yù)測(cè)

圖2 油井套管泄漏1000天對(duì)地下水的影響預(yù)測(cè)

從預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，在油井套管破損后，也是隨著時(shí)間增加，污染范圍有所增加，油井套管泄漏后100天、1000天的石油類濃度超標(biāo)范圍分別為60 m、130 m。即事故情況油井套管泄漏后對(duì)地下水的影響范圍為130 m。

3 結(jié)論

在油田開(kāi)發(fā)建設(shè)中，不可避免的對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)造成影響[3]，特別是在石油勘探和開(kāi)采過(guò)程中，解決區(qū)域地下水資源與環(huán)境的污染問(wèn)題迫在眉睫，因此做好地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)與保護(hù)措施的規(guī)劃工作就顯得十分重要[4-5]。油田鉆井期正常情況下不會(huì)對(duì)地下水環(huán)境造成影響。如發(fā)生井漏事故，主要對(duì)承壓水層產(chǎn)生影響，根據(jù)預(yù)測(cè)，泄漏后1000天，污染物的影響距離為130 m。本文的預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)于大慶油田鉆井過(guò)程中制定保護(hù)地下水資源的政策具有一定的參考價(jià)值。

[1]劉榮芳，陳鴻漢，王延亮，等.某油田地下水污染特征分析[J].地下水，2007，29（3）：62-66.

[2]李麗.油田開(kāi)發(fā)對(duì)盤錦濕地環(huán)境的影響及保護(hù)措施[J].綠色科技，2011（9）：143-144.

[3]張興儒，張士權(quán).油氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)與環(huán)境影響[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998：10-30.

[4]王延亮.石油天然氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].長(zhǎng)春工學(xué)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，3（3）：27-29.

[5]王洪濤，李光富.石油污染物在土壤中運(yùn)移的數(shù)值模擬初探[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2000，20（6）：755-760.