油田地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)的要求和建議

劉曉丹 李海方 王薏涵 王 磊 李秀敏

(1.中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司;2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采油廠)

0 引 言

國(guó)家對(duì)地下水污染的日常監(jiān)管日趨嚴(yán)格[1],生態(tài)環(huán)境部及相關(guān)地方環(huán)保部門陸續(xù)頒布了一系列地下水監(jiān)測(cè)要求的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,要求加強(qiáng)污染源頭防治和風(fēng)險(xiǎn)管控,保障地下水安全,實(shí)現(xiàn)地下水資源可持續(xù)利用。各油田企業(yè)為落實(shí)生態(tài)文明思想,紛紛按要求在重點(diǎn)場(chǎng)站建設(shè)了地下水監(jiān)測(cè)井,開(kāi)展長(zhǎng)期自行監(jiān)測(cè)工作。由于土壤和地下水污染具有隱蔽、易擴(kuò)散、治理難度大等特點(diǎn),所以地下水監(jiān)測(cè)工作的重點(diǎn)在于保護(hù)和防范[2]。對(duì)于油田企業(yè)來(lái)說(shuō),開(kāi)展地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)十分迫切,可有效掌握地下水水質(zhì)變化情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染并采取有效措施,切實(shí)保障地下水安全。

油田企業(yè)地下水監(jiān)測(cè)主要包括兩方面:一是所屬場(chǎng)站和輸油管線在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中,由于設(shè)備密封不嚴(yán)、管道腐蝕、人員操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐捎推沸孤?帶來(lái)土壤和地下水的污染,重點(diǎn)關(guān)注淺層地下水;二是油田采出水回注井應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)立地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)井,重點(diǎn)關(guān)注深層地下水。本文主要論述油田場(chǎng)站淺層地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)工作。

1 地下水監(jiān)測(cè)遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范

地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)與監(jiān)測(cè)工作主要包括資料收集、現(xiàn)場(chǎng)踏勘、監(jiān)測(cè)井布設(shè)、監(jiān)測(cè)井建設(shè)、地下水監(jiān)測(cè)和監(jiān)測(cè)井管理等。開(kāi)展地下水監(jiān)測(cè)工作,需遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范見(jiàn)表1。

表1 地下水監(jiān)測(cè)主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一覽表

2 油田監(jiān)測(cè)井布設(shè)原則

2.1 監(jiān)測(cè)井布設(shè)場(chǎng)站選取原則

油田企業(yè)所屬場(chǎng)站按功能劃分,主要有聯(lián)合站、輸油站、輕烴廠、輸氣站、天然氣凈化廠、天然氣處理廠、返排液處理站、含油污泥處理站、含油污泥儲(chǔ)存點(diǎn)等,場(chǎng)站分布地理位置跨度大,點(diǎn)多面廣,生產(chǎn)工藝不同。場(chǎng)站是否需要設(shè)置地下水監(jiān)測(cè)井的主要識(shí)別要點(diǎn)如下:

1)根據(jù)已有資料表明地下水中特征污染物有檢出或超標(biāo)。

2)曾發(fā)生污染物泄漏或地下水環(huán)境污染事故。

3)運(yùn)行年限超過(guò)10年以上。

4)根據(jù)場(chǎng)站生產(chǎn)、儲(chǔ)存及運(yùn)輸?shù)仍O(shè)施的完整情況,污染物處置及污染防治設(shè)施運(yùn)行管理狀況,識(shí)別存在污染的可能。

5)列入當(dāng)?shù)丨h(huán)保局疑似污染地塊名單或者土壤污染重點(diǎn)監(jiān)管單位名錄。

若根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告或水文地質(zhì)資料,地下水埋藏條件存在以下情況,本文認(rèn)為不適宜開(kāi)展地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè),可不進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)測(cè):

1)場(chǎng)站建設(shè)在山上,根據(jù)水文地質(zhì)資料,地下水埋深較深。

2)場(chǎng)站地層為黏土等,滲透性較低(滲透系數(shù)小于10-9m/s),不利于污染物遷移。

3)淺層地層有連續(xù)的隔水層,若揭穿將會(huì)引起污染物下滲。

2.2 監(jiān)測(cè)井井位布設(shè)原則

監(jiān)測(cè)井井位布設(shè)原則應(yīng)按照HJ 164—2020《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[3]、HJ 1209—2021《工業(yè)企業(yè)土壤和地下水自行監(jiān)測(cè) 技術(shù)指南(試行)》[4]中相關(guān)要求執(zhí)行。針對(duì)油田場(chǎng)站工藝、重點(diǎn)設(shè)施情況,另外提出以下布設(shè)原則:

1)油田場(chǎng)站內(nèi)的儲(chǔ)油罐、水處理裝置和沉降罐、導(dǎo)熱油爐等設(shè)施污染泄漏風(fēng)險(xiǎn)較小,可與其他重點(diǎn)設(shè)施合并布點(diǎn)。

2)油田場(chǎng)站存在較大污染泄漏風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)施為地下污油池、干化池、卸油池等各類地下罐,以及進(jìn)出站管線和閥組區(qū)等,在確保安全的前提下應(yīng)盡量靠近該類設(shè)施。

3)因油田場(chǎng)站生產(chǎn)設(shè)施較集中,若不具備在上游布設(shè)對(duì)照點(diǎn)的條件,可不設(shè)置對(duì)照點(diǎn)。

4)為減少占地或征地,方便監(jiān)測(cè)井長(zhǎng)期管理,監(jiān)測(cè)井盡量布設(shè)在場(chǎng)站內(nèi)。

3 布設(shè)點(diǎn)位數(shù)量和位置

按照HJ 164—2020《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》和HJ 1209—2021《工業(yè)企業(yè)土壤和地下水自行監(jiān)測(cè) 技術(shù)指南(試行)》要求,油田場(chǎng)站地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位(含對(duì)照點(diǎn))可按照至少3個(gè)設(shè)計(jì),即1個(gè)地下水對(duì)照點(diǎn)、2個(gè)地下水污染擴(kuò)散監(jiān)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)場(chǎng)站面積、重點(diǎn)設(shè)施分布情況、產(chǎn)排污情況、建設(shè)成本等,適當(dāng)增加1～2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),即布設(shè)點(diǎn)位數(shù)量可設(shè)置為3～5個(gè)。監(jiān)測(cè)井布設(shè)位置在以上兩個(gè)規(guī)范中有詳細(xì)論述,可切實(shí)指導(dǎo)企業(yè)開(kāi)展監(jiān)測(cè)井布設(shè)。

另外,按照以上兩個(gè)規(guī)范要求,企業(yè)可對(duì)場(chǎng)站鄰近區(qū)域內(nèi)已建地下水監(jiān)測(cè)井進(jìn)行篩查,如果符合標(biāo)準(zhǔn)篩選要求,可以作為地下水對(duì)照點(diǎn)或污染物監(jiān)測(cè)井,以節(jié)省建井費(fèi)用。企業(yè)也可評(píng)估場(chǎng)站地面防滲情況,若符合HJ 610—2016《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》和HJ 964—2018《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境(試行)》相關(guān)防滲技術(shù)要求,可減少監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)量,但不得少于1個(gè)監(jiān)測(cè)井。

油田聯(lián)合站、轉(zhuǎn)油站、作業(yè)廢液處理站等典型場(chǎng)站監(jiān)測(cè)井的點(diǎn)位布設(shè)可參考圖1、圖2、圖3。

圖1 油田聯(lián)合站的點(diǎn)位布設(shè)

圖2 轉(zhuǎn)油站的點(diǎn)位布設(shè)

圖3 作業(yè)廢液處理站的點(diǎn)位布設(shè)

4 監(jiān)測(cè)井建設(shè)深度

按照HJ 164—2020《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》和HJ 1209—2021《工業(yè)企業(yè)土壤和地下水自行監(jiān)測(cè) 技術(shù)指南(試行)》要求,地下水監(jiān)測(cè)以淺層地下水為主,鉆孔深度應(yīng)揭露潛水含水層且不穿透潛水含水層隔水底板。淺層地下水在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所《華北平原地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)》中給出的定義為:地表以下60 m深度范圍內(nèi)的地下水。另外,根據(jù)生態(tài)環(huán)境部的《重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查疑似污染地塊布點(diǎn)技術(shù)規(guī)定(試行)》,“若場(chǎng)站地下水埋深大于15 m且上層土壤無(wú)明顯污染特征,可不設(shè)置地下水采樣井”。目前,監(jiān)測(cè)井建設(shè)深度無(wú)明確統(tǒng)一的要求,本文建議需根據(jù)場(chǎng)站水文地質(zhì)條件、建設(shè)投資成本、場(chǎng)站重點(diǎn)區(qū)域泄漏風(fēng)險(xiǎn)并結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門建設(shè)要求等綜合考慮,確定監(jiān)測(cè)井建設(shè)深度。

因?yàn)槭托袠I(yè)關(guān)注污染物以LNAPL(低密度非水相污染物)為主。當(dāng)含水層厚度大于3 m時(shí),根據(jù)地下水水位波動(dòng)情況,采樣井深度應(yīng)達(dá)到地下水水位以下3～6 m,以確保豐水期和枯水期均能采集到地下水樣品。

5 油田企業(yè)地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)工作建議

1)大部分場(chǎng)站獲取的水文地質(zhì)資料多為建站前的地質(zhì)勘察報(bào)告,因地勘報(bào)告中鉆井深度較淺,一般約10～20 m,只能判斷地勘鉆井深度范圍內(nèi)有無(wú)地下水,無(wú)法準(zhǔn)確獲知場(chǎng)站地下水埋深。建議油田企業(yè)在開(kāi)展地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)工作時(shí),同步委托專業(yè)機(jī)構(gòu)開(kāi)展所屬場(chǎng)站的水文地質(zhì)調(diào)查,調(diào)查精度以不低于1∶50 000為宜,分析各場(chǎng)站地貌類型與分區(qū)、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造,包氣帶巖性、厚度與結(jié)構(gòu),地下水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、巖性、厚度,含水層、隔水層的巖性結(jié)構(gòu)及空間分布,地下水的補(bǔ)徑排條件,為各場(chǎng)站是否適宜建設(shè)地下水監(jiān)測(cè)井及監(jiān)測(cè)布點(diǎn)深度提供依據(jù)。

2)現(xiàn)有地下水監(jiān)測(cè)規(guī)范適用于各行各業(yè),對(duì)于油田企業(yè)開(kāi)展監(jiān)測(cè)井建設(shè)工作來(lái)說(shuō)針對(duì)性不強(qiáng),企業(yè)實(shí)施過(guò)程中容易存在偏差,建設(shè)結(jié)果不被當(dāng)?shù)卣h(huán)保部門或者中央環(huán)保督查組認(rèn)可。因此,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定部門有必要開(kāi)展針對(duì)石油行業(yè)的監(jiān)測(cè)規(guī)范或指南編制工作。

3)因油田所屬場(chǎng)站眾多,全部開(kāi)展地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)工作量極大,各省市環(huán)保要求不一致,建議和所在地的環(huán)保部門密切溝通,分步分階段推進(jìn)地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)和監(jiān)測(cè)工作,可優(yōu)先開(kāi)展地下水埋深15 m以內(nèi)或者環(huán)保要求迫切的場(chǎng)站的監(jiān)測(cè)井建設(shè)。后續(xù),根據(jù)環(huán)保要求逐步開(kāi)展其他場(chǎng)站的監(jiān)測(cè)井建設(shè)。

4)GB 5084—2021《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、GB 5749—2022《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn),分別對(duì)農(nóng)田灌溉水、地表水、生活飲用水的石油類指標(biāo)規(guī)定限值,但缺少地下水中石油類物質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)[5],建議開(kāi)展地下水中石油類指標(biāo)限值研究,以確定地下水中石油類有機(jī)污染物指標(biāo)和污染控制值。

5)油田企業(yè)點(diǎn)多面廣,地域跨度大,目前地下水監(jiān)測(cè)工作還主要停留在單一的建井、定期取樣檢測(cè)上,不便于環(huán)保管理人員管理。建議構(gòu)建地下水監(jiān)測(cè)可視化管理平臺(tái),基于GIS軟件可展現(xiàn)監(jiān)測(cè)井地理位置、坐標(biāo)、井深、歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等信息,并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)進(jìn)行自動(dòng)分析,實(shí)現(xiàn)污染物有檢出或超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值自動(dòng)預(yù)警等功能,以便企業(yè)管理。

6 地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)展望

1)對(duì)于處于環(huán)境敏感區(qū)(自然保護(hù)區(qū)、飲用水水源保護(hù)區(qū)、珍稀瀕危野生動(dòng)植物保護(hù)區(qū)等)的地下水監(jiān)測(cè)井,有必要配置石油類污染物在線檢測(cè)儀器,并建立油田企業(yè)實(shí)時(shí)在線地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)情況,超標(biāo)及時(shí)預(yù)警,便于企業(yè)及時(shí)采取處置措施,防止污染進(jìn)一步擴(kuò)散。目前地下水石油類污染物檢測(cè)儀器以感油探頭和VOCs在線監(jiān)測(cè)儀為主,感油探頭無(wú)法隨水位波動(dòng)上下移動(dòng),不能及時(shí)高效發(fā)現(xiàn)污染,VOCs在線監(jiān)測(cè)儀靈敏度比感油探頭大幅提高,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染并預(yù)警,但成本較高,且不易達(dá)到防爆級(jí)別,不滿足站內(nèi)防爆要求。因此,針對(duì)油田企業(yè)不同需求,急需開(kāi)發(fā)新型石油類污染物在線監(jiān)測(cè)儀器,為地下水實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

2)對(duì)于處于工業(yè)園區(qū)或者所有權(quán)存在轉(zhuǎn)移的地塊,當(dāng)?shù)叵滤笜?biāo)超標(biāo)時(shí),需要確定污染物來(lái)源,以劃定污染責(zé)任,因此,有必要開(kāi)展地下水污染溯源技術(shù)研究。首先,可以開(kāi)展油品指紋示蹤對(duì)比研究,采用全油色譜分析、同位素質(zhì)譜分析等手段,剖析地下水中油品與場(chǎng)地油品的分子指紋組成特征、非烴組成與碳同位素特征,從而明確污染點(diǎn)位烴類的來(lái)源。通過(guò)研究,建立指紋示蹤對(duì)比指標(biāo)體系。其次,若油品指紋對(duì)比結(jié)果不清晰,可進(jìn)行地下水污染數(shù)值模型反向溯源辨析技術(shù)研究,在資料收集、野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和定性分析等輔助工作的基礎(chǔ)上,利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)刻畫地下水污染的數(shù)值模擬模型進(jìn)行驗(yàn)證,從而確定含水層中污染源的信息,包括污染源數(shù)量、空間位置與釋放歷史等[6]?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)越多,實(shí)測(cè)頻率越高,越有利于污染溯源。