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典型油田污染区域调查总结报告二〇一五年七月目录1概述12.典型区域污染状况12.1中原油田区域污染情况12.2庆阳市污染状况22.3河南油田区水污染状况23污染成因类型33.1原油泄漏污染43.2报废油井污染43.3钻井过程中污染44污染种类54.液相污染物54.2固相污染物54.3气体污染物55.污染途径55.1地面污染物对地下水的污染65.2正常钻进引起的地下水污染65.3作业事故引起的地下水污染75.4固井作业引起的地下水污染85.5套管腐蚀引发的地下水污染95.6油料管理不严对地下水的污染105.61渗透污染方式5.62穿透污染方式105.7地裂缝穿透污染方式115.71由强烈开采地下水引起的地裂缝污染125.8原油组分对地下水的污染途径136.污染防治措施146.1钻井过程中污染防治措施146.2对原油组分污染的防治156.21原油泄漏防治166.22油水分离后的废水或回注水泄漏防治171.概述地下水是人类及其他地球生物赖以生存的宝贵资源，目前随着社会现代化的发展，污染已然成为当今世界急需解决的一大难题，我国幅员辽阔，地下水水量虽多，但分布严重不均，而且出现水浑、水脏、水污染等诸多问题，再加上我国人口众多，人均分配量极少，缺水已见诸端。为此，我国从事地下水研究的各级工作者坚持不懈，克服种种困难，对地下水的污染研究做出了详细的调查及评估。以下是典型的油田开采区地下水污染区域调查报告。2.典型区域污染状况2.1中原油田区污染状况据在中原油田区水污染调查报告中，在采油井井场内,表层土壤20cm深度均严重受落地原油的污染,包气带上部1m深度内原油污染物的饱和度大于土壤残余饱和度,成为油污染向包气带深部运移的污染源。调查研究发现中原油田区的原油及其产品在运输、贮存、精炼过程中的渗漏和溢油现象时有发生,甚至在原油开采过程中发生井喷事故,造成大量石油烃类物质直接进入土壤,由此引起的突发性泄漏往往造成数量多、浓度高、危害大的局部污染。在一些油田地区,原油对地下水的污染已经影响到饮用水源的水质。2.2庆阳市污染状况庆阳市石油开采也对某些区域造成了不同程度的污染，其中污染严重的区域主要集中在几条河流区域。按照甘肃省政府批准的地面水功能区划，马莲河上游环江“洪德－五里桥”、“庆城汇合口－宁县桥头”为Ⅲ类功能区，“五里桥－庆城汇合口”为Ⅳ类功能区。马莲河上游柔远河为Ⅱ类水域功能区。但据最新的监测数据表明，马莲河干流及主要支流为劣Ⅴ类水质，环江污染最为严重，柔远河次之，干流相对较轻。2005年1、3、5、7月四期监测结果表明:环江韩家河断面污染严重，受石化废水的影响，主要污染指标挥发酚、石油类、化学需氧量均值达到0．098mg/L，、0．215mg/L、84．84md/L，超标率分别为100%、25%、100%。对马莲河干流水体中的25项指标进行了监测分析，结果表明:马莲河水质为劣Ⅴ类，综合污染指数为2．210，属严重污染河流。对柔远河“华池县－庆城县城”段水体进行监测分析：结果表明:柔远河段的水体中，化学需氧量、挥发酚、石油类、硫酸盐、氯化物等石油类特征污染物严重超标，综合污染指数1．30～6．37，为劣Ⅴ类水质，基本丧失了水体功能。表明，庆城、环县、华池境内石油开采比较集中的区域，主要支流污染仍较严重。其中柔远河流域影响水质的首要污染物为氨氮，其次为化学需氧量、石油类检出;环江流域影响水质的首要污染物为化学需氧量，其次为矿化度、石油类检出。2.3河南油田区水污染状况河南油田地处河南省南部,属汉水流域,矿区面积上千平方公里。矿区内的地表河流唐河、白河及其冲洪积形成的古沉积平原构成了河南油田赖以生存、发展的水资源环境双河水源地地下水储量丰富,随着油气田的开发,水质明显受到了污染。据水质监测资料,浅层水石油类检出率达44%,中深层水(深度为200m右)检出率为78%。有56%的水井地下水的石油类含量超标,含量为0.4～2.7mg/l。石油类含量已超过了地面二级水的环境质量标准,不少污染井点,石油类含量超过了地面三级水标准,已不适宜作为生活饮用水岗水源地也存在着较为严重的污染问题。魏岗水源是河南油田的一个大型生活水供水水源,日供水量达105m3/d。据1989年水质监测资料,该水源地魏岗矿区附近水井中石油类检出率为60%以上,超标率为28%,个别水井因油味过重而停用。污染明显的水井,地下水中石油类含量达4.6～5.0mg/l。3污染成因综合众多区域污染成因，大致可分为以下几个方面：3.1原油泄漏污染在原油开采生产过程中的一些不合理作业方式,以及在采油井洗井和检修时,都可能使原油在油井周围洒落,从而引起环境污染和生态破坏。入渗水对原油的组分进行溶解,并最终把组分运移到地下水造成污染。3.2报废油井污染由于技术上的改进很多落后的油井废弃，而且数量逐年增多。一些早期开发的油井受当时技术限制，套管防腐措施落后，加之套管超期使用，破套现象十分普遍。同时有很多报废井由于开发历史较长，已经很难找到具体位置。一方面，这些油(水)井中，大部分未实行规范封井措施，因套管破损引发地下水污染的事故。还有一些特殊情况，由于管护不力，部分报废井被不法分子开启，采用极其简单的设施进行生产，没有任何污染防治措施，原油脱出水随意排放，造成局部区域的严重污染。3.3钻井过程中污染钻井工程中地下水污染多是由洒落油污、钻井液和钻井废弃物引起。钻井液渗漏入地层，地下水一旦被污染很难治理和恢复，钻井液中的添加剂和油性物质被岩石颗粒吸附后，在水环境中发生反复交替的吸附—解吸过程。4污染种类（主要针对钻井作业）在钻井作业中，其工作对地下水的污染源分直接的液相污染物和间接的固相、气相污染物。4.1液相污染物主要是废弃钻井液、固井液、落地油和泄露油。废弃钻井液包含许多有毒有害处理剂、高分子聚合物、木质素磺酸盐、重金属(如钡、汞、铬、铜、铅、砷)的离子等。废弃固井液包含有毒的ST?800、USZ、FH?3等外加剂。油类有机物包括多种致癌、有毒物如苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、甲基丁烷、COD、SS、挥发酚、氰化物等。4.2固相污染物主要是岩屑和丢弃的钻井液原材料。岩屑包含各种盐类和重金属离子,如六价铬、二价汞、二价镉、二价铅及不易被动植物降解的有机物和高分子聚合物。钻井搬家丢弃或散落的钻井液原材料如烧碱、石灰粉、钾盐、尿素等,它们能对生态环境起负面影响。4.3气体污染物为轻烃类气体、氮氧化物、一氧化碳、硫化氢,它们来自燃料的不充分燃烧和井喷释放的有毒有害气体。5.污染途径5.1地面污染物对地下水的污染地面污染物主要通过降雨、融雪对钻井岩屑、废弃钻井液、井喷污物、地面散落油类的冲刷,使散发到大气中的有害气体、蒸发物降落到地面,泥浆池、泥浆槽、排污沟、处理池的渗漏和溢流等方式污染土壤和水体,大气降水对污染土壤的淋浴和污水的径流,使污染水下渗进入地下水层。污染地点如果发生在地下水补给区,则对地下水的污染相当严重。在易溶性岩层如石灰岩、白云岩或断裂带地层钻井时,遇到溶洞、溶孔、较大裂缝时,钻井液大量漏失,而这些溶洞、裂缝与地下水相连,就会污染地下水甚至地表水。5.2正常钻进引起的地下水污染正常钻井过程中进入地下水的污染物总量可以通过钻井液的滤失量、地下水层段的大小、钻井速度、起下钻井次数等参数来确定。钻井液以滤失为主,含少量的漏失。钻井液的滤失分瞬态滤失、动态滤失和静态滤失。瞬态滤失是钻开岩石瞬时的滤失,其速度大,但作用时间短。动态滤失速度小于瞬态滤失,作用时间较长并形成动平衡。静滤失是停止钻井作业后的钻井液滤失。钻井液与地层的压差,井壁在钻井液的浸泡时间,泥饼的压实作用、渗透性、厚度,岩石的渗透性,钻井液的粘度、固相含量等是影响钻井液滤失量的主要因素。5.3作业事故引起的地下水污染据发达国家统计,石油勘探井的平均井喷事故率是0.5%~1%，生产井的平均井喷率是0.1%,高产井的平均事故率多达3%。井喷释放物的45%清理干净,35%完全没有清理,释放物的40%是有害的。当钻遇地层异常高压带或者钻井液液柱压力低于地层压力,地层中的大量流体进入井内发生溢流,溢流处理不及时或不当就会诱发井喷。一旦发生井喷,井下流体喷出井口,就会污染大气、土壤和各种水体。喷出物如不及时清理并安全处理,就会被雨水冲刷而使污染范围扩大程度加深。发生溢流井喷事故后的压井作业操作不当也会造成污染,如果加重钻井液产生的液柱压力大于地层的破裂压力就会使地层出现裂缝。一般认为深度小于500m时形成水平裂缝,深度大于500m时形成垂直裂缝。钻井液通过人为裂缝污染更大的空间范围。在富含地下水的地层孔隙较发育、天然微裂缝多,地层破裂压力较低易出现裂缝。不仅产生裂缝时大量钻井液也进入地层,如遇到地层异常低压、钻井液液柱压力高于地层压力、构造断裂带发生井漏时大量钻井液也会进入地层污染地下水。钻遇高压油气层发现溢流并及时关井,由于对地层异常高压和地层破裂压力的估计不足引发污染。关井后井筒内流体体积很难再发生变化,而高压气体的密度低就会向井口移动,在向上移动的过程中液柱压力不断降低,假设气体体积不变则其压力等于原地层高压,当移动到地层破裂压力小于该气体压力时,井壁就会破裂形成裂缝,大量钻井液进入地层中。更恶劣地是形成下喷上漏!,地层底部流体、钻井液大量进入破裂地层污染地下水。这种情况一般发生在裸眼井中,如果气体压力大于套管破裂压力,也会发生在套管严重磨损、腐蚀以及水泥环空洞处。5.4固井作业引起的地下水污染固井作业中,水泥浆在候凝过程中因水泥浆的硬化速度不一致,井壁和套管附近的水泥浆先硬化其重力作用在井壁与套管上形成失重!,从而使液柱压力下降。当水泥浆液柱压力小于地层压力时,地层流体进入到环形空间,可能会发生井喷或者水泥浆硬化后的水泥环缺陷就会形成窜槽通道。如果发生连续窜槽就会形成地下深处流体进入浅部地层污染地下水。固井中的井眼不干净、水泥浆性能差、地层漏失等使水泥环形成多裂缝和孔隙,为流体的流动提供渗漏通道并加速套管的腐蚀。5.5套管腐蚀引发的地下水污染套管外腐蚀多发生在富含地下水的地层段。该地层岩石颗粒间隙多且大,渗透性高,水的活跃性强,钻井液、水泥浆易漏失。固井作业在此处易形成水泥环胶结质量差或窜槽。套管在地层水的高矿化度、溶解二氧化碳、硫化氢等作用下发生电化学反应以及在厌氧菌硫酸盐还原菌、碳酸盐还原菌、铁细菌等微生物作用下发生生物化学反应。地下水的补给、径流、排泄使腐蚀产物被及时带走,反应不易达到平衡加剧套管的腐蚀。腐蚀沉淀FeS、FeCO3以及细菌类堵塞孔隙加剧层间矛盾。套管腐蚀损坏后,油气井中的流体通过腐蚀孔进入地层污染地下水。5.6油料管理不严对地下水的污染钻井作业现场储油罐和输油管线的泄漏、废油的任意排放或处理不当以及人员的误操作等人为因素导致的油料洒落或溢到地面造成对地下水污染。钻井过程中需要大量的石油产品,如接单根时需要大量丝扣润滑油;钻井动力系统柴油机每天需要消耗大量的柴油;钻井液为了满足某些需要,加入大量的石油产品;钻井机械的保养、润滑、冷却、维修及后勤保障都需要使用大量的油料。过去人们一直忽视洒落和泄漏油料对地下水的影响,现在油类污染被公认是引起地下水污染的最重要的因素之一。5.61渗透污染方式地面及包气带污染物沿着松散的孔隙下渗至含水层致使地下水污染的方式称渗透污染。经调查分析该油田区石油类渗透污染物的主要来源是渗坑和土油池及落地油。这些储存污水的渗坑主要有两种：一是钻井期间遗留的泥浆坑作为返水井含油污水的渗坑；二是砖厂取土坑作为石油储存和采油井、注水井返水渗坑；另外，修井、洗井废液存放于地形低洼处，甚至排向水泡，变为污水泡。这些渗坑的含油污水会直接进入含水层污染地下水，另外，在雨季尤其是洪水季节，因渗坑的管理不当，含油污水通过地表径流的作用使原油进入大的水域(如湖泡、河流)，又会造成地表水体污染，当这些水体补给地下水时污染的范围就会扩大[13]。以ZK6附近的区域为例，ZK6附近的油井在做业时常有落地油，这些落地油一部分随降水可直接入渗地下，另有汇入地表水中的随地表水入渗至地下。另外ZK6东北向有一砖厂取土坑，