复合土工膜对石油钻井井场防渗效果的试验研究

文 华，卢 萍

(西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳621010)

复合土工膜是土工复合材料的一种，是将土工膜和土工织物复合在一起的产品。它具有十分突出的防渗、防水性能和良好的耐老化能力，在水利、道路等工程中应用十分广泛。

石油钻井工程中，易发生井场渗漏问题，不仅造成了土地的污染，也不利于对土地进行“复耕”。这不但浪费了宝贵的土地资源，也提高了工程成本[1]、[2]。针对上述问题，在四川南充某处石油钻井工程中，应用复合土工膜对井场土地及道路进行了处理，并进行了相关试验以检验其具体的防渗效果。

目前，对复合土工膜应用于水利、道路工程中的防渗效果相关研究较多[3]～[5]。而对于复合土工膜在石油工程中的应用，有关防渗效果的研究较少[1]、[2]、[6]。对石油钻井场地的油污渗漏污染问题的治理，既适应了国家十二五规划纲要中“综合治污与废弃物循环利用”的要求，也响应了“农林生态安全与现代林业”的要求，因此针对复合土工膜在石油工程中防渗性能的研究，有着重要的现实意义。

本文对井场中加入复合土工膜所形成的复合路面结构进行了防渗效果的现场观测及室内土样成份分析，研究了复合土工膜的防渗效果，以期为复合土工膜在同类工程中的应用提供参考。

1 试验方法

本试验中的复合路面结构施工工艺简述如下:道路土方开挖→挖填作业(分层夯实)→土质(碎石)地基平整→铺设5－8 cm细沙(防尖石刺破土工膜)→铺设复合土工膜及土工布→土工膜焊接及土工布缝合→在复合土工膜上铺设二灰土20 cm(或砂卵石层20 cm)→养护七天→碎石面层铺设。复合路面结构如图1所示。

本试验主要通过检测复合土工膜本身及其搭接处的防渗效果来进行研究，检测方式为现场观测以及对焊缝、破损等薄弱处土样成份的室内试验。本试验取用柴油对钻井过程中油污的渗漏情况进行模拟。在试验场区中复合路面结构中焊缝处划定一块区域，将柴油泼洒在该区域内，并用标准车碾压，以加速油污的渗透，10 d后，进行现场观测并取土样采用气相色谱法进行室内土样成份分析。

图1 复合路面结构

气相色谱法是常用的室内渗透性能试验方法。该方法按固定相不同而分为气固色谱法与气液色谱法。因该方法以气体为流动相，利用物质在气相中传递速度快、气态样品中各组分与固定相相互作用次数多(103～106次)、可以作为固定相的物质种类广，固混合物通过气相色谱法可以得到良好的分离。最后通过检测装置进行鉴定，即能较快的给出定性定量结果。

2 试验步骤及检测结果

2.1 试验过程

在试验场区复合路面结构焊缝设置处划定约1 m×1 m的区域，将柴油泼洒在该区域内。为加速油污的渗透，采用标准车碾压。

10 d后，首先移除路面结构，观察上层土工布是否有油污，再划开土工布及土工膜露出地基，同时观察地基表面是否存在油污。之后的土样采集遵循以下原则进行[9](图2)。

(1)若地基出现明显油污则需要在漏油中心处地基表面取土样1个，距离地基表面10～20 cm深度处取土样1个以及距漏油中心4个方向约20 cm处地基表面各取土样1个，共计6个土样，所取土样均约250 g;

(2)若地基无明显油污，则在区域中心地基表面以及距离地基表面10～20 cm深度处各取土样1个，距漏油中心某个方向约20 cm处地基表面取土样1个，共计3个土样;

图2 取土样过程

(3)土样选取后应迅速装入备好的塑料袋中，并立即封密实;

(4)将土样带回室内实验室，进行废液含量检测，从而推算膜下土层中废液的渗入量，进而计算其渗透系数，以此对复合土工膜的防渗效果进行评价。

2.2 检测结果

将选取的土样运送至西南科技大学分析测试中心进行成份分析试验。通过气相色谱法检测，得出“经检测，所送检的土壤中未检出柴油成分”的结论。

3 试验结果分析及结论

从现场观测可以看出(图2)，试验场区的上层土工布均较湿润，出现油污污染的痕迹，说明油污通过路面结构的裂隙可渗漏至复合土工膜表面。划开土工布后，观察发现土工膜表面无明显破损，焊缝处依然保持良好，提拉焊缝感觉依然坚挺。全部移除复合土工膜露出地基后，可以看出地基呈均匀的湿润状态，侧向翻开没有泼油污的区域查看，发现其呈相同的湿润状态，且取样前当地持续下小雨2 d，地下水位较高，说明湿润状态有可能为地下水所致，并非油污渗漏现象。同时，气相色谱法进行成份分析也得出“经检测，所送检的土壤中未检出柴油成份”的结论。由此可看出，复合路面结构中所加入的复合土工膜可以起到很有效的防渗漏作用。

综上所述，通过现场观测及室内土样成份分析，可以看出在石油钻井工程井场的传统路面结构中加入复合土工膜后，可以完全起到防渗漏的作用。在石油工程中使用复合土工膜防渗的技术值得深入研究与推广应用。

[1]陆秀君，郭书海，孙清等.石油污染土壤的修复技术研究现状及展望[J]. 沈阳农业大学学报，2003，34(1):63－67

[2]HuangS.S.，LiaoQ.L.，HuaM.，etal.Surveyof heavy metalpollutionandassess mentofa griculturalsoilinYan gzhon gdistri ct，Jian gsu-Provin ce，China[J].Chemosp here，2007，22(67):2148－2155

[3]殷保合.西霞院反调节水库大坝复合土工膜应用实践[M].郑州:黄河水利出版社，2010

[4]陈维国.土工膜用于喀斯特库区防渗应用研究[D].成都:四川大学，2003

[5]李文国.库盘大面积土工膜防渗体机械化施工方法与流水作业技术研究[D].乌鲁木齐:新疆农业大学，2008

[6]土工合成材料工程应用手册编委会编.土工合成材料工程应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1994:107－150

[7]SL/T 231－98聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范[S]