滩涂油田矿山地质环境影响与保护恢复方案探讨：以笔架岭油田为例

2015-12-15石文学

地下水 2015年3期

石文学，韩晔，王淼，陆阳

(1.天津华北地质勘查局地质研究所，天津300170;2.天津市控制地面沉降工作办公室，天津300061)

2009年3月国土资源部颁布的44号令(《矿山地质环境保护规定》)规定，矿山生产企业要对生产及影响范围内造成的地质环境影响进行保护、恢复以及治理。

油田生产企业在我国为数众多。由于矿体特殊的赋存状态，以及独有的生产方式、开采工艺和对地质环境的影响情况，其与其他诸如固体矿山等矿山开采具有较大差别。因此，探讨针对于油田开采的地质环境保护与恢复治理方式方法，具有重要意义。

滩涂和浅海区的油田，由于其特定的地理位置、水土环境、生态环境，与内陆开采油田相比，其地质环境保护与治理方式方法有较大的差异。国内对于滩涂油田的地质环境影响及其治理措施的研究范例为数不多。本文讨论了位于滩涂地带的油田——笔架岭油田的矿山地质环境保护与恢复治理的方式方法，以求对滩涂及浅海地带的油田地质环境恢复与治理工作起到一定的参考意义。

1 笔架岭油田简介

笔架岭油田属于辽河油田，位于渤海湾北岸。行政上隶属辽宁省盘锦市。笔架岭油田主要由9个滩涂砂石人工岛组成，人工岛之间由砂石道路连接(见图1)。

笔架岭油田勘探始于80年代末期，1991年12月发现工业油流，之后进入生产阶段。总共经历了上产稳产、产量递减两个阶段。截止2011年年底，笔架岭油田累计动用石油储量 512万 t，天然气储量 4.45亿 m3;累计石油产量120.071 2万 t，天然气产量5.67亿 m3。

目前，笔架岭油田产量较低，现有技术手段下的开采潜力已近枯竭，年产量不足3万 t。

图1 笔架岭油田平面工程布置图

2 地质环境概况及影响

2.1 地形地貌

工作区地形平坦开阔，北高南低，属滨海平原地貌，由浅海、海滩和陆滩三部分构成。高程在0 m左右。地貌成因为冲积、海积，地层岩性以细颗粒为主，为淤泥质亚粘土、亚砂土、粉砂、细砂等。笔架岭油田即位于粉砂质潮滩之上。

2.2 地质及石油地质概况

2.2.1 地质概况

工作区前新生界岩石地层属华北地层区，发育有太古宇、中上元古界、古生界、中生界。与石油开采密切相关的新生界地层主要发育有古近系沙河街组、东营组;新近系馆陶组、明华镇组以及第四系平原组地层(表1)。

表1 笔架岭油田新生界地层简表

2.2.2 石油地质概况

笔架岭油气田含油目的层为东营组三段、古近系沙河街组一段、二段。油层埋深1 850～2 760 m，平均有效厚度8.5～23.1 m。主要含油层系为沙河街组二段—东营组二段。

2.3 水文地质概况

工作区主要含水层类型为:第四系松散岩类含水层、新近系碎屑岩孔隙—裂隙含水层。按照地下水赋存条件和含水岩组地质时代，该区含水层划分为第四系松散岩类含水层、明化镇组碎屑岩类孔隙－裂隙含水层以及馆陶组碎屑岩类孔隙—裂隙含水层(表2)。

2.4 地质环境影响

笔架岭油田对于矿山地质环境的影响主要体现在占用土地资源、对地下水环境的影响以及对滩涂水土环境影响三个方面。

2.4.1 土地资源影响

笔架岭油田9个生产平台占用滩涂土地资源合计14.81 hm2。其中架2、架5及架6占用滩涂原来为苇田，合计面积3.36 hm2;其他平台占用天然滩涂，合计面积11.453.36 hm2(表 3)。

2.4.2 地下水环境影响

由于油田开采的特殊性，在探井过程中不对地下水进行大规模开采;在石油生产过程中也不依赖于地下水源，仅开采少量地下水用于维持矿区部分职工的生活需求。因此，油田生产对于地下水资源量的影响是微乎其微的，本文不再赘述。

在地下水环境影响方面，分为对浅层地下水的环境影响和对深层地下水的环境影响。深层地下水环境影响方面，由于油田钻井、开采过程中，采用了有效的含水层封堵措施，且石油开采深度与含水层在空间上是分离的，因此对深层地下水环境影响轻微。

对浅层地下水影响方面，在平台周边进行了浅井施工，并进行了水质分析(表4)。

结果表明，地下水样品各项监测指标均达到国家《地下水质量标准》(GB/T14848－93)中Ⅲ类水质标准要求。油田在正常生产条件下，由于采取了必要的防护措施，对于浅层地下水环境的影响轻微。

然而，在非正常生产条件下，如事故、泄漏以及大规模检修等条件下，仍有可能发生对于地下水的污染。因此，仍需采取必要措施对地下水环境的改变进行监测，以避免地下水污染事故发生和扩大。

表2 笔架岭油田水文地质特征简表

表3 笔架岭油田占用滩涂土地资源情况表

2.4.3 滩涂水土环境影响

为查明平台油田生产对于滩涂水土环境的影响，在滩涂地带采集了土壤样品进行测试(表5)。

结果显示，土壤各项测试指标均满足《土壤环境质量标准》(GB15618－1995)三级标准。在正常生产条件下，平台石油生产对于滩涂水土环境影响较轻。

与地下水环境影响一样，在事故、泄漏、检修等过程中，仍可能发生不可预料的水土环境污染情况。因此，需要采取必要措施进行监测，以避免大规模水土污染事件的发生。

表4 浅层地下水样品分析结果一览表mg/L(pH除外)

表5 土壤样品分析结果一览表mg/kg(pH除外)

3 矿山地质环境保护与治理方案探讨

如上述章节所述及，笔架岭油田对周边地质环境的影响主要体现在土地资源、地下水环境以及滩涂水土环境改变三个方面。针对这三个方面，提出如下恢复与治理措施。

3.1 土地资源恢复

根据国家相关规定，矿山企业在开采结束时期，需要消除对周边地质环境的不良影响。因此，需要开展土地资源的恢复工作。结合笔架岭油田特点，对于占用滩涂土地资源的恢复，主要有以下恢复措施。

3.1.1 平台拆除

油田开采结束后，为消除几十年开采对于地形地貌景观以及土地资源占用的影响，需要拆除既有平台以及对应的基础工程。矿山服务年限期满后，应对所建平台进行拆除复原，消除对于地形地貌景观以及土地资源占用的影响。并且在后续工程之后恢复原来的土地利用类型。共计需要拆除平台9座(表3)，合计面积14.81 hm2。

3.1.2 客土回填

在平台拆除，并进行砂石土方清运之后，需要引入客土进行回填，使之接近工程建设前的土壤及环境状态。客土选用与周边环境相似土质的土壤。按照客土回填厚度30 cm计算，共需客土土方量4.443万 m3。

3.2 地下水监测

上文已述及，虽然正常生产环境下，水样分析测试结果表明，油田生产对周围地下水环境造成的影响是轻微的，然是在事故状态及特殊情况下，仍然有可能造成地下水污染事故。这就要求对地下水环境进行长期动态监测。具体包含水位动态监测以及水质动态监测。

3.2.1 水位动态监测

分别利用油田既有生活用水供水井(井深600 m，开采层位明华镇组含水层)以及施工1眼20 m深度浅层地下水监测井进行水位监测。水位监测频率为6次/月。

3.2.2 水质动态监测

利用上一节中所述一深一浅两眼水井开展水质动态监测。考虑油田污染物特征，监测项目为PH、挥发酚、高锰酸盐指数、硝酸盐、总硬度、石油类、细菌总数共7个指标作为监测因子。监测频率3次/年，分别在枯水期、丰水期及平水期进行监测。油井检修、油井事故时要及时进行加密监测。

3.3 滩涂水土环境恢复与监测

在石油生产发生事故、泄漏等非正常生产情况下，有可能对滩涂水土环境造成破坏，因此需要开展滩涂水土环境监测;并在矿山服务年限结束时进行滩涂水土环境恢复。

3.3.1 滩涂水土环境监测

主要包括浅海水环境监测和表层沉积物环境监测。监测点布设原则为:重点监测石油开采平台、进场道路、输油管线等可能发生浅海海域污染的地段，整体控制矿区其他地段。根据矿山开采整体布置，在各平台周边、各条进场道路沿途，各布设一组表层沉积物取样点和海水水质取样点。

海水监测指标有:DO、COD、Hg、Cd、Pb、Zn、As、pH、油类、无机氮、无机磷。

表层沉积物监测指标有:Hg、Cd、Pb、Zn、As、有机质、油类、硫化物。

监测频率为每年3次，即丰水期、枯水期、平水期各1次。在发生突发原油泄漏的情况下，加密监测频率为每月1次。

3.3.2 滩涂水土环境恢复

在矿山服务年限期满后，应对造成的滩涂水土环境进行恢复。具体措施为，在进行平台拆除、引进客土覆盖等土地资源恢复工程后，进行微生物修复和芦苇种植，以恢复滩涂水土环境及浅海生态环境。

1)微生物修复。微生物修复是指利用微生物的代谢活动催化降解有机污染物，从而去除或消除环境污染的一个受控或自发进行的过程。同传统的或现代的物理、化学修复方法相比，石油烃类的微生物修复具有巨大优势:生物修复对人和环境造成的影响最小，它能够使污染物最终分解为二氧化碳和水，而且生物修复过程迅速，费用低，仅为传统物理、化学修复的30%～50%。有研究表明，能够降解石油的微生物，其分布最为丰富的是存在石油污染的海水表面，其次是浅海底泥。石油污染的海面和海滩通常可采用以下3种方式进行生物修复:投加表面活性剂，增加石油与海水中微生物的接触面积;投加高效降解石油的微生物，增加微生物的种群数量;投加N、P等营养源，促进土著微生物对石油的降解。

结合笔架岭油田的特点，鉴于本项目仅有对浅海滩涂和浅海水域产生轻度石油污染的可能性。结合降解微生物的繁殖环境，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进行降解的方式，选取5～7月份海水温度最适宜微生物生长的时间段对可能产生的石油污染进行修复。

具体实施方案为:在拆除平台、道路、管线并进行客土覆盖回填后，于周边未开展工程海域就地取材，收集滩涂沉积物，并覆盖于回填后的平台、道路、管线原址。使土著降解微生物在适宜的条件下充分繁殖，降解可能产生的石油污染。填土厚度20 cm。

2)芦苇种植。矿区9个采油平台中，架2、架5、架6及轻烃站在进行石油开采活动前土地利用类型为苇田。此四个平台及场站在进行客土回填及滩涂沉积物回填后，应进行芦苇种植，在恢复原生地貌的同时，促进淤积，恢复原来的土地利用类型。

芦苇种植采用苗墩繁殖方式。于5月中旬至7月上旬，当芦苗高30 cm以上时，从丰产芦滩选茎秆粗壮且带有2～4个分蘖的芦苗，用铁锨切苗四周，挖出长宽各约20～25 cm、深20 cm的方块苗墩。并在准备种植芦，苇的滩地按行株距各1～1.5 m，根据苗墩大小，挖好十穴，将苗墩逐一放入，再用脚踏实四周。然后保持10～15 cm浅水，最大不超过33 cm，以利发根成活。根据占用苇田面积，计算出需要种植芦苇的面积 3.36 hm2。