大庆油田钻井对地下水环境的影响

门北方（大庆油田工程建设有限公司）

油田勘探开发过程中难以避免的会产生环境污染问题，尤其是随着油田开发和地下水的大量开采，会产生地下水污染[1]。油田开发对地下水的污染，主要是由于原油在土壤中的转移、油区污染情况以及原油泄漏地质状况等因素导致[2]。钻井施工作业容易破坏地下水层的封闭性，主要针对大庆油田钻井对地下水环境的影响进行分析。油田钻井可能对地下水产生影响的分为正常情况下和事故情况。

1 正常情况下地下水环境影响分析

1）钻进过程地下水环境影响分析。结合大庆油田地质勘查的地层资料与目前钻井采用的欠平衡技术，钻井钻遇地下水层，钻井液基本不会漏失到地下水层，只是钻井钻遇地下水层时钻头研磨形成的岩屑以及扰动地下水将使井筒周围一定范围内的地下水中的SS和浊度有所增加，但随着地下水流动，SS会被逐步过滤，地下水中的SS和浊度会逐步降低。

2）井场储池对地下水环境影响分析。钻井井场一般均设置泥浆池和生活污水池，泥浆池和生活污水池均进行防渗处理，池底用黏土进行压实，然后在池底及池壁铺设可降解防渗布，渗透系数小于1.0×10-7cm/s，因此正常情况下钻井泥浆和生活污水不会渗漏，对地下水影响很小。施工结束后，生活污水清理后进行卫生填埋处理，废钻井泥浆采用罐车拉运至指定的钻井液集中固化点进行固化处理。

3）柴油罐区对地下水影响分析。对于钻井时使用柴油发电机提供动力的情况，井场设置柴油罐区，占地面积60 m2，柴油罐为地上式刚制卧式罐，在罐区底部铺设防渗布，防渗层渗透系数小于或等于1.0×10-7cm/s，因此正常情况下柴油罐不会渗漏，对地下水影响很小。

2 事故情况下对地下水影响预测

非正常情况主要包括井场泥浆池或生活污水池防渗层破损导致污水下渗、柴油罐发生渗漏导致下渗和固井质量差套管破损导致油气从井筒上返进入地下水含水层。

由于钻井周期时间较短，泥浆池和生活污水池采取的防渗措施在钻井周期内发生破损的可能性极小，同时由于池底部为黏土夯实层，因此发生因防渗层破损导致地下水污染事故的可能性极小。柴油罐区设置的柴油罐为地上式钢制卧式罐，发生渗漏能及时发现且罐区底部铺设防渗布，因此柴油罐区发生渗漏导致地下水污染事故的可能性也较小。因此选取因固井质量差及套管破损导致油气进入地下水含水层进行评价

2.1 泄漏源强及预测因子

本工程只有在油井套管及固井水泥环同时发生破裂时，才会导致油气进入地下水含水层，主要影响区域为承压水层位。

以单口油井最大产油量为10.1 t/d，拟建油井集油管道发生泄漏，根据大庆油田多年统计数据，泄漏源强以单井每天的产油量10%计即1.01 t/d。由于套管破损不易被发现，所以按持续泄漏预测。预测因子选取油田特征污染物石油类。

2.2 预测模型及预测结果

预测模型选择《环境影响评价技术导则地下水环境》（HJ610—2016）推荐的地下水溶质运移解析法中的一维稳定流动二维弥散点源模型进行预测。由于套管泄漏不易被发现，因此按连续注入示踪剂连续点源计算。

式中：x,y——计算点处的位置坐标；

t——时间，d；

C(x ,y,t)——t时刻点x，y处的浓度，g/L；

M——含水层的厚度，m；

mt——单位时间注入的质量，kg/d；

u——水流速度，m/d；

n——有效孔隙度；

DL——纵向弥散系数，m2/d；

DT——横向弥散系数，m2/d。

根据本地区的水文地质条件及地勘资料，选取承压水含水层的渗透系数为87.64 m/d，水力坡度为5.13×10-5，地下水流速为0.004 5 m/d，含水层厚度取92 m，有效孔隙度为0.335；水流速度为0.1 m/d，纵向弥散系数0.5 m2/d，横向弥散系数0.03 m2/d。预测结果见图1、图2。

图1 油井套管泄漏100天对地下水的影响预测

图2 油井套管泄漏1000天对地下水的影响预测

从预测结果可以看出，在油井套管破损后，也是随着时间增加，污染范围有所增加，油井套管泄漏后100天、1000天的石油类浓度超标范围分别为60 m、130 m。即事故情况油井套管泄漏后对地下水的影响范围为130 m。

3 结论

在油田开发建设中，不可避免的对自然生态系统造成影响[3]，特别是在石油勘探和开采过程中，解决区域地下水资源与环境的污染问题迫在眉睫，因此做好地下水环境影响评价与保护措施的规划工作就显得十分重要[4-5]。油田钻井期正常情况下不会对地下水环境造成影响。如发生井漏事故，主要对承压水层产生影响，根据预测，泄漏后1000天，污染物的影响距离为130 m。本文的预测结果对于大庆油田钻井过程中制定保护地下水资源的政策具有一定的参考价值。

[1]刘荣芳，陈鸿汉，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]李丽.油田开发对盘锦湿地环境的影响及保护措施[J].绿色科技，2011（9）：143-144.

[3]张兴儒，张士权.油气田开发建设与环境影响[M].北京：石油工业出版社，1998：10-30.

[4]王延亮.石油天然气开发项目地下水环境影响评价的几点认识[J].长春工学学院学报（自然科学版），2002，3（3）：27-29.

[5]王洪涛，李光富.石油污染物在土壤中运移的数值模拟初探[J].环境科学学报，2000，20（6）：755-760.