油田排水系统优化治理措施及效果

2019-01-23

油气与新能源 2019年1期

（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

0 引言

大庆油田某采油厂排水系统始建于1987年，主要负责油田区域排水，排水方式为：已建道路路边沟→排水支渠→排水干渠→水库。截至2000年，该采油厂建成各级排水渠道81条、排涝站3座，排水能力32×104m3/d。

自2000年以来，油田排水系统工程主要随产能建设新建。由于该采油厂井排路路线大多选在耕地及草地中，施工过程中能形成自然的路边沟，故近几年产能项目一般不考虑新建排水渠道。然而，该采油厂部分区域地势相对较低，由于近年来雨水较大，部分路边沟无法满足排水要求，导致附近耕地被淹，严重影响了附近村民的正常耕种和生活。

1 排水系统现状分析

该采油厂地势相对较低的区域主要包括A区、B区、C区、D区及E区，选取其中较有代表性的A、B两个区域进行分析。

1.1 A区域排水系统现状

A区域为2007年产能建设区块，位于村屯周边苇塘内，整个地势东高西低，历史上该区域即为涝区。现苇塘正在逐步改造为农田，苇塘面积随之缩小，持水能力下降。该区域在产能建设时没有考虑做整体排水，只是随已建道路的建设形成了部分路边沟。由于没有与外排渠道连通，并且原有边沟淤积排水不畅，降雨量过大时该区域积水严重，雨水倒灌入附近的A、B及C屯。该区域水淹情况见图1。图1中蓝色线段表示已建道路，黄色虚线表示单侧路边沟。

图1 A区域排水系统现状

1.2 B区域排水系统现状

B区域内某站场建于2006年，地势为东北高西南低，历史上即为涝区，是该地区及附近一条河流的泄洪通道，其上游有多条人工或自然沟道汇聚至该站附近变为漫滩，该站恰好处于漫滩的最低处。由于该站的进站路（路1）及周边通井路（路2、路3、路4）阻挡了原来的泄洪通道，上游来水不能及时排至下游，致使该区域每逢雨季就形成大面积积水，之后虽然在该路上增设了涵洞并架设了1座跨径为10 m的桥，情况仍无大的改观。该区域水淹情况见图 2。图 2中蓝色线段表示已建道路，黄色虚线表示单侧路边沟。

图2 B区域排水系统现状

2 排水系统优化方案

通过对该采油厂排水系统的现状分析，探索采用“引、改、扩、通”四方面技术优化措施，使降水能顺畅地通过边沟流入支渠最终汇入主干渠。

引——将淹地严重区域的积水通过新建渠道引入已建渠道，汇入排水系统；

改——将原有阻挡排水方向的道路，调整路由，以便疏通积水；

扩——将已建渠道渠底扩宽，边坡整形，增大排水量；

通——串联所有渠道，确保将服务区域来水排放至防洪设施中。

2.1 A区域优化方案

1）积水1：A屯与路1距离较近，直线距离约2.2 km，且路2已有路边沟。因此，从减少新建渠道长度，节省占地、挖方及投资角度考虑，新建路1至路2的排水渠道，将积水引入路2已有路边沟。

2）积水2及积水3：新建的排水支渠以路2路边沟为起点，沿途绕过B屯和C屯，向西到达终点路3的路边沟。同时，对路2原有路边沟进行清淤并扩宽。

3）积水4：对路3原有路边沟进行清淤并扩宽。

A区域排水系统优化方案见图 3。图 3中红色虚线表示新建排水渠道。

图3 A区域排水系统优化方案

2.2 B区域优化方案

1）积水1及积水3：将路1原有边沟扩建，在路1东侧并行修建1条支干渠，并在路4上修建跨径10 m单孔板桥1座；沿原路3两侧修建路边支渠，与支干渠相接，汇聚低洼地积水。

2）积水2：在站场四周建设排水渠道0.6 km，将水引至下游已建渠道。

3）积水4：将阻挡汇流的路 3改线为路 5和路6，扩大漫滩行水区域。

4）对已建渠道清淤，扩建渠底宽度，边坡整修；在站场南侧路1上新建3孔1.5 m圆涵增大过水流量，并修建1条支渠与下游已建渠道相连通。

B区域排水系统优化方案见图4。图4中红色虚线表示新建排水渠道。

图4 B区域排水系统优化方案

3 排水渠设计参数的确定

以 A区域为例，根据 GB 50014—2006（2014版）《室外排水设计规范》，排水管渠的设计流量计算公式为：

式（1）中：Q——设计流量，m3/s；A——水流有效断面面积，m2；v——流速，m/s。

若想得出排水管渠的设计截面面积，需要计算出管渠所应排出的雨水流量。根据GB 50014—2006（2014版）《室外排水设计规范》，雨水设计流量计算公式为：

式（2）中：sQ——雨水设计流量，L/s；q——设计暴雨强度，L/（s·hm2）；ψ——径流系数；F——汇水面积，hm2。径流系数分类见表1。

表1 径流系数的分类

根据表1中ψ的分类，由于A区域的地面类型更接近于绿地，故ψ取0.20。

根据GB 50014—2006（2014版）《室外排水设计规范》，设计暴雨强度计算公式为：

式（3）中：t——降雨历时，min；P——设计重现期，a；1,,,A C b n——参数，根据统计方法计算确定。

根据黑龙江省城市规划勘测设计研究院对该地区1964—1981年间降雨基本数据的监控，采用图解法得出计算参数数值为：

1A=10.9，C=0.91，b=8.3，n=0.77

故该地区的设计暴雨强度值为 139 L/（s·hm2）。

汇水面积F按照渠道一侧100 m范围计算，该地区渠道规划后全长12 km。雨水设计流量为：

Qs=139×0.20×120=3 336 L/s=3.34 m3/s

该采油厂路边排水渠水流深度为 0.4～1.0 m，根据GB 50014—2006（2014版）《室外排水设计规范》，当水流深度为0.4～1.0 m时，明渠的最大设计流速宜按表2取值。

表2 明渠的最大设计流速

根据该区域相关钻孔资料显示，渠道所在深度范围内土质均为粉质黏土，因此，该采油厂排水管渠内的水流设计流速采用1.0 m/s。

该采油厂道路排水渠截面形式以梯形为主，边坡值取 1∶1.5。

该采油厂路边排水渠高1.5 m，根据GB 50014—2006（2014版）《室外排水设计规范》，排水渠的最大设计充满度为0.75。

经计算，排水渠设计底宽为1.3 m。而该采油厂原有路边排水沟底宽仅为1.0 m，不能满足日常雨水排放量要求，已经超负荷运行。并且，经过长年的使用，淤泥、垃圾大量堆积，导致排水沟失去作用，又恰逢 2013年雨量偏大，造成了大面积的积水淹地。考虑到雨季有雨水逐年增多的趋势，改造时将老边沟底宽扩宽至1.5 m。