非含油钻井液不同速率排放的影响预测及生态损失结果对比分析

张蓓 熊乐航

摘 要：本次研究主要关注钻完井阶段的非油层段钻井液的不同排放速率引起的水质预测及生态损失结果的区别，为减小非油层段钻井液排放引起的海水水质及海洋生态影响提供参考，找到环境收益与技术经济可行性之间的最佳平衡点。

关键词：非含油钻井液;排放速率;影响分析;生态损失

中图分类号：X741文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）12-0131-03

Comparative Analysis on Impact Prediction and Ecological Loss Results of

Non-oil-bearing Drilling Fluid Discharge at Different Eates

ZHANG Bei XIONG Lehang

（CNOOC Environmental Technology （Beijing） Co.， Ltd.，Beijing 100000）

Abstract： This study mainly focuses on the difference in water quality prediction and ecological loss results caused by different discharge rates of drilling fluid in the non-oil interval during the drilling and completion stage， so as to provide a reference for reducing the impact of seawater quality and marine ecology caused by the discharge of drilling fluid in the non-oil zone， and find the best balance between environmental benefits and technical and economic feasibility.

Keywords： non-oil-bearing drilling fluid;discharge rate;impact analysis;ecological loss

海上平臺钻井施工的主要污染物为非含油钻屑及非含油钻井液。非含油钻屑的排放速率由钻屑排放量及钻井天数决定，而非含油钻井液的排放速率一般都遵循35 m3/h的默认要求。本次研究主要关注钻完井阶段的非油层段钻井液的不同排放速率引起的水质预测及生态损失结果的区别，为减小非油层段钻井液排放引起的海水水质及海洋生态影响提供参考，找到环境收益与技术经济可行性之间的最佳平衡点。

1 海上平台施工的钻井液排放方式

在钻井作业中，部分海上平台采用水基环保钻井液，水基环保钻井液循环使用。水基环保钻井液排放环节主要有4个：外排钻屑黏附、固井置换、提钻携带以及钻完井结束后的一次性排放（一次性排放量主要根据平台泥浆池容积考虑）[1-2]。非油层钻井液满足《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》（GB 4914—2008）和《海洋石油勘探开发污染物生物毒性 第1部分：分级》（GB 18420.1—2009）的要求后排放，最高排放速率出现在钻井结束后的一次性排放过程中，其排放速率为35 m3/h。

2 不同钻井液排放速率的预测结果对比

2.1 不同排放速率造成的水质预测结果对比

下面以渤中19-4油田综合调整项目的数据为例，计算不同排放速率下非油层段钻井液引起的最大包络面积的差别[3]。项目平台泥浆池容积为210 m3，钻井液密度取1.28 g/cm3。钻井完成后，非油层段钻井液一次性排放，本次研究设置的排放速率及对应的排放时间如表1所示。由于排放时间较短，因此本研究通过构建模型，在同一源强下模拟了大潮期涨潮中间时、高潮时、落潮中间时、低潮时四种不同起排时刻形成的悬浮物扩散范围，取各时刻超海水水质标准的最远扩散范围进行叠加，从而求得超海水水质标准的总包络范围，统计相应超标面积。

本次研究采用三维水动力学模型进行数值模拟，垂向采用Sigma坐标分为3层。排放速率为35 m3/h的预测结果引自渤中19-4油田综合调整项目[3]。其余速率预测采取与《渤中19-4油田综合调整项目环境影响报告书》相同的模型，修改悬浮物源强及排放时间进行预测，不同超标倍数面积统计结果如表2所示[3]。由预测结果可以看出，非油层段钻井液排放引起的海水水质超标范围垂向由表至底逐渐减小，主要集中在表层和中层，底层无超标现象。各工况下水质超标包络面积及不同超标倍数面积如表2、表3所示。

非油层段水基钻井液预测结果显示，悬浮物沿着主潮流方向扩散，悬浮物超一（二）类海洋水质标准的排放点最大影响距离为1.17 km。非油层段钻井液对海洋环境的影响主要集中在表层和中层、底层无超标水域。表层悬浮物超一（二）类海水水质标准的最大包络面积为1.900 km2，超三类水质的最大包络面积为0.043 km2，超四类水质的最大包络面积为0.013 km2。中层悬浮物超一（二）类海水水质标准的最大包络面积为1.125 km2，超三类水质的最大包络面积为0.004 km2，无超四类水质包络面积。非油层段钻井液停止排放后，恢复到一类水质所需的最大时间约为3 h。

2.2 不同排放速率造成的生态损失量及金额对比

本次研究计算了不同排放速率下钻井液排海引起的生态损失量及损失金额。计算方法、生物密度取值均与原项目参数取值一致。生物资源损失依据《建设项目对海洋生物资源影响评价技术规程》（SC/T 9110—2007）中的有关规定进行计算，悬浮沙对各类生物资源损失率的取值如表4所示。

由于超标范围在表层和中层，因此计算时取表层、中层超标面积的平均值。本项目附近海域水深约为23 m，模型垂向采取Sigma分层的方法，平均分为3层，项目附近海域垂向平均每层深度约为7.7 m。因此，计算生物损失时，水深取表层至中层的深度（15.4 m），按一次性损失估算非油层段钻井液扩散对渔业生物资源造成的损失。各工况下钻井液排海造成的生物量损失对比如表5所示。其中，工况1排放速率为35 m3/h，工况2排放速率为30 m3/h，工况3排放速率为25 m3/h，工况4排放速率为20 m3/h，工况5排放速率为15 m3/h。

依据表5，计算出各工况下由于钻井液排放产生的渔业生物资源损失经济补偿额，具体对比如表6所示。

2.3 综合对比结果

综上所述，在不同的非含油钻井液排放速率下，水质影响范围、生态损失量及损失金额汇总如表7所示。

由表7可见，钻井液排海速率每降低5 m3/h，表层超一（二）类水质影响的包络线面积降低约0.10.6 km2，中层超一（二）类水质影响的包络线面积降低0.03～0.30 km2，超标水质与平台的最大距离降低70～90 m，使得造成的渔业损失量及赔偿金额有所降低（以鱼类成体为例，降低19～67 kg，赔偿的渔业损失金额减少5万～17万元）。钻井液停止排放后，所有工况下恢复一类水质标准的最长时间均为3 h，但是随着排放速率降低，排放时间拉长，影响海水水质的时间也增加了1～3 h。

3 结论

随着钻井液排海速率的降低，海水水质超标面积同步略微下降，超标水质与平台的最大距离也略微降低，造成的损失量及损失金额有所降低。钻井液停止排放后，所有工况下，海水水质会在较短的时间内得到恢复，恢复一类水质标准的最长时间相同，但是随着排放速率降低，排放时间拉长，影响海水水质的时间也增加。同时，根据国外相关标准，非受控区域的钻井液排放速率为159 m3/h[4-5]。

综上所述，排放速率控制在35 m3/h是较为合适的，其已远远低于相关国际标准，对环境的影响属于可接受的程度。不同梯度的预测结果显示，影响范围和最大影响半径变化不是很大，停止排放后的影响时间相同，降低排放速率后的环境收益不明显，且影响海水水质的时间增加。目前，35 m3/h的排放速率主要依据平台上泥浆泵的排放量设定，若设定的指标低于35 m3/h，则其在工程上缺少经济可行性，实际操作的可行性也需要进行进一步的论证。

参考文献：

[1]王瑞兵.油气井钻井液及相关废物的环境管理探析[J].能源与节能，2016（5）：105-106.

[2]蒋梅荣，郭良波，任叙合，等.钻井液排放对海洋环境影响的现场监测与数值模拟分析[J].中國海上油气，2020（4）：158-163.

[3]中海石油环保服务（天津）有限公司.渤中19-4油田综合调整项目环境影响报告书[EB/OL].（2018-02-27）[2021-02-20].http：//max.book118.com/html/2018/0227/154889167.shtm.

[4]章焱，安伟，刘保占，等.国内外海洋石油勘探开发领域环境标准对比分析及思考[J].环境工程，2017（2）：684-689.

[5]曲艳敏，赵锐，殷悦，等.美国海洋油气开发环境保护管理对我国的启示[J].科技管理研究，2018（23）：268-274.