石油勘探过程土壤环境保护分析

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摘要：由于江苏省大部分石油勘探井设在村庄农田中，给当地土壤环境及生态系统带来压力，结合实际探讨了石油勘探过程中的土壤环境保护措施，针对现状土壤环境保障、源头防控、过程防控降低对土壤环境的影响，提出了相应的生态恢复措施，以期提供参考。

关键词：石油勘探；钻井；土壤环境

1引言

石油勘探会导致土壤污染，不但表现在石油勘探井场对土地的占用和对植被的破坏，还表现在钻井施工中废水与排放的各类固体废弃物，这些污染物或直接或间接地对整个土壤的生态体系造成负面影响，破坏土壤的构造与性质，使土壤的肥力降低。石油勘探阶段，例如修建井场路、平整井场都会改变当地的自然地表面貌，严重的更会造成地下水的污染以及植被大面积死亡［1，2］。江苏省经济发达，人口密集，大部分勘探井设在村庄农田中，给当地土壤环境及生态系统带来压力，在石油勘探中所用到的各种重型机械，因为绝大多数都是以柴油作为主要燃料，如不采取风险防控措施，可能会对土壤造成石油烃污染［3］。本文拟结合实际分析石油勘探对土壤的影响并提出石油勘探过程中的土壤环境保护措施。

2石油勘探对土壤的影响

2．1临时占地对土壤的影响

石油勘探临时占地对土壤的影响主要来自施工便道及钻井井场对土壤的临时占压，对植被的碾压及泥浆池对表层土壤的破坏。钻井过程中各种大型、重型机械的拖拽、碾压、挖掘等活动，导致了地表破坏，土壤层次、结构发生了改变，破坏了原始植被，在短期内出现了局部裸地。施工便道采用铺设钻杆排的方式，井场用房均采用临时工棚，井场设施底部铺设防渗膜至外延1m，工程临时占地大多属于临时占压，只要工程在施工中做到尽量缩小影响范围，受影响的土壤、植被在工程结束后就能够在较短的时间内恢复，工程对土壤生态的影响是可接受的。

2．2钻井泥浆及废水对土壤的影响

石油勘探采用低毒的悬浮乳液润滑防塌钻井液，其主要成分是膨润土、超细碳酸钙及少量的化学助剂如加重剂、降滤失剂、抑制剂等，pH值为8～9。导致环境污染的有害成分为盐类、化学添加剂，高分子有机化合物经生物降解后产生的低分子有机化合物和碱性物质，主要污染物指标为pH值、SS、COD、石油烃［4］。由钻井泥浆各主要成分其理化性质表可知，泥浆主要成分为低毒或无毒的助剂且用量较少。废弃泥浆直接排放至泥浆回收罐，整个泥浆回收罐底部及外延1m范围铺设一层防渗膜，防止泥浆洒落到地面，然后用盛沙编织袋压住防滲布四周，以增加防滲布的稳固性。确保钻井液不落地。石油勘探井场作业废水排入泥浆池沉淀后采用密闭罐车拉运的方式送至附近联合站或中转站的水处理回注系统处理后再回注油井地层，不外排。钻井固废临时贮存于泥浆池中，池内铺设厚度大于0．75mm的防渗膜，完井后向泥浆池中加入固化剂固化后，就地覆土填埋处理［5］。因此，钻探期通过废水泄露污染可能性很小。勘探井场土壤环境影响源及影响因子见表1。

3土壤污染防治措施

石油勘探井场多为农村区域，岩性主要为粘土，为避免石油勘探期间对土壤、地下水的污染，拟采取相应的污染防治措施。3．1土壤环境质量现状保障措施勘探期土壤环境影响的主要特征因子为石油烃，石油烃主要来源于钻井泥浆、柴油及含油岩屑［6］，为保障土壤环境质量现状，避免土壤受到石油烃污染，须采取如下污染防治措施。（1）泥浆池四周必须围土夯实，池内液面不得高出井场地平面，排污池内污染物量不应超过有效容积的80％，四周围垣应平整夯实，临靠井场的围埋高度不应高出地面50cm，围堤顶宽不小于50cm，坡度不大于60°，防渗膜铺设完整，确保排污池不漏不渗不溢。（2）柴油储罐下部法兰渗漏处渗漏，柴油泄露进入罐区围堰中，不会污染土壤、影响地下水水质。储罐区设置围堰，围堰内应设置排水地漏，分类收集围堰内的排水，围堰地面、事故池采用防腐防渗的材料铺砌，防渗布铺设面积不得小于柴油罐外边30cm，可采用高密度聚乙烯（HDPE）膜，厚度0．75mm，四周设置20cm高的围堰。（3）钻井接近油藏地层时，岩屑中可能夹杂少量石油等污染物，这部分含油岩屑属于危险废物，应单独采用泥浆罐接收，不在场内暂存，由油泥专用罐车运至就近油泥油砂站处置，不得在井场排放，不会对环境造成破坏。含油岩屑采用危废专用运输车运输，从而保证运输过程中无抛、洒、滴、漏现象发生，运输过程中基本可控制运输车辆的臭气泄漏。（4）钻井施工单位应建立施工井环保档案，内容应包括但不限于：钻前工程环保验收检查表、钻井井场环境保护交接书、泥浆池及完井后井场不同方位数码照片等。（5）完井后井场应平整、无油污、无积水、无废弃物、无化学药品，无垃圾，做到工完料净场地清［7～9］。

3．2源头控制措施

对土壤可能造成污染的主要是井场废水及固废，因此需控制井场废水及固废的产生，钻井施工源头控制措施如下。（1）钻井过程中应严格控制废水产生量，落实节水减排清洁生产措施，每百米进尺新鲜水消耗不得低于Q／SH0454钻井专业清洁生产技术指标二级水平。（2）钻井过程中不得使用新鲜水冲洗设备，严格控制废水的产生，污水应尽量回用，完井后钻井废水量和钻井废水回用率应符合Q／SH0454钻井专业清洁生产技术指标二级要求。（3）钻井过程中应严格控制废弃泥浆产生量，钻进时、完井后，应对泥浆进行回收再利用，废弃泥浆量和泥浆回收利用率应满足Q／SH0454钻井专业清洁生产技术指标二级要求。（4）完井时排污池内污染物量不应超过有效容积的80％。（5）钻井废水、岩屑，废弃泥浆等污染物的产生量，外运量，处理量等数据应有详细记录。

3．3过程防控措施

石油勘探钻井过程主要涉及的污染影响为地面漫流及入渗影响。

3．3．1地面漫流污染防控措施3．3．1．1边沟与雨水监控池井场周边应设置边沟，排泄井场范围内的雨水。边沟的设置符合Q／SH0020－2007中4．7．3的规定。农田内井场四周应挖边沟或围土堤，与毗邻的农田隔开。井场内的污水、废钻井液等不得外溢。坡面水、井场雨水等清净下水，经边沟进入雨水监控池可直接外排，受到污染时进入泥浆池。3．3．1．2污水沟井场钻台、机房、泵房、循环罐区应设置污水沟。发电房和油罐区四周设置环形排污沟，并配备应急储备罐。排污沟建于填方区时，沟底应夯实。沟底有管涵时，沟底与管涵相距至少300mm。3．2．1．3泥浆池泥浆池应尽量选择在挖方区，避让填方区。在山区丘陵钻井施工时，储存池不应建在河床、洪水线以下，同时不得建在汇水、行水通道上。开挖泥浆池时，应将开挖的表土作为复耕回填土单独堆存。

3．3．2入渗污染防控措施钻井施工中应采取防渗措施的区域主要为泥浆池、生活污水池、界沟、机房底座、发电机和柴油罐区域、钻杆排区域等。根据中国石化《钻井工程污染防治规范》（Q／SH0238－2009）等规范要求。施工现场采用玻璃钢围堰和防渗膜组合进行防渗。防渗膜铺设面积不得小于被防渗物体外边30cm，防渗膜外边须向内折入玻璃钢围堰底部，玻璃钢围堰铺设完整，不得出现缺口。3．3．2．1现场污染防渗技术要求根据现场防渗要求将施工现场划分为重点防渗区和一般防渗区（表2）。3．3．2．2防渗材料技术要求宜采用聚乙烯（HDPE，LLDPE）土工膜。防渗材料渗透系数不应大于1．0×10－7cm／s。防渗材料应具备无毒性、坚固性、持久性、抗化学反应性、抗穿透和抗断裂性等性能特点，厚度应小于0．5mm。（1）高密度聚乙烯（HDPE）膜满足《垃圾填埋场高密度聚乙烯土工膜》（CJ／T234）、《土工合成材料聚乙烯土工膜》（GB／T17643－2011）中GH－2型土工膜的有关要求。（2）低密度聚乙烯（LLDPE）膜满足《土工合成材料聚乙烯土工膜》（GB／T17643－2011）中GL－2型的有关要求［10］。（3）土工布除应满足现行国家标准《土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》（GB／T17639）的有关要求外，土工布纤维种类宜采用PP－丙纶和PET－涤纶，土工布的标称断裂强度不宜小于30kN／m，单位面积质量不宜小于450g／m2；用于盲沟的土工布标称断裂强度不宜小于20kN／m。3．3．2．3围堰技术要求围堰宜选用玻璃钢材质，具有强度高、耐腐蚀、电绝缘、稳定性强、抗老化、可重复利用等要求。围堰高度不低于20cm。

4生态恢复措施

（1）勘探施工区域内有植被分布，井场在整修道路施工时可利用废弃建筑混凝土和废弃砖石，不得随意取土和破坏地表植被［11］。（2）在开挖地表土壤时，执行分层开挖、分层回填的操作规范，尽可能保持农田原有的土壤环境，以恢复植被。为了尽快恢复土地的生产能力，施工结束后增施肥料，增加土壤有机质含量，恢复土壤团粒结构，减轻对土壤的压实效应，从而改良土壤结果及理化性质，提高土壤的保肥保水能力。农田施工回填时，留足适宜的堆积层，防止河水、径流造成地表塌陷和水土流失。（3）施工的组织安排需根据当地农业活动特点组织施工，减轻对农业生产破坏造成的损失。勘探期选择在一季作物生长期间完成，不占用两季作物的生长时间。（4）运送设备、物料的车辆严格在设计道路上行行驶，不随意增开便道，在保证施工的前提下，严格控制施工车辆、机械及施工人员活动范围，以减少对地表的碾压。（5）限制施工工具、车辆便道、堆料场等临时性占地面积，并在施工结束后及时清理现场，清运各种污染物，尽可能恢复原状。（6）加强对施工人员的教育，在施工区域外，不随意砍伐、破坏树木、灌木、农作物，不乱挖、乱采野生植被。（7）严格执行《土地复垦规定》，凡受到施工车辆、机械破坏的地方需及时修复，恢复原貌，被破坏的植被在施工结束后尽快恢复。（8）减少钻井过程中的污染物排放，废弃泥浆进泥浆池，做好井场污染雨水收集，防止废水、废弃泥浆等乱排。（9）做好勘探期泥浆池的防漏防渗措施，泥浆池需满足钻井过程中循环污水和废弃泥浆、岩屑存储容量要求。开挖泥浆池时，需分层堆土，便于完井后回填复耕。做好上述措施，可最大程度地减少石油勘探对生态环境的影响。

5结论

通过对钻井岩屑、钻井废泥浆进行固化处理后覆土掩埋，对施工废料、生活垃圾进行合理处置，含油岩屑送就近油泥油砂站干化处理暂存后委托有资质单位处置，固体废物对土壤环境的影响是可以接受的。在水泥固井及套管保护、采取防渗及围堰等措施的基础上，本项目勘探过程对土壤及地下水环境的影响较小。勘探井场作业占地为临时占地，占地类型均为耕地。临时占地将破坏土地上的农作物植被。在施工结束后将恢复原有土地使用功能，不会对土地利用产生影响。

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作者：丁霆 单位：江苏环保产业技术研究院股份公司