國內外油田地下灌注環境保護管理剖析

閆倫江 陳昌照 唐丹

（中國石油安全環保技術研究院）

國內外油田地下灌注環境保護管理剖析

閆倫江 陳昌照 唐丹

（中國石油安全環保技術研究院）

地下灌注是采油廢水的一種重要處理處置方法，目前國內針對地下灌注的法律法規和標準尚處于空白狀態，文章較為詳細地說明了美國和加拿大在水污染、地下灌注、有害固體廢物處置方面的法律法規要求，簡要介紹了歐盟和英國對地下灌注的環保管理。在調研國內關于地下灌注相關法律法規現狀及標準研究的基礎上，指出應從環境污染防治和環境風險防控角度制定相關政策和標準、規范，提出我國在油田回注回灌法律法規和標準制定方面的建議。

油田；地下灌注；環境保護；法律法規

0 引 言

地下灌注（Underground Injection，UI）是指通過井將液體污染物（或灌注液）注入深部地下多孔巖石的污染物處置技術，即利用深層地質環境處理污染物的一種方式［1］。美國環保局（EPA）的《地下灌注控制》法規根據處置的對象不同將地下灌注井分為六類，其中與石油開采業相關的是第Ⅱ類井：采油廢水（可能摻合水溶性高分子聚合物）回注到油氣藏儲層，或回灌到枯竭油氣儲層，即采油污水回注（Produced Water Re-Injection，PWRI）。

美國于1974年開始地下灌注應用［1］，曾多次出現地下灌注項目引起環境污染事故。據美國權威雜志發表的研究結果表明：在地下灌注項目周圍，越來越多地殼穩定地區發生的地震，與能源行業通過采取水力壓裂開采天然氣，或將采油廢水回注以提高出油產量有關。地下灌注存在一定的風險，尤其在危及地下飲用水安全和誘發地震方面。也有越來越多的科學家和民眾對這種廢物處置的方式表示懷疑。

我國原國家環保總局于2005年開展了《工業廢液地下灌注技術示范和環境監督管理的應用和研究》，研究表明綜合安全性、經濟性等因素，地下灌注是現有廢水處理中經濟效益最好，安全系數最高的技術方法（一級灌注井的廢物泄漏風險小于百萬分之一），對化學工業廢液進行深井處理“幾乎比其他所有的處理方式都要安全”［2］。但地下灌注處理的污染可能通過斷層、蓋層、井壁泄漏擴散到其他地層或地表，在泄漏污染物超過環境容量的情況下，將造成地下飲用水污染、淺地表生態環境破壞等情況。因此為兼顧我國工業發展需要和生態環境保護，國家推出關于地下灌注的法律法規和系列標準迫在眉睫。

1 國外地下灌注的環保管理現狀

發達國家油田開發等工業的發展起步較早，發展程度較高，其面臨處置的污染物種類和數量也較為龐大，對環境保護的重視程度高，地下灌注的法律法規較健全。其中，加拿大、美國、歐盟的地下灌注法律法規相對我國完善得多。

1．1美國

美國實行通過成文法確立行為準則，由政府依法實行行政管制，美國沒有專門制定直接適用于地下灌注廢棄物污染控制領域的聯邦法律。目前，與地下灌注環境管理最為密切的美國聯邦立法主要是《聯邦水污染控制法》、《安全飲用水法》，同時還有《地下灌注控制》等法規。

1．1．1《聯邦水污染控制法》

美國國會1948年通過了《聯邦水污染控制法》，1972年國會通過了《聯邦水污染控制法修正案》，成為水污染治理的重要法案，制定的國家政策包括：①禁止以有害數量排放有毒污染物；②對公共廢物處理廠的建設提供聯邦財政支持；③開發并實施區域廢物處理管理計劃，以保證對各州污染源的有效控制；④努力從事主要研究及示范工作，開發消除污染物排放到適航水域、毗鄰區域及海洋的必要技術。

1977年美國以名為《清潔水法》的修正案對《聯邦水污染控制法修正案》再次修訂，成為控制美國污水排放的基本法規。《清潔水法》授予美國聯邦環保局建立工業污水排放的標準，并規定“任何人，除非根據該法獲得污水排放的許可證，不得從點污染源向外排放污水。”

1．1．2《安全飲用水法》

美國于1974年通過了《安全飲用水法》（后于1986年和1996年進行過兩次修改）。該法通過對包含地下水源在內的公共飲用水供水系統進行規范管理，確保公眾的健康。主要包括四個方面的內容：第一，保護飲用水，在《國家初級飲用水條例》和《國家二級飲用水條例》中規定了初級飲用水和二級飲用水中的各種污染物的最高水平，規定了飲用水質標準的變異和豁免以及水質標準的適用對象和執行；第二，保護地下水源，其中包括地下灌注控制和單一含水巖層保護兩方面；第三，對水源保護區的規定；第四，有關緊急情況下聯邦的緊急處置權。

值得注意的是，《安全飲用水法》對聯邦地下灌注控制計劃和程序也作出了規定，確立了環保局在地下灌注管理和政策制定方面的主管地位，并允許聯邦環保局通過向各州授權，建立起聯邦和州之間的執行責任分配關系。可以說《安全飲用水法》為地下灌注廢棄物技術的污染控制奠定了法律基礎。

1．1．3《地下灌注控制》

1980年，美國環保局制定了《地下灌注控制》，該法規要求隔離灌注液和地下飲用水源，并制定技術標準和實施細則保證地下灌注的安全，同時公布各州的灌注井應當具備的最低標準。

地下灌注控制計劃規定，在地表之下、用于排放流體的任何鉆井、挖井、槽或洞都是地下灌注井。因此，地下灌注井不僅包括10萬多個技術上復雜、需要高度監控的深井，這些井最多能將流體灌注到地表下3 000 m深處的隔離巖層，還包括數目更多的排污系統，如化糞池、雨水道等地下1 m左右的水處理系統。

美國環保局根據被灌注流體的性質將地下灌注井分為六類。據其2010年對全美原有五類灌注井（不包含第Ⅵ類井）分布的統計，共有684 218個灌注井（場地），其中I類井650口（包括危險性廢物井113口和非危險性廢物井537口），Ⅱ類井150 851口，Ⅲ類場地141個、井21 368口，Ⅳ類場地24個，V類井511 184口。據統計，全美灌注地下的廢液量超過28．4億m3／a，其中有近3 400萬m3為危險廢料，占地面處置危險性液體廢料總量60%左右。

地下灌注控制計劃規定了灌注井必須達到的標準。由于前三類灌注井中可能處置有害流體，因此環保局對之嚴格監控，如地點必須選在沒有斷層的地方；流體的灌注深度必須在不含飲用水源的巖層之下；灌注井的設計方案和建造工藝必須確保任何流體在灌注過程中不會滲透到地下飲用水源中。例如，如果要在第Ⅰ類灌注井內處置有害廢棄流體，井主必須證明這些流體永遠不會回到地表，或至少在1萬年內不會影響地下飲用水資源，灌注深度至少得在1 200 m以下。在建造完工前，需要檢測其完整性，此后每隔5年重新檢測一次，對于灌注有害流體的井則需更加頻繁地檢測。

第Ⅴ類灌注井數量最大，建造技術要求較低，但因距地表較淺，灌注的流體可以滲入很淺的蓄水層，對此美國環保局主要要求對廢棄流體進行監控，確保地下水中不混入有害物質。

美國環保局認為，地下灌注控制計劃規定了技術和管理標準，對保護美國的飲用水資源起到了積極作用。美國所有地下灌注井的建造都需要得到政府許可。采用地下灌注的公司必須獲得所在州環保部門或美國環保局的運營許可證。許可證要求提供深井年度運行報告和美國環保局的審計報告。其他監督措施包括：企業必須自行監測和定期報告、政府抽查、企業和環保局現場共同監測、企業上報監測計劃、公眾聽證會或公開發布。許可證還明確規定，使用者在封井后繼續承擔風險和義務。使用者要交納保證金或保險。

1．1．4《有害及固體廢物處理修正案》

1984年，美國國會通過了《有害及固體廢物處理修正案》，規定除非環保局能夠確定陸地處理有害廢物的方法不會對人體健康和環境造成任何負面影響，否則禁止在陸地處理有害廢物，包括采用地下灌注的方法。

1985年，美國環保局向國會提交《對有害廢物實施灌注處理的報告》，報告列入了有害廢液灌注深井的目錄。1988年，為了執行《有害及固體廢物處理修正案》，環保局發布“無轉移可能豁免計劃”，聯邦上訴法院裁定，允許美國環保局繼續對地下灌注適用“無轉移可能豁免計劃”，該法規要求企業在實施深井灌注時，必須提供“無轉移”示范證明，確保在1萬年內，所灌注液體的有害成分不會從灌注區發生轉移，或者當有害廢料離開灌注區時，已經不再含有有害成分。

1．2加拿大

加拿大涉及到地下灌注的法律法規主要出現在兩類文件中：一是聯邦法律中與污染控制相關的條文，二是與地下灌注相關行業的法規標準。

1．2．1《加拿大環境保護法》

《加拿大環境保護法》是加拿大主要的防治污染行為的聯邦法令，該法提供了加拿大防治污染工作的一些法律依據。污染防治的范圍包括與地下灌注相關的地層及地下水。如：要求環保局頒布有毒物質名錄并做出污染預防計劃；政府對使用和排放（含地下灌注）有毒物質、污染物質和廢棄物進行控制和管理；對造成環境重大損害的，如政府未能實施本法，公民有權提起訴訟；經加拿大政府許可，追究與有毒物質、污染物質和廢棄物質相關的使用者和生產者的責任，并采用“污染者付費”的原則等。

1．2．2《西北地區水法》

加拿大地下廢物處置主要分布在西部地區，為防治地下水污染，《西北地區水法（Northwest Territories Waters Act）》對包含地下灌注在內的廢物處置進行了規定，要求任何人在沒有許可證或授權的情況下，不能在加拿大水法規定的水管理區域內進行廢物處置，也不準在可能流入管理區域內的水體中進行廢物處置。

1．2．3《石油與天然氣鉆探與生產條例》

在《加拿大石油與天然氣作業法（Canada Oil and Gas Operations Act）》將“灌注天然氣、空氣、水和其他物質到地層中的井”與常規的勘探開發井進行了區分后，由國土土地法授權頒布的《石油與天然氣鉆探與生產條例（Canada Oil and Gas Drilling and Production Regulations）》中第49條中對地下灌注進行了詳細的規定，包括灌注需要向環保部進行申請，申請內容含灌注井及地層詳細信息、流體性質與來源，灌注應防止泄漏且不會影響到其他地層等。地下灌注還必須符合《石油與天然氣鉆探與生產條例》第23條之規定：對于危險的化學物質、廢物和廢棄油等要以不對安全和環境造成危害的方式處置。

1．2．4《西北地區水域管理條例》

《西北地區水域管理條例（Northwest Territories Waters Regulations）》規定在石油天然氣行業中的廢物處置需要采用許可證制度。

國家能源局與西北地區水資源委員會達成關于井下灌注的諒解備忘錄，依據《加拿大石油與天然氣作業法》，井下灌注的物質為石油與天然氣業務相關的流體，包括但不僅限于：生產水、含鉆屑和巖屑的流體、鉆井液、完井液和修井液等。

總的來說，加拿大關于石油與天然氣行業鉆井廢棄物的處置主要是通過污水池（坑）管理和向外運輸至專門的處理廠進行處置（以西北地區為例，2009年1月—2011年6月，共有4口勘探井和10口開發井進行了廢物處置，其中3口勘探井是將鉆井廢棄物運輸至位于不列顛哥倫比亞省的批準處置場進行處置，另一口勘探井的部分鉆井廢棄物是在一個污水池（坑）里進行處置，部分運輸至阿爾伯達省的批準處置場所進行處置；而10口開發井中的6口是用污水池（坑）處置鉆井廢棄物的，另4口開發井的鉆井廢棄物是運輸至阿爾伯達省批準的處置場所進行處置），在加拿大司法管轄內，雖然允許向地下灌注鉆井廢棄物，但是在監管方面還存在很多環節沒有得到解決，監管也存在重復的問題。因此有些機構或委員會希望修訂條例或標準，并確定相應的監管和環境評價方法，以此增加地下灌注的可行性，從而利用地下灌注逐步替代污水滲坑和鉆井廢棄物運輸等處理方式。

1．3歐洲地區

1．3．1歐盟第2000／60／EC指令

歐盟2004年頒布了第2004／35／EC號指令，主要是針對土壤污染防治方面的，規定了土壤污染損害的預防和治理，但是該指令中明確規定地下灌注需要許可證。許可證的授權和登記是根據歐盟第2000／60／EC指令進行的。

歐盟第2000／60／EC指令規定禁止將污染物排放到地層中，但在某些有明確條件限制的情況下，地下灌注是可以取得許可證的，如地熱開發、勘探開發廢物往開采層回注、地下儲油／儲氣庫等。

1．3．2英國《1990年環境保護法案》

《1990年環境保護法案》主要分為四部分，其中第一部分是綜合污染控制（IPC），目前已經由綜合污染預防和控制（IPPC）所取代，此部分主要針對各種工業部門的各個環節可能出現的污染問題，進行污染控制和預防，對地下灌注的環境控制總要求在這部分體現。

1．3．3英國《陸上石油與天然氣勘探技術指導》

《陸上石油與天然氣勘探技術指導》在環境保護方面規定勘探活動需要符合環境許可規章，取得相關的環境許可證。許可證的類型取決于所使用的方法和作業的地質背景。此外，針對地下灌注這類活動，需要一個專門的關于廢物處置的許可證，可以處置的鉆井廢物包括：鉆屑、廢鉆井泥漿、鉆液、返排液、廢氣和其他留在地下的廢物等。

2 國內地下灌注環境保護的管理現狀

由于通過地下灌注技術處置廢水污染物的技術和方法在我國尚未成熟，盡管目前已經有少數地方和企業進行過有益的嘗試，但現行法規和標準在地下灌注技術處置廢水污染物行為的控制方面，總體上還處于原則性和模糊性狀態。

目前，我國并沒有針對深井灌注的專門立法，現階段我國對深井灌注的法律控制主要體現在兩個方面：第一，我國環境保護基本法所確立的一些基本的法律原則和制度；第二，環境影響評價、水污染防治、礦產資源法、水資源、地質災害防治等環境保護單行法律法規中所包含的一些與深井灌注相關的法律規定。

2．1國內地下灌注相關法律法規

2．1．1《環境保護法》

我國1989年《環境保護法》所確立的基本法律原則和制度，為我國環境保護領域的法制建設和完善確立了基本的框架。環境保護基本法所確立的基本法律原則和制度是我國環境保護立法的一般性規定，是在環境保護工作開展過程中都必須予以遵守的。

深井灌注是隨著環境保護工作的深入開展和技術進步而出現的新問題，雖然目前對該問題還沒有專門的針對性的法律規定，但對它的規范和調整無疑需要將其納入環境法基本法律原則和制度所確立的法律框架之中，今后針對深井灌注技術所進行的專門性立法更多地應表現為對環境法基本法律原則和制度的細化和具體化。

2．1．2相關單行法律

目前，在我國的環境立法中雖然沒有針對深井灌注的專門性規定，但在環境保護單行法律法規中所包含的一些規定，在實際上與深井灌注問題卻有著很強的相關性。

◆《環境影響評價法》的規定 對規劃和建設項目實施后可能造成的環境影響應當進行環境影響評價。據此原則性規定，應當把深井灌注工程作為建設項目，在實施前進行充分的環境影響評價，對可能造成的環境影響進行分析、預測和評估，提出預防或者減輕不良環境影響的對策和措施，并進行跟蹤監測。

◆《固體廢物污染環境防治法》的規定 國家對固體廢物污染環境的防治，實行減少固體廢物的產生量和危害性、充分合理利用固體廢物和無害化處置固體廢物的原則，促進清潔生產和循環經濟發展，并且該法還鼓勵、支持集中處置固體廢物并促進相關產業的發展，促進固體廢物的無害化處置，實行污染者責任原則。該法還要求加強對處置固體廢物的設施、設備和場所的管理和維護，建設工業固體廢物集中貯存、處置的設施、場所。

◆《水污染防治法》中的有關規定 《水污染防治法》中設有“防止地下水污染”一章，該章中對利用隔離地層輸送、存儲有毒廢液和污染物以及地下勘探和采礦活動在防止地下水污染方面的有關規定，部分適用于對深井灌注行為的規范。實際上，可能對地下水源造成污染，是深井灌注技術的主要風險所在。

◆《礦產資源法》中的有關規定 深井灌注技術最早起源于礦產資源開采中的深井作業，到目前為止依然和各種地下的礦產資源開發利用活動有著密切的聯系。《礦產資源法》第三十二條規定：“開采礦產資源，必須遵守有關環境保護的法律規定，防止污染環境。”這一規定，實際上為深井灌注技術運行中防止環境污染的義務提供了可供參考的法律依據。

2．2國內地下灌注標準研究工作

目前國內關于油田地下回注回灌的研究，主要著眼于采油污水回注時如何不影響地層孔隙度、滲透率，降低對井的腐蝕等，如SY／T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》，未見從環境保護和環境風險角度提出的要求或標準。

張霞［3］研究了高尚堡油田沿用的SY／T 5329—2012行業標準中，平均腐蝕率、設備腐蝕等與地層傷害的關系，灌注水中懸浮固體含量、粒徑、含油量和硫酸鹽還原菌對儲層的傷害。陳龍花［4］研究了江漢石油管理局執行的石油天然氣行業標準SY／T 5329—2012和江漢石油管理局企業標準中，懸浮固體含量、粒徑中值、含油量、鐵細菌、腐生菌、硫酸鹽還原菌、平均腐蝕率、平均結垢率和總礦化度等指標的實驗方法。并按照SY／T 5358—2002《儲層敏感性流動實驗評價方法》進行了水敏性試驗，確定各注水區塊的臨界礦化度值，以保證油層注水后不產生水化膨脹。榮林柏等［5］根據石油行業標準SY／T 5329—2012和江漢油田企業標準，結合江漢油區各油藏區塊的水質指標以及多年積累的注水經驗，提出松滋油田灌注水水質標準。劉亞軍［6］根據SY／T 5329—2012，結合長春嶺油田的實際情況，進行了大量的實驗研究，研究了灌注水質對油田開發效果的影響。

隨著國家對地下環境的管理越來越嚴格，需要石油行業提出一套從環境保護和環境風險角度的地下灌注要求或標準。

3 國內立法和標準制定的建議

根據對國外地下灌注法律法規和標準的調研情況，結合中國現階段地下灌注的發展現狀，對此類項目的法律法規和標準的制定提出以下建議：

◆充分調研國外針對地下灌注項目的法律、規范、許可程序和環境保護做法，分析其與我國國情的適應性，開展類比分析，針對目前實施的地下灌注項目制定環境保護技術要求，預防和降低污染物造成不良后果的風險。

◆目前《環境保護法》已通過了十二屆全國人大常委會第八次會議表決，新法將于2015年1月1日施行，其中明文規定了“嚴禁通過暗管、滲井、滲坑、灌注或者篡改、偽造監測數據，或者不正常運行防治污染設施等逃避監管的方式違法排放污染物”。建議以此規定為依據，在具體法律法規中，制定地下灌注項目的環境保護的實施細則和管理辦法。

國內油田執行的地下灌注標準，多是從生產角度考慮而制定的，并沒有從環境污染防治角度提出相關的政策和標準。鑒于我國油田存在油田污水往儲層回注驅采和往其他水層回灌的實際現狀，為了提前防控和降低污染風險，建議盡快出臺針對此類行為的污染防治技術相關政策及系列標準、規范。

［1］ 王曉華，于景琦，陳宏坤，等．美國工業廢液地下灌注與控制技術介紹［J］．油氣田環境保護，2007，17（3）：41-44．

［2］ Clark J．灌注井工程［C］／／中美地下灌注與監控技術研討會專家報告集．北京：國家環保總局，2004．

［3］ 張霞．高尚堡油田灌注水水質標準實驗研究［J］．中國石油和化工標準與質量，2012（10）：234．

［4］ 陳龍花．江漢油區灌注水水質標準控制指標評價和優選［J］．江漢石油職工大學學報，2006（6）：36-39．

［5］ 榮林柏，肖兵．松滋油田注水配伍性及注水水質標準研究［J］．江漢石油職工大學學報，2010（6）：11-15．

［6］ 劉亞軍．長春嶺油田灌注水水質標準的確定［J］．石油地質與工程，2010（9）：110-112．

1005-3158（2014）04-0001-04

2014-04-08）

（編輯 王薇）

10．3969／j．issn．1005-3158．2014．04．001

閆倫江，1986年畢業于沈陽建筑工程學院，教授級高級工程師，現任中國石油安全環保技術研究院副院長。通信地址：北京市昌平區沙河鎮中國石油創新基地A座，102206