低孔低滲砂巖儲(chǔ)層廢棄鉆井液環(huán)境污染土壤深度研究

摘要：在油氣田勘探開采過程中，廢棄鉆井液的泄露會(huì)污染油氣田生態(tài)環(huán)境，造成土壤的理化性質(zhì)改變、植物枯萎等現(xiàn)象，為便于控制污染，提出低孔低滲砂巖儲(chǔ)層廢棄鉆井液環(huán)境污染土壤深度研究。分析儲(chǔ)層廢棄鉆井液環(huán)境污染特性，根據(jù)廢棄鉆井液濾失量與時(shí)間的關(guān)系構(gòu)建廢棄鉆井液濾失量計(jì)算模型，構(gòu)造廢棄鉆井液污染土壤深度估算公式，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層廢棄鉆井液環(huán)境污染土壤深度的分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：在不同實(shí)驗(yàn)工況背景下，應(yīng)用提出方法獲得的廢棄鉆井液污染土壤深度估算誤差最小值為2％，充分證實(shí)了提出方法應(yīng)用性能佳。

關(guān)鍵詞：鉆井液；低孔低滲砂巖儲(chǔ)層；污染深度；環(huán)境污染

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

在石油和天然氣的勘探和開發(fā)過程中，鉆井液被廣泛使用以維持井壁的穩(wěn)定性和保護(hù)環(huán)境。然而，廢棄的鉆井液中含有多種化學(xué)物質(zhì)，在環(huán)境中難以降解，對(duì)土壤、水體和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。特別是在低孔低滲砂巖儲(chǔ)層中，由于儲(chǔ)層性質(zhì)較為特殊，孔隙度和滲透率較低，鉆井液的侵人增加了鉆井液與儲(chǔ)層中的粘土礦物、有機(jī)質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)的可能性，從而產(chǎn)生更多的污染物。其次，由于滲透率低，廢棄鉆井液在儲(chǔ)層中滯留的時(shí)間較長，這使得污染物更有可能在儲(chǔ)層中累積，降低儲(chǔ)層的滲透性，甚至對(duì)后續(xù)的油氣開采產(chǎn)生負(fù)面影響。另外，在低孔低滲砂巖儲(chǔ)層中，由于孔隙空間有限，廢棄鉆井液中的有害物質(zhì)更容易進(jìn)入微小的孔隙或裂縫中，對(duì)儲(chǔ)層造成更為嚴(yán)重的損害。同時(shí)，這些有害物質(zhì)還可能通過擴(kuò)散作用進(jìn)入到周圍的土壤和地下水中，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成長期的污染。因此，低孔低滲砂巖儲(chǔ)層的特殊性質(zhì)使得廢棄鉆井液的污染問題更為突出。在進(jìn)行石油和天然氣勘探開發(fā)時(shí)，需要特別關(guān)注這種儲(chǔ)層的特性，并采取有效的措施來減少廢棄鉆井液對(duì)環(huán)境和資源的污染。因此，對(duì)低孔低滲砂巖儲(chǔ)層廢棄鉆井液的環(huán)境污染土壤深度進(jìn)行研究，對(duì)于保護(hù)環(huán)境和保障人類健康具有重要意義。

1儲(chǔ)層廢棄鉆井液環(huán)境污染土壤深度研究

1.1儲(chǔ)層廢棄鉆井液環(huán)境污染特性分析

廢棄鉆井液是一種復(fù)雜的混合物，其中包含了許多有機(jī)物、重金屬、鹽類等化學(xué)物質(zhì)。這些化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中難以分解，會(huì)對(duì)土壤、水體甚至生物多樣性產(chǎn)生不同程度的污染和影響。

1.1.1對(duì)土壤的污染

廢棄鉆井液中的化學(xué)物質(zhì)會(huì)直接或間接地污染土壤。首先，這些化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)改變土壤的pH值，導(dǎo)致土壤酸化或堿化，從而破壞土壤的結(jié)構(gòu)和肥力。其次，廢棄鉆井液中的重金屬元素，如銅、鋅、鉛等，會(huì)在土壤中積累，影響土壤的生物活性，進(jìn)而對(duì)植物的生長和土壤動(dòng)物的生存產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，廢棄鉆井液中的有機(jī)物和鹽類也可能會(huì)改變土壤的水分保持能力和滲透性，從而影響土壤的生態(tài)功能。

在低孔低滲砂巖儲(chǔ)層中，由于土壤滲透性差，廢棄鉆井液更難滲透到地下水中，因此更容易在土壤中積累。這不僅增加了土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)，還可能導(dǎo)致地下水的污染。

1.1.2對(duì)水體的污染

廢棄鉆井液中的有害物質(zhì)可以通過多種途徑進(jìn)入水體。在降雨過程中，這些有害物質(zhì)可能會(huì)隨著雨水徑流流入河流、湖泊等水體中。此外，由于地下水流動(dòng)緩慢，廢棄鉆井液中的有害物質(zhì)更容易進(jìn)入地下水，進(jìn)而影響到周邊地區(qū)的水質(zhì)。

進(jìn)入水體中的廢棄鉆井液中的化學(xué)物質(zhì)會(huì)對(duì)水生生物產(chǎn)生負(fù)面影響。重金屬元素可以積累在生物體內(nèi)，影響其生長和繁殖；有機(jī)物則可能會(huì)破壞水生生物的神經(jīng)系統(tǒng)；鹽類可能會(huì)改變水體的化學(xué)平衡，影響水生生物的生存。此外，廢棄鉆井液還可能會(huì)堵塞水體中的水生生物的棲息地，破壞生態(tài)環(huán)境。

1.1.3對(duì)生物多樣性的影響

廢棄鉆井液中的化學(xué)物質(zhì)不僅會(huì)影響土壤和水體的質(zhì)量，還會(huì)對(duì)生物多樣性產(chǎn)生影響。這些有害物質(zhì)可能會(huì)改變土壤中微生物的種類和數(shù)量，破壞土壤的生態(tài)平衡；同時(shí)也會(huì)影響植物的生長和繁殖，改變植物的種類和分布。

在低孔低滲砂巖儲(chǔ)層中，由于該類儲(chǔ)層滲透率差，產(chǎn)生的廢棄鉆井液量較大，對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的破壞也更為顯著。這不僅會(huì)破壞該地區(qū)的植被和野生動(dòng)物的棲息地，還可能會(huì)影響到該地區(qū)的農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1.1.4生態(tài)恢復(fù)困難

由于低孔低滲砂巖儲(chǔ)層的特殊性質(zhì)，廢棄鉆井液造成的環(huán)境污染可能需要更長時(shí)間和更高成本的生態(tài)恢復(fù)工作。由于儲(chǔ)層中的孔隙和滲透性較低，生態(tài)恢復(fù)的難度相對(duì)較大。

1.2廢棄鉆井液濾失量計(jì)算

濾失量是廢棄鉆井液的一個(gè)重要指標(biāo)，它反映了廢棄鉆井液在儲(chǔ)存或處理過程中，能夠透過或?yàn)V出的液體的量。如果濾失量過大，意味著會(huì)有更多的有害物質(zhì)如重金屬、有機(jī)物等滲透到地下水或土壤中，對(duì)地下水或土壤造成污染。這不僅會(huì)影響到周圍的環(huán)境質(zhì)量，還可能對(duì)人類和動(dòng)植物的生存環(huán)境造成威脅。分析廢棄鉆井液濾失量隨著時(shí)間的變化規(guī)律，以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建廢棄鉆井液濾失量計(jì)算模型，用于評(píng)估廢棄鉆井液對(duì)低孔低滲砂巖儲(chǔ)層環(huán)境的影響。

依據(jù)實(shí)際情況確定廢棄鉆井液濾失量與污染時(shí)間之間的關(guān)系，具體見圖1。