張海玲楊 琴趙 敏

（1.中國石油長慶油田油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室）

隴東油田井場石油類物質自然遷移規(guī)律研究

張海玲1，2楊 琴1，2趙 敏1，2

（1.中國石油長慶油田油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室）

油田開發(fā)過程中不可避免有少量原油灑落井場，原油進入土壤會造成和引發(fā)不同程度的污染和危害。文章通過對不同年代開發(fā)的油井井場土壤剖面進行取樣分析，研究了原油在以黃綿土為主的井場土壤中的遷移規(guī)律和分布特征，為該地區(qū)土壤環(huán)境治理提供科學依據(jù)。

石油污染；自然遷移；隴東油田；黃綿土

0 引 言

隴東地區(qū)土壤主要有黃綿土、黑壚土、新積土等7類，黃綿土分布最廣，占全區(qū)面積的74.8%［1］，該區(qū)域干旱少雨，土壤貧瘠，植被覆蓋率低，整體生態(tài)環(huán)境脆弱，環(huán)境承載力有限，對污染較為敏感［2］。石油開采過程中少量原油會灑落于井場土壤中，研究原油在土壤中的遷移特性和空間分布特征，可以為石油開采區(qū)域環(huán)境保護和污染防治提供技術依據(jù)。

1 研究方法

選取隴東地區(qū)馬嶺油田的A油井（1980年開井）、華慶油田的B油井（1998年開井）和西峰油田的西C（2007年開井）的3處井場，取井場土壤樣品進行分析，所采樣品來自于不同年代開發(fā)的油井，分布于隴東油區(qū)主要開發(fā)區(qū)塊，具有時間和空間上的代表意義。

1.1 樣品采集

在距離井口5，20，40，60 m處開取樣剖面，剖面深度1.2 m，沿剖面在0，5，20，50 cm深度取樣，分析樣品中原油及飽和烴、芳烴、非烴、瀝青質及多環(huán)芳烴代表物質苯并芘（BaP）含量。

1.2 測試方法

飽和烴、芳烴、非烴、瀝青質分析：SY／T 5119—2008《巖石中可溶有機物及原油族組分分析》。原油含量分析：《土壤和固體廢棄物監(jiān)測分析技術》（化學工業(yè)出版社）。苯并芘（BaP）分析：SY／T 5119—2008《巖石中可溶有機物及原油族組分分析》和GC-MS聯(lián)用儀。

2 結果與討論

2.1 井場土壤中石油類污染物空間分布

油井剖面石油類物質分布變化，橫向以距離井口5，20，40，60 m不同距離處，在深度5，20，50 cm樣品中檢測到石油類物質含量見表1。

表1 井場剖面土壤中原油含量檢測 mg／kg

從表1可看出，橫向上，原油遷移范圍主要集中在40 m內，污染程度與距井口距離成反比，隨著距離加長，石油類含量迅速下降，無論是1980年開始投用的采油井A，還是2007年投用的采油井C，水平方向距離井口60 m時，已降至安全水平之下（300 mg／kg）。

縱向上，原油進入土壤后，在降雨、微生物降解、土壤內部毛細作用等影響下，由表層向深層遷移［3］，主要集中在地表之下0～40 cm，在0～5 cm處含量最高。隨著深度增加，石油類物質含量迅速降低。但在同一深度距離井口相同距離的地方，華慶井場石油類含量均低于馬嶺剖面的含量。西峰井場距井口20 m處深20 cm及以下剖面原油含量變化無規(guī)律，是因為在該剖面處有1.5 m深的污泥池，池中存放過的原油對土壤產(chǎn)生了影響。

2.2 井場土壤原油中石油類物質分布特征

原油中的石油類主要為飽和烴、芳烴、非烴和瀝青類物質，其在原油中質量組成不同，性質差別也較大，故在同一類型的吸附介質（土壤）中其遷移和轉化速度不同［4］，分析和研究其在土壤中的分布規(guī)律，可提高井場土壤污染治理的針對性。表2是馬嶺、西峰井場剖面土壤樣品的檢測值。

表2 馬嶺、西峰井場剖面土壤樣品檢測值 mg／kg

從表2可看出，馬嶺、西峰剖面相對應位置的樣品中飽和烴的含量平均約為芳烴含量的4～7倍，原油中不同類型化合物的分布規(guī)律在表層富集，隨著深度和距離井口距離的增加，含量逐漸降低。距井口20 m處剖面各組分的檢測值，飽和烴14.80～723.80 mg／kg；芳烴1.32～164.20 mg／kg；非烴含量為21.32～681.31 mg／kg；瀝青含量1.51～1 405.87 mg／kg，比5 m處剖面的含量高。石油類物質含量，富集范圍在0～20 cm。表2中西峰井場剖面土壤中石油類含量變化總的趨勢與馬嶺井場一致，但距井口20 m處在20～100 cm富集，是由于在距井口20 m處存在污油池的緣故。

圖1是西峰距井口20 m處土壤剖面石油類物質及其各組分與深度的關系，可以看出，從20～100 cm處，最高含量達到66 120 mg／kg，在100 cm處出現(xiàn)第二個峰值56 451 mg／kg，遠遠高于表層的1 040 mg／kg。

2.3 井場土壤剖面芳香烴分布特征

在西峰、馬嶺、華慶井場土壤剖面不同深度的樣品中均檢測到萘、菲、聯(lián)苯、屈、苯并芘和三芳甾烷等六個系列的芳香烴類物質，但相對峰度略有差異。以西峰井場土壤中苯并芘含量為例，見表3。苯并芘含量0.021～0.792 mg／kg，平均含量為0.296 mg／kg，馬嶺井場剖面平均含量0.546 mg／kg，華慶井場剖面苯并芘平均含量0.553 mg／kg。苯并芘在土壤中來源廣泛，且所測土壤樣品中苯并芘含量大部分很低（＜1.0 mg／kg），說明該研究區(qū)未受苯并芘污染。

圖1 西峰距井口20 m處土壤剖面石油類物質及其各組分與深度的關系

表3 西峰井場土壤剖面土壤苯并芘分析

2.4 井場土壤中原油自然遷移規(guī)律研究

以所選取的井場為例，分析原油在以黃綿土為主的土壤中的自然遷移規(guī)律。

2.4.1 橫向遷移規(guī)律

以馬嶺井場為例，土壤剖面原油橫向遷移變化，在水平方向距離井口0，20，40，60 m處，深度為5，20，50 cm的剖面上石油類物質的檢測值做橫向遷移的變化趨勢，如圖2所示。

由圖2可看出，在5，20 cm處石油類物質的遷移變化符合負指數(shù)方程（y＝ae－bx），相關系數(shù)均大于0.99，隨水平距油井的距離增大石油類含量迅速降低。在50 cm處變化規(guī)律不明顯，但整體已經(jīng)降低到安全水平（300 mg／kg）范圍之內。

2.4.2 原油縱向遷移規(guī)律

依次在距馬嶺井場5，10，40，60 m處選取土壤剖面的不同深度（0，20，40，60，80，100，120 cm）作石油類物質濃度與土壤深度的關系，如圖3所示。

圖2 馬嶺井場橫向上深度5，20，50 cm處石油類物質橫向遷移特征曲線

井場表層石油類濃度達1 000～100 000 mg／kg，5 cm深處剖面石油類物質表層最大值18 567.22 mg／kg，此后向深層逐層遞減，20 cm處為2 206 mg／kg，50～100 cm處平均約110 mg／kg，其深度與石油類濃度擬合的負指數(shù)方程為：

式中，y為石油類物質濃度，x為土層深度。圖3縱向上四個典型剖面上石油類物質濃度與其土壤深度均滿足負指數(shù)方程。前三個剖面相關系數(shù)R均在0.9以上，第四個剖面相關性不太明顯，但整體水平隨著土層深度的增加而減小。

華慶油井10 m處土壤剖面不同深度（0，20，40，60，80，100，120 cm）石油類濃度與深度關系（亦滿足負指數(shù)方程）如圖4所示，得知石油開采量的多少與土壤受污染的程度呈正相關。

圖3 馬嶺剖面石油類物質與土層深度的關系

圖4 華慶油井10 m處土壤剖面石油類濃度與深度關系

西峰井場10，40 m處石油類變化不規(guī)律，以距離井口10 m處為例，該處土壤剖面的石油類含量低于馬嶺與華慶油田井場相對應處的含量，雖然該處有4口油井，但其開采時間為2007年，而馬嶺處為1980年，華慶處為1998年，由此可知，土壤受污染的程度與石油開采時間的長短也呈正相關。

3 結 論

◆井口周圍的石油類物質含量與油井開采時間和井場油井數(shù)量呈正相關，開采年限越長，含量越高；油井數(shù)越多，污染物含量也越高。

◆原油在橫向上主要集中在距井口40 m范圍內，其中距油井0～10 m含量最高，隨著水平距離的增大而減少，在40 m之外降低到安全水平之內。整體上石油類物質濃度與水平距離符合負指數(shù)關系，相關系數(shù)在0.9以上。

◆縱向上原油主要集中在0～40 cm內，表層0～5 cm深度內含量最高，沿土層深度按負指數(shù)規(guī)律（R＞0.9）迅速降低，到50 cm深度基本降至安全水平以下。

◆井場土壤剖面樣品中飽和烴的含量平均約為芳烴含量的4～7倍，飽和烴、芳烴在土壤中的分布趨勢與石油污染物在土壤中的分布趨勢一致。

［1］ 耿春香，路帥.西北地區(qū)土壤中石油類污染物的垂直滲透規(guī)律［J］.環(huán)境污染與防治，2003（1）：61-62.

［2］ 何其華，何永華，包維楷.干旱半干旱區(qū)山地土壤水分動態(tài)變化［J］.山地學報，2003，21（2）：149-156.

［3］ 薛強，梁冰，劉曉麗.有機污染物在土壤中遷移轉化的研究進展［J］.土壤與環(huán)境，2002，11（1）：90-93.

［4］ 李曉華，許嘉琳，王華東.污染土壤環(huán)境中石油組分遷移特征研究［J］.中國環(huán)境科學，1998，18（增刊）：54-58.

1005-3158（2014）06-0007-04

2012-12-28）

（編輯 王蕊）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.06.003

張海玲，2006年畢業(yè)于中國石油大學（北京）資源與信息學院環(huán)境科學專業(yè)，碩士，現(xiàn)在中國石油長慶油田公司油氣工藝研究院從事油氣田安全環(huán)保技術研究工作。通信地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)明光路長慶油田油氣工藝研究院，710018