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        某地區(qū)鉆井固廢中重金屬含量分析

        2015-02-03 13:36:28王榮王榮華陳世宏仇黎萍向曉潔
        油氣田環(huán)境保護 2015年3期
        關(guān)鍵詞:二級標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境鉆井液

        王榮 王榮華 陳世宏 仇黎萍 向曉潔

        (中國石油川慶鉆探工程有限公司安全環(huán)保質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院)

        某地區(qū)鉆井固廢中重金屬含量分析

        王榮 王榮華 陳世宏 仇黎萍 向曉潔

        (中國石油川慶鉆探工程有限公司安全環(huán)保質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院)

        通過分析某地區(qū)鉆井作業(yè)所產(chǎn)生的固體廢物來源巖屑、廢棄鉆井液中的重金屬含量,以及該地區(qū)部分區(qū)域的土壤中重金屬含量,結(jié)果表明:聚磺鉆井液重金屬含量相對較高,與GB15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》比較,鎘、鋅、總鉻超過二級標(biāo)準(zhǔn);鉆井固廢中鋅超過標(biāo)準(zhǔn)背景值,鎘、總鉻超過二級標(biāo)準(zhǔn)(旱土);地層中重金屬含量分布不均,鋅超過了標(biāo)準(zhǔn)背景值,鎘和總鉻超過二級標(biāo)準(zhǔn);部分區(qū)域土壤中總鉻超過了標(biāo)準(zhǔn)背景值,鎘遠高于二級標(biāo)準(zhǔn)。鉆井固廢中的重金屬污染主要來源為鉆井液。

        鉆井固廢;鉆井液;土壤;重金屬

        0 引 言

        鉆井作業(yè)過程中產(chǎn)生的固廢主要包括鉆屑(即地層中的巖屑)、廢棄的鉆井液。某地區(qū)天然氣勘探鉆井作業(yè)由于地質(zhì)原因,鉆井工藝復(fù)雜,施工周期長,井深平均超過4000m,所產(chǎn)生的鉆井固廢和廢水量大。鉆井廢水環(huán)境監(jiān)測污染物指標(biāo)主要是化學(xué)需氧量、六價鉻、揮發(fā)酚、石油類等,未對重金屬進行常規(guī)監(jiān)測。重金屬的危害性與其在自然界中存在的形態(tài)有關(guān)[1-2]。近年來,土壤重金屬污染已越來越多地引起社會關(guān)注。因此,從鉆井固廢來源巖屑和鉆井液調(diào)查重金屬含量,同時調(diào)查該地區(qū)部分區(qū)域土壤中有害重金屬含量,為鉆井固廢的無害化治理提供技術(shù)參考[3]。

        1 調(diào) 查

        根據(jù)實驗室條件選擇銅、鋅、鉛、汞、鎘、總鉻、砷等重金屬進行含量調(diào)查。檢測方法和樣品預(yù)處理[4]均采用固廢和土壤相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),所獲得的數(shù)據(jù)與GB15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進行比較,判斷鉆井固廢中重金屬對環(huán)境污染的風(fēng)險。

        1.1 鉆井液調(diào)查

        由于地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性,根據(jù)地質(zhì)情況和不同鉆井施工工藝要求,需要采用不同種類的鉆井液體系,現(xiàn)該地區(qū)所用鉆井液處理劑為60~80種,一口井所用鉆井液處理劑通常達20~30種,每種處理劑重金屬含量不同;現(xiàn)該地區(qū)使用范圍廣、頻率高、用量大的鉆井液體系主要為聚合無固相和聚磺鉆井液體系,以這兩者為調(diào)查對象。調(diào)查的鉆井液體系構(gòu)成見表1。

        表1 調(diào)查的鉆井液體系構(gòu)成

        選擇不同井深段的正鉆井進行鉆井液取樣,為保證樣品質(zhì)量,樣品全部取自循環(huán)罐。本次調(diào)查共采集16個鉆井隊使用的鉆井液樣品。按1000m為一個井深段,對分析數(shù)據(jù)進行平均后,統(tǒng)計結(jié)果見表2。

        表2 各井深段鉆井液中重金屬含量(均值)mg/kg

        根據(jù)表2可知,在聚合無固相體系中未檢出重金屬;在聚磺鉆井液體系中含重金屬,各井深段聚磺鉆井液中檢測出的重金屬含量不同,這可能與施工中采用聚磺鉆井液組成比例有關(guān)。從檢測結(jié)果可知,鉛超過了GB15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》背景值;鎘、鋅、總鉻超過了二級標(biāo)準(zhǔn)[2]。

        1.2 地層中重金屬調(diào)查

        該地區(qū)鉆井平均井深在4000~4300m。鉆井液在鉆井作業(yè)過程中的一個作用是將井中的巖屑攜帶至地面,以便鉆井能順利進行。地層中的重金屬隨鉆井巖屑被帶到地面。本次調(diào)查從地質(zhì)錄井所取的地質(zhì)巖芯或振動篩前鉆井巖屑取得樣品,并以1000m為一個井深段分別調(diào)查,共獲得樣品22個。為保證調(diào)查結(jié)果準(zhǔn)確,對所采集的巖屑樣品進行清洗、烘干處理,排除其他因素,分析結(jié)果見表3。

        表3 各井深段地質(zhì)層位重金屬含量(均值)mg/kg

        從表3結(jié)果可知:所檢測的重金屬大多數(shù)都有檢出,地層中重金屬含量分布不均。其中,鋅遠高于GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》背景值,鎘和總鉻超過二級標(biāo)準(zhǔn)。

        1.3 鉆井固廢調(diào)查

        根據(jù)現(xiàn)場情況,分別對堆沙坑和污水池中的渣泥進行取樣分析。堆沙坑共采集樣品9個,主要是巖屑,對樣品進行清洗和烘干,結(jié)果見表4。

        由于堆沙坑中儲存的巖屑是多個層位的,樣品采取隨機采樣。從表4分析數(shù)據(jù)看,個別井深段與地質(zhì)層位中重金屬有差別。鋅超過GB15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》背景值;鎘和總鉻超過了二級標(biāo)準(zhǔn)。

        表4 各井深段堆沙坑固體廢物重金屬含量(均值)mg/kg

        污水池渣泥采樣10個,污水池中的渣泥由于粒徑較小,僅進行了烘干處理。根據(jù)采樣時鉆井所在井深,確定井深段,并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分類,結(jié)果見表5。

        表5 各井深段污水池渣泥中重金屬含量(均值)mg/kg

        污水池存放的是漏出或廢棄的鉆井液、鉆井過程中的渣泥,以及生產(chǎn)廢水。從表5污水池渣泥重金屬分析結(jié)果看,與GB15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》比較,總鉻、鋅遠高于背景值,接近二級標(biāo)準(zhǔn);鎘超過二級標(biāo)準(zhǔn)。

        1.4 土壤中重金屬含量

        為了解鉆井固體廢物中重金屬含量是否高于區(qū)域土壤中重金屬含量。對所采樣鉆井區(qū)域的土壤進行取樣分析,并按構(gòu)造進行了分類,所取土壤均為旱土。統(tǒng)計分析結(jié)果見表6。

        表6 鉆井區(qū)域土壤中重金屬含量 mg/kg

        表6鉆井區(qū)域土壤中重金屬含量結(jié)果,與GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》比較,總鉻超過了背景值,鋅比較接近背景值;鎘遠高于二級標(biāo)準(zhǔn)。

        1.5 結(jié)果分析

        采用平均值來比較鉆井液、地質(zhì)層位、鉆井固體廢物中的重金屬含量,由于鉆井液體系聚合無固相中不含重金屬,所以不參與比較;土壤中的重金屬也采用平均值,得到反映該地區(qū)表層土壤重金屬含量的均值,見表7。

        表7 各類樣品中重金屬均值比較 mg/kg

        從表7中各類樣品平均值相互比較,以及與GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對比結(jié)果表明:

        聚磺鉆井液重金屬含量相對較高;鎘、鋅、總鉻超過GB15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn);鉛超過背景值;均超過土壤的均值。

        堆沙坑和污水池渣泥中重金屬比較相近,這是因為所采集鉆井固廢樣品來源于正在施工的井,廢棄鉆井液比較少,其組成主要為鉆屑、渣泥和少量鉆井液。

        各類別鋅、鎘、總鉻含量對比見表8。

        表8 各類別鋅、鎘、總鉻含量范圍對比 mg/kg

        2 結(jié) 論

        根據(jù)本次調(diào)查結(jié)果,可知鉆井固廢中重金屬會對環(huán)境會造成影響。鉆屑中的重金屬個別層位約高于土壤,這與區(qū)域地質(zhì)有關(guān)。

        不同類型的鉆井液,其重金屬含量不同[5]。該地區(qū)由于大量采用磺化體系鉆井液,導(dǎo)致鉆井液中重金屬含量均高于土壤。

        因此鉆井固廢中重金屬污染主要由鉆井液造成;鉆井液中重金屬主要污染因子是鋅、鎘、總鉻,這與有關(guān)文獻相吻合[6]。遺棄在現(xiàn)場的鉆井固廢會加重當(dāng)?shù)赝寥乐械闹亟饘傥廴尽K员仨殞︺@井固廢進行無害化處理。在鉆井作業(yè)環(huán)境保護工作中,仍要從源頭做起,嚴控鉆井液的跑、滴、漏和報廢,重視鉆井液的回用,開發(fā)低污染的環(huán)保鉆井液材料,降低鉆井作業(yè)對環(huán)境的污染。

        [1] 孫金蓉.鉆井泥漿中重金屬離子對環(huán)境的污染[J].油氣田環(huán)境保護,1993,3(2):56-62.

        [2] 王蓉沙,鄧皓,謝水祥,等.油氣田廢棄鉆井液對生態(tài)環(huán)境的影響評價研究[J].石油天然氣學(xué)報,2009,31(2): 152-156.

        [3] 桑玉全,馬曉蕾,趙凱.鉆井廢棄泥漿對周圍土壤環(huán)境的影響研究[R].2007中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集(上卷).

        [4] HJ/T299—2007固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法[S].

        [5] 黃海,曲展,周立輝,等.廢棄鉆井液重金屬檢測及其污染性評價[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報,2012,40(5):52-55.

        [6] 邵濤,龔莉娟,汪九新.鉆井廢泥漿中重金屬化學(xué)形態(tài)及潛在生態(tài)效應(yīng)評價[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2007,23(6):78-81.

        (編輯 王薇)

        10.3969/j.issn.1005-3158.2015.03.019

        :1005-3158(2015)03-0057-03

        2014-07-08)

        王榮,1990年畢業(yè)于成都師范專科學(xué)校分析化學(xué)專業(yè),現(xiàn)在中國石油川慶鉆探工程有限公司安全環(huán)保質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院環(huán)境監(jiān)測中心重慶環(huán)境監(jiān)測所從事環(huán)境監(jiān)測管理工作。通信地址:重慶市江北區(qū)大石壩大慶村石油南區(qū),400021

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