国内外油田地下灌注环境保护管理剖析

闫伦江 陈昌照 唐丹

（中国石油安全环保技术研究院）

国内外油田地下灌注环境保护管理剖析

闫伦江 陈昌照 唐丹

（中国石油安全环保技术研究院）

地下灌注是采油废水的一种重要处理处置方法，目前国内针对地下灌注的法律法规和标准尚处于空白状态，文章较为详细地说明了美国和加拿大在水污染、地下灌注、有害固体废物处置方面的法律法规要求，简要介绍了欧盟和英国对地下灌注的环保管理。在调研国内关于地下灌注相关法律法规现状及标准研究的基础上，指出应从环境污染防治和环境风险防控角度制定相关政策和标准、规范，提出我国在油田回注回灌法律法规和标准制定方面的建议。

油田；地下灌注；环境保护；法律法规

0 引 言

地下灌注（Underground Injection，UI）是指通过井将液体污染物（或灌注液）注入深部地下多孔岩石的污染物处置技术，即利用深层地质环境处理污染物的一种方式［1］。美国环保局（EPA）的《地下灌注控制》法规根据处置的对象不同将地下灌注井分为六类，其中与石油开采业相关的是第Ⅱ类井：采油废水（可能掺合水溶性高分子聚合物）回注到油气藏储层，或回灌到枯竭油气储层，即采油污水回注（Produced Water Re-Injection，PWRI）。

美国于1974年开始地下灌注应用［1］，曾多次出现地下灌注项目引起环境污染事故。据美国权威杂志发表的研究结果表明：在地下灌注项目周围，越来越多地壳稳定地区发生的地震，与能源行业通过采取水力压裂开采天然气，或将采油废水回注以提高出油产量有关。地下灌注存在一定的风险，尤其在危及地下饮用水安全和诱发地震方面。也有越来越多的科学家和民众对这种废物处置的方式表示怀疑。

我国原国家环保总局于2005年开展了《工业废液地下灌注技术示范和环境监督管理的应用和研究》，研究表明综合安全性、经济性等因素，地下灌注是现有废水处理中经济效益最好，安全系数最高的技术方法（一级灌注井的废物泄漏风险小于百万分之一），对化学工业废液进行深井处理“几乎比其他所有的处理方式都要安全”［2］。但地下灌注处理的污染可能通过断层、盖层、井壁泄漏扩散到其他地层或地表，在泄漏污染物超过环境容量的情况下，将造成地下饮用水污染、浅地表生态环境破坏等情况。因此为兼顾我国工业发展需要和生态环境保护，国家推出关于地下灌注的法律法规和系列标准迫在眉睫。

1 国外地下灌注的环保管理现状

发达国家油田开发等工业的发展起步较早，发展程度较高，其面临处置的污染物种类和数量也较为庞大，对环境保护的重视程度高，地下灌注的法律法规较健全。其中，加拿大、美国、欧盟的地下灌注法律法规相对我国完善得多。

1．1美国

美国实行通过成文法确立行为准则，由政府依法实行行政管制，美国没有专门制定直接适用于地下灌注废弃物污染控制领域的联邦法律。目前，与地下灌注环境管理最为密切的美国联邦立法主要是《联邦水污染控制法》、《安全饮用水法》，同时还有《地下灌注控制》等法规。

1．1．1《联邦水污染控制法》

美国国会1948年通过了《联邦水污染控制法》，1972年国会通过了《联邦水污染控制法修正案》，成为水污染治理的重要法案，制定的国家政策包括：①禁止以有害数量排放有毒污染物；②对公共废物处理厂的建设提供联邦财政支持；③开发并实施区域废物处理管理计划，以保证对各州污染源的有效控制；④努力从事主要研究及示范工作，开发消除污染物排放到适航水域、毗邻区域及海洋的必要技术。

1977年美国以名为《清洁水法》的修正案对《联邦水污染控制法修正案》再次修订，成为控制美国污水排放的基本法规。《清洁水法》授予美国联邦环保局建立工业污水排放的标准，并规定“任何人，除非根据该法获得污水排放的许可证，不得从点污染源向外排放污水。”

1．1．2《安全饮用水法》

美国于1974年通过了《安全饮用水法》（后于1986年和1996年进行过两次修改）。该法通过对包含地下水源在内的公共饮用水供水系统进行规范管理，确保公众的健康。主要包括四个方面的内容：第一，保护饮用水，在《国家初级饮用水条例》和《国家二级饮用水条例》中规定了初级饮用水和二级饮用水中的各种污染物的最高水平，规定了饮用水质标准的变异和豁免以及水质标准的适用对象和执行；第二，保护地下水源，其中包括地下灌注控制和单一含水岩层保护两方面；第三，对水源保护区的规定；第四，有关紧急情况下联邦的紧急处置权。

值得注意的是，《安全饮用水法》对联邦地下灌注控制计划和程序也作出了规定，确立了环保局在地下灌注管理和政策制定方面的主管地位，并允许联邦环保局通过向各州授权，建立起联邦和州之间的执行责任分配关系。可以说《安全饮用水法》为地下灌注废弃物技术的污染控制奠定了法律基础。

1．1．3《地下灌注控制》

1980年，美国环保局制定了《地下灌注控制》，该法规要求隔离灌注液和地下饮用水源，并制定技术标准和实施细则保证地下灌注的安全，同时公布各州的灌注井应当具备的最低标准。

地下灌注控制计划规定，在地表之下、用于排放流体的任何钻井、挖井、槽或洞都是地下灌注井。因此，地下灌注井不仅包括10万多个技术上复杂、需要高度监控的深井，这些井最多能将流体灌注到地表下3 000 m深处的隔离岩层，还包括数目更多的排污系统，如化粪池、雨水道等地下1 m左右的水处理系统。

美国环保局根据被灌注流体的性质将地下灌注井分为六类。据其2010年对全美原有五类灌注井（不包含第Ⅵ类井）分布的统计，共有684 218个灌注井（场地），其中I类井650口（包括危险性废物井113口和非危险性废物井537口），Ⅱ类井150 851口，Ⅲ类场地141个、井21 368口，Ⅳ类场地24个，V类井511 184口。据统计，全美灌注地下的废液量超过28．4亿m3／a，其中有近3 400万m3为危险废料，占地面处置危险性液体废料总量60%左右。

地下灌注控制计划规定了灌注井必须达到的标准。由于前三类灌注井中可能处置有害流体，因此环保局对之严格监控，如地点必须选在没有断层的地方；流体的灌注深度必须在不含饮用水源的岩层之下；灌注井的设计方案和建造工艺必须确保任何流体在灌注过程中不会渗透到地下饮用水源中。例如，如果要在第Ⅰ类灌注井内处置有害废弃流体，井主必须证明这些流体永远不会回到地表，或至少在1万年内不会影响地下饮用水资源，灌注深度至少得在1 200 m以下。在建造完工前，需要检测其完整性，此后每隔5年重新检测一次，对于灌注有害流体的井则需更加频繁地检测。

第Ⅴ类灌注井数量最大，建造技术要求较低，但因距地表较浅，灌注的流体可以渗入很浅的蓄水层，对此美国环保局主要要求对废弃流体进行监控，确保地下水中不混入有害物质。

美国环保局认为，地下灌注控制计划规定了技术和管理标准，对保护美国的饮用水资源起到了积极作用。美国所有地下灌注井的建造都需要得到政府许可。采用地下灌注的公司必须获得所在州环保部门或美国环保局的运营许可证。许可证要求提供深井年度运行报告和美国环保局的审计报告。其他监督措施包括：企业必须自行监测和定期报告、政府抽查、企业和环保局现场共同监测、企业上报监测计划、公众听证会或公开发布。许可证还明确规定，使用者在封井后继续承担风险和义务。使用者要交纳保证金或保险。

1．1．4《有害及固体废物处理修正案》

1984年，美国国会通过了《有害及固体废物处理修正案》，规定除非环保局能够确定陆地处理有害废物的方法不会对人体健康和环境造成任何负面影响，否则禁止在陆地处理有害废物，包括采用地下灌注的方法。

1985年，美国环保局向国会提交《对有害废物实施灌注处理的报告》，报告列入了有害废液灌注深井的目录。1988年，为了执行《有害及固体废物处理修正案》，环保局发布“无转移可能豁免计划”，联邦上诉法院裁定，允许美国环保局继续对地下灌注适用“无转移可能豁免计划”，该法规要求企业在实施深井灌注时，必须提供“无转移”示范证明，确保在1万年内，所灌注液体的有害成分不会从灌注区发生转移，或者当有害废料离开灌注区时，已经不再含有有害成分。

1．2加拿大

加拿大涉及到地下灌注的法律法规主要出现在两类文件中：一是联邦法律中与污染控制相关的条文，二是与地下灌注相关行业的法规标准。

1．2．1《加拿大环境保护法》

《加拿大环境保护法》是加拿大主要的防治污染行为的联邦法令，该法提供了加拿大防治污染工作的一些法律依据。污染防治的范围包括与地下灌注相关的地层及地下水。如：要求环保局颁布有毒物质名录并做出污染预防计划；政府对使用和排放（含地下灌注）有毒物质、污染物质和废弃物进行控制和管理；对造成环境重大损害的，如政府未能实施本法，公民有权提起诉讼；经加拿大政府许可，追究与有毒物质、污染物质和废弃物质相关的使用者和生产者的责任，并采用“污染者付费”的原则等。

1．2．2《西北地区水法》

加拿大地下废物处置主要分布在西部地区，为防治地下水污染，《西北地区水法（Northwest Territories Waters Act）》对包含地下灌注在内的废物处置进行了规定，要求任何人在没有许可证或授权的情况下，不能在加拿大水法规定的水管理区域内进行废物处置，也不准在可能流入管理区域内的水体中进行废物处置。

1．2．3《石油与天然气钻探与生产条例》

在《加拿大石油与天然气作业法（Canada Oil and Gas Operations Act）》将“灌注天然气、空气、水和其他物质到地层中的井”与常规的勘探开发井进行了区分后，由国土土地法授权颁布的《石油与天然气钻探与生产条例（Canada Oil and Gas Drilling and Production Regulations）》中第49条中对地下灌注进行了详细的规定，包括灌注需要向环保部进行申请，申请内容含灌注井及地层详细信息、流体性质与来源，灌注应防止泄漏且不会影响到其他地层等。地下灌注还必须符合《石油与天然气钻探与生产条例》第23条之规定：对于危险的化学物质、废物和废弃油等要以不对安全和环境造成危害的方式处置。

1．2．4《西北地区水域管理条例》

《西北地区水域管理条例（Northwest Territories Waters Regulations）》规定在石油天然气行业中的废物处置需要采用许可证制度。

国家能源局与西北地区水资源委员会达成关于井下灌注的谅解备忘录，依据《加拿大石油与天然气作业法》，井下灌注的物质为石油与天然气业务相关的流体，包括但不仅限于：生产水、含钻屑和岩屑的流体、钻井液、完井液和修井液等。

总的来说，加拿大关于石油与天然气行业钻井废弃物的处置主要是通过污水池（坑）管理和向外运输至专门的处理厂进行处置（以西北地区为例，2009年1月—2011年6月，共有4口勘探井和10口开发井进行了废物处置，其中3口勘探井是将钻井废弃物运输至位于不列颠哥伦比亚省的批准处置场进行处置，另一口勘探井的部分钻井废弃物是在一个污水池（坑）里进行处置，部分运输至阿尔伯达省的批准处置场所进行处置；而10口开发井中的6口是用污水池（坑）处置钻井废弃物的，另4口开发井的钻井废弃物是运输至阿尔伯达省批准的处置场所进行处置），在加拿大司法管辖内，虽然允许向地下灌注钻井废弃物，但是在监管方面还存在很多环节没有得到解决，监管也存在重复的问题。因此有些机构或委员会希望修订条例或标准，并确定相应的监管和环境评价方法，以此增加地下灌注的可行性，从而利用地下灌注逐步替代污水渗坑和钻井废弃物运输等处理方式。

1．3欧洲地区

1．3．1欧盟第2000／60／EC指令

欧盟2004年颁布了第2004／35／EC号指令，主要是针对土壤污染防治方面的，规定了土壤污染损害的预防和治理，但是该指令中明确规定地下灌注需要许可证。许可证的授权和登记是根据欧盟第2000／60／EC指令进行的。

欧盟第2000／60／EC指令规定禁止将污染物排放到地层中，但在某些有明确条件限制的情况下，地下灌注是可以取得许可证的，如地热开发、勘探开发废物往开采层回注、地下储油／储气库等。

1．3．2英国《1990年环境保护法案》

《1990年环境保护法案》主要分为四部分，其中第一部分是综合污染控制（IPC），目前已经由综合污染预防和控制（IPPC）所取代，此部分主要针对各种工业部门的各个环节可能出现的污染问题，进行污染控制和预防，对地下灌注的环境控制总要求在这部分体现。

1．3．3英国《陆上石油与天然气勘探技术指导》

《陆上石油与天然气勘探技术指导》在环境保护方面规定勘探活动需要符合环境许可规章，取得相关的环境许可证。许可证的类型取决于所使用的方法和作业的地质背景。此外，针对地下灌注这类活动，需要一个专门的关于废物处置的许可证，可以处置的钻井废物包括：钻屑、废钻井泥浆、钻液、返排液、废气和其他留在地下的废物等。

2 国内地下灌注环境保护的管理现状

由于通过地下灌注技术处置废水污染物的技术和方法在我国尚未成熟，尽管目前已经有少数地方和企业进行过有益的尝试，但现行法规和标准在地下灌注技术处置废水污染物行为的控制方面，总体上还处于原则性和模糊性状态。

目前，我国并没有针对深井灌注的专门立法，现阶段我国对深井灌注的法律控制主要体现在两个方面：第一，我国环境保护基本法所确立的一些基本的法律原则和制度；第二，环境影响评价、水污染防治、矿产资源法、水资源、地质灾害防治等环境保护单行法律法规中所包含的一些与深井灌注相关的法律规定。

2．1国内地下灌注相关法律法规

2．1．1《环境保护法》

我国1989年《环境保护法》所确立的基本法律原则和制度，为我国环境保护领域的法制建设和完善确立了基本的框架。环境保护基本法所确立的基本法律原则和制度是我国环境保护立法的一般性规定，是在环境保护工作开展过程中都必须予以遵守的。

深井灌注是随着环境保护工作的深入开展和技术进步而出现的新问题，虽然目前对该问题还没有专门的针对性的法律规定，但对它的规范和调整无疑需要将其纳入环境法基本法律原则和制度所确立的法律框架之中，今后针对深井灌注技术所进行的专门性立法更多地应表现为对环境法基本法律原则和制度的细化和具体化。

2．1．2相关单行法律

目前，在我国的环境立法中虽然没有针对深井灌注的专门性规定，但在环境保护单行法律法规中所包含的一些规定，在实际上与深井灌注问题却有着很强的相关性。

◆《环境影响评价法》的规定 对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响应当进行环境影响评价。据此原则性规定，应当把深井灌注工程作为建设项目，在实施前进行充分的环境影响评价，对可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，并进行跟踪监测。

◆《固体废物污染环境防治法》的规定 国家对固体废物污染环境的防治，实行减少固体废物的产生量和危害性、充分合理利用固体废物和无害化处置固体废物的原则，促进清洁生产和循环经济发展，并且该法还鼓励、支持集中处置固体废物并促进相关产业的发展，促进固体废物的无害化处置，实行污染者责任原则。该法还要求加强对处置固体废物的设施、设备和场所的管理和维护，建设工业固体废物集中贮存、处置的设施、场所。

◆《水污染防治法》中的有关规定 《水污染防治法》中设有“防止地下水污染”一章，该章中对利用隔离地层输送、存储有毒废液和污染物以及地下勘探和采矿活动在防止地下水污染方面的有关规定，部分适用于对深井灌注行为的规范。实际上，可能对地下水源造成污染，是深井灌注技术的主要风险所在。

◆《矿产资源法》中的有关规定 深井灌注技术最早起源于矿产资源开采中的深井作业，到目前为止依然和各种地下的矿产资源开发利用活动有着密切的联系。《矿产资源法》第三十二条规定：“开采矿产资源，必须遵守有关环境保护的法律规定，防止污染环境。”这一规定，实际上为深井灌注技术运行中防止环境污染的义务提供了可供参考的法律依据。

2．2国内地下灌注标准研究工作

目前国内关于油田地下回注回灌的研究，主要着眼于采油污水回注时如何不影响地层孔隙度、渗透率，降低对井的腐蚀等，如SY／T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》，未见从环境保护和环境风险角度提出的要求或标准。

张霞［3］研究了高尚堡油田沿用的SY／T 5329—2012行业标准中，平均腐蚀率、设备腐蚀等与地层伤害的关系，灌注水中悬浮固体含量、粒径、含油量和硫酸盐还原菌对储层的伤害。陈龙花［4］研究了江汉石油管理局执行的石油天然气行业标准SY／T 5329—2012和江汉石油管理局企业标准中，悬浮固体含量、粒径中值、含油量、铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌、平均腐蚀率、平均结垢率和总矿化度等指标的实验方法。并按照SY／T 5358—2002《储层敏感性流动实验评价方法》进行了水敏性试验，确定各注水区块的临界矿化度值，以保证油层注水后不产生水化膨胀。荣林柏等［5］根据石油行业标准SY／T 5329—2012和江汉油田企业标准，结合江汉油区各油藏区块的水质指标以及多年积累的注水经验，提出松滋油田灌注水水质标准。刘亚军［6］根据SY／T 5329—2012，结合长春岭油田的实际情况，进行了大量的实验研究，研究了灌注水质对油田开发效果的影响。

随着国家对地下环境的管理越来越严格，需要石油行业提出一套从环境保护和环境风险角度的地下灌注要求或标准。

3 国内立法和标准制定的建议

根据对国外地下灌注法律法规和标准的调研情况，结合中国现阶段地下灌注的发展现状，对此类项目的法律法规和标准的制定提出以下建议：

◆充分调研国外针对地下灌注项目的法律、规范、许可程序和环境保护做法，分析其与我国国情的适应性，开展类比分析，针对目前实施的地下灌注项目制定环境保护技术要求，预防和降低污染物造成不良后果的风险。

◆目前《环境保护法》已通过了十二届全国人大常委会第八次会议表决，新法将于2015年1月1日施行，其中明文规定了“严禁通过暗管、渗井、渗坑、灌注或者篡改、伪造监测数据，或者不正常运行防治污染设施等逃避监管的方式违法排放污染物”。建议以此规定为依据，在具体法律法规中，制定地下灌注项目的环境保护的实施细则和管理办法。

国内油田执行的地下灌注标准，多是从生产角度考虑而制定的，并没有从环境污染防治角度提出相关的政策和标准。鉴于我国油田存在油田污水往储层回注驱采和往其他水层回灌的实际现状，为了提前防控和降低污染风险，建议尽快出台针对此类行为的污染防治技术相关政策及系列标准、规范。

［1］ 王晓华，于景琦，陈宏坤，等．美国工业废液地下灌注与控制技术介绍［J］．油气田环境保护，2007，17（3）：41-44．

［2］ Clark J．灌注井工程［C］／／中美地下灌注与监控技术研讨会专家报告集．北京：国家环保总局，2004．

［3］ 张霞．高尚堡油田灌注水水质标准实验研究［J］．中国石油和化工标准与质量，2012（10）：234．

［4］ 陈龙花．江汉油区灌注水水质标准控制指标评价和优选［J］．江汉石油职工大学学报，2006（6）：36-39．

［5］ 荣林柏，肖兵．松滋油田注水配伍性及注水水质标准研究［J］．江汉石油职工大学学报，2010（6）：11-15．

［6］ 刘亚军．长春岭油田灌注水水质标准的确定［J］．石油地质与工程，2010（9）：110-112．

1005-3158（2014）04-0001-04

2014-04-08）

（编辑 王薇）

10．3969／j．issn．1005-3158．2014．04．001

闫伦江，1986年毕业于沈阳建筑工程学院，教授级高级工程师，现任中国石油安全环保技术研究院副院长。通信地址：北京市昌平区沙河镇中国石油创新基地A座，102206