陇东油田井场石油类物质自然迁移规律研究

张海玲杨 琴赵 敏

（1.中国石油长庆油田油气工艺研究院；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室）

陇东油田井场石油类物质自然迁移规律研究

张海玲1，2杨 琴1，2赵 敏1，2

（1.中国石油长庆油田油气工艺研究院；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室）

油田开发过程中不可避免有少量原油洒落井场，原油进入土壤会造成和引发不同程度的污染和危害。文章通过对不同年代开发的油井井场土壤剖面进行取样分析，研究了原油在以黄绵土为主的井场土壤中的迁移规律和分布特征，为该地区土壤环境治理提供科学依据。

石油污染；自然迁移；陇东油田；黄绵土

0 引 言

陇东地区土壤主要有黄绵土、黑垆土、新积土等7类，黄绵土分布最广，占全区面积的74.8%［1］，该区域干旱少雨，土壤贫瘠，植被覆盖率低，整体生态环境脆弱，环境承载力有限，对污染较为敏感［2］。石油开采过程中少量原油会洒落于井场土壤中，研究原油在土壤中的迁移特性和空间分布特征，可以为石油开采区域环境保护和污染防治提供技术依据。

1 研究方法

选取陇东地区马岭油田的A油井（1980年开井）、华庆油田的B油井（1998年开井）和西峰油田的西C（2007年开井）的3处井场，取井场土壤样品进行分析，所采样品来自于不同年代开发的油井，分布于陇东油区主要开发区块，具有时间和空间上的代表意义。

1.1 样品采集

在距离井口5，20，40，60 m处开取样剖面，剖面深度1.2 m，沿剖面在0，5，20，50 cm深度取样，分析样品中原油及饱和烃、芳烃、非烃、沥青质及多环芳烃代表物质苯并芘（BaP）含量。

1.2 测试方法

饱和烃、芳烃、非烃、沥青质分析：SY／T 5119—2008《岩石中可溶有机物及原油族组分分析》。原油含量分析：《土壤和固体废弃物监测分析技术》（化学工业出版社）。苯并芘（BaP）分析：SY／T 5119—2008《岩石中可溶有机物及原油族组分分析》和GC-MS联用仪。

2 结果与讨论

2.1 井场土壤中石油类污染物空间分布

油井剖面石油类物质分布变化，横向以距离井口5，20，40，60 m不同距离处，在深度5，20，50 cm样品中检测到石油类物质含量见表1。

表1 井场剖面土壤中原油含量检测 mg／kg

从表1可看出，横向上，原油迁移范围主要集中在40 m内，污染程度与距井口距离成反比，随着距离加长，石油类含量迅速下降，无论是1980年开始投用的采油井A，还是2007年投用的采油井C，水平方向距离井口60 m时，已降至安全水平之下（300 mg／kg）。

纵向上，原油进入土壤后，在降雨、微生物降解、土壤内部毛细作用等影响下，由表层向深层迁移［3］，主要集中在地表之下0～40 cm，在0～5 cm处含量最高。随着深度增加，石油类物质含量迅速降低。但在同一深度距离井口相同距离的地方，华庆井场石油类含量均低于马岭剖面的含量。西峰井场距井口20 m处深20 cm及以下剖面原油含量变化无规律，是因为在该剖面处有1.5 m深的污泥池，池中存放过的原油对土壤产生了影响。

2.2 井场土壤原油中石油类物质分布特征

原油中的石油类主要为饱和烃、芳烃、非烃和沥青类物质，其在原油中质量组成不同，性质差别也较大，故在同一类型的吸附介质（土壤）中其迁移和转化速度不同［4］，分析和研究其在土壤中的分布规律，可提高井场土壤污染治理的针对性。表2是马岭、西峰井场剖面土壤样品的检测值。

表2 马岭、西峰井场剖面土壤样品检测值 mg／kg

从表2可看出，马岭、西峰剖面相对应位置的样品中饱和烃的含量平均约为芳烃含量的4～7倍，原油中不同类型化合物的分布规律在表层富集，随着深度和距离井口距离的增加，含量逐渐降低。距井口20 m处剖面各组分的检测值，饱和烃14.80～723.80 mg／kg；芳烃1.32～164.20 mg／kg；非烃含量为21.32～681.31 mg／kg；沥青含量1.51～1 405.87 mg／kg，比5 m处剖面的含量高。石油类物质含量，富集范围在0～20 cm。表2中西峰井场剖面土壤中石油类含量变化总的趋势与马岭井场一致，但距井口20 m处在20～100 cm富集，是由于在距井口20 m处存在污油池的缘故。

图1是西峰距井口20 m处土壤剖面石油类物质及其各组分与深度的关系，可以看出，从20～100 cm处，最高含量达到66 120 mg／kg，在100 cm处出现第二个峰值56 451 mg／kg，远远高于表层的1 040 mg／kg。

2.3 井场土壤剖面芳香烃分布特征

在西峰、马岭、华庆井场土壤剖面不同深度的样品中均检测到萘、菲、联苯、屈、苯并芘和三芳甾烷等六个系列的芳香烃类物质，但相对峰度略有差异。以西峰井场土壤中苯并芘含量为例，见表3。苯并芘含量0.021～0.792 mg／kg，平均含量为0.296 mg／kg，马岭井场剖面平均含量0.546 mg／kg，华庆井场剖面苯并芘平均含量0.553 mg／kg。苯并芘在土壤中来源广泛，且所测土壤样品中苯并芘含量大部分很低（＜1.0 mg／kg），说明该研究区未受苯并芘污染。

图1 西峰距井口20 m处土壤剖面石油类物质及其各组分与深度的关系

表3 西峰井场土壤剖面土壤苯并芘分析

2.4 井场土壤中原油自然迁移规律研究

以所选取的井场为例，分析原油在以黄绵土为主的土壤中的自然迁移规律。

2.4.1 横向迁移规律

以马岭井场为例，土壤剖面原油横向迁移变化，在水平方向距离井口0，20，40，60 m处，深度为5，20，50 cm的剖面上石油类物质的检测值做横向迁移的变化趋势，如图2所示。

由图2可看出，在5，20 cm处石油类物质的迁移变化符合负指数方程（y＝ae－bx），相关系数均大于0.99，随水平距油井的距离增大石油类含量迅速降低。在50 cm处变化规律不明显，但整体已经降低到安全水平（300 mg／kg）范围之内。

2.4.2 原油纵向迁移规律

依次在距马岭井场5，10，40，60 m处选取土壤剖面的不同深度（0，20，40，60，80，100，120 cm）作石油类物质浓度与土壤深度的关系，如图3所示。

图2 马岭井场横向上深度5，20，50 cm处石油类物质横向迁移特征曲线

井场表层石油类浓度达1 000～100 000 mg／kg，5 cm深处剖面石油类物质表层最大值18 567.22 mg／kg，此后向深层逐层递减，20 cm处为2 206 mg／kg，50～100 cm处平均约110 mg／kg，其深度与石油类浓度拟合的负指数方程为：

式中，y为石油类物质浓度，x为土层深度。图3纵向上四个典型剖面上石油类物质浓度与其土壤深度均满足负指数方程。前三个剖面相关系数R均在0.9以上，第四个剖面相关性不太明显，但整体水平随着土层深度的增加而减小。

华庆油井10 m处土壤剖面不同深度（0，20，40，60，80，100，120 cm）石油类浓度与深度关系（亦满足负指数方程）如图4所示，得知石油开采量的多少与土壤受污染的程度呈正相关。

图3 马岭剖面石油类物质与土层深度的关系

图4 华庆油井10 m处土壤剖面石油类浓度与深度关系

西峰井场10，40 m处石油类变化不规律，以距离井口10 m处为例，该处土壤剖面的石油类含量低于马岭与华庆油田井场相对应处的含量，虽然该处有4口油井，但其开采时间为2007年，而马岭处为1980年，华庆处为1998年，由此可知，土壤受污染的程度与石油开采时间的长短也呈正相关。

3 结 论

◆井口周围的石油类物质含量与油井开采时间和井场油井数量呈正相关，开采年限越长，含量越高；油井数越多，污染物含量也越高。

◆原油在横向上主要集中在距井口40 m范围内，其中距油井0～10 m含量最高，随着水平距离的增大而减少，在40 m之外降低到安全水平之内。整体上石油类物质浓度与水平距离符合负指数关系，相关系数在0.9以上。

◆纵向上原油主要集中在0～40 cm内，表层0～5 cm深度内含量最高，沿土层深度按负指数规律（R＞0.9）迅速降低，到50 cm深度基本降至安全水平以下。

◆井场土壤剖面样品中饱和烃的含量平均约为芳烃含量的4～7倍，饱和烃、芳烃在土壤中的分布趋势与石油污染物在土壤中的分布趋势一致。

［1］ 耿春香，路帅.西北地区土壤中石油类污染物的垂直渗透规律［J］.环境污染与防治，2003（1）：61-62.

［2］ 何其华，何永华，包维楷.干旱半干旱区山地土壤水分动态变化［J］.山地学报，2003，21（2）：149-156.

［3］ 薛强，梁冰，刘晓丽.有机污染物在土壤中迁移转化的研究进展［J］.土壤与环境，2002，11（1）：90-93.

［4］ 李晓华，许嘉琳，王华东.污染土壤环境中石油组分迁移特征研究［J］.中国环境科学，1998，18（增刊）：54-58.

1005-3158（2014）06-0007-04

2012-12-28）

（编辑 王蕊）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.06.003

张海玲，2006年毕业于中国石油大学（北京）资源与信息学院环境科学专业，硕士，现在中国石油长庆油田公司油气工艺研究院从事油气田安全环保技术研究工作。通信地址：陕西省西安市未央区明光路长庆油田油气工艺研究院，710018