井下作业井口溢油残留实验研究

姜旭

摘 要： 为了研究采油井口溢油在土壤等多孔介质的残留特性，搭建了不同粒径砂介质中白油残留实验装置，通过实验结果分析了白油在砂介质中的残留规律。研究表明：在粒径大的砂介质中，白油含量相对较低，粒径小的砂介质对白油具有更强的吸附力;白油在砂介质中的自流性表现较弱，在长时间静沉下，仍然保持高残留度，说明溢油在砂介质中污染影响时间长;经过淋滤之后，砂介质中的白油残留饱和度降低较大，相比于沥渗，淋滤能更好地降低砂介质中白油残留;在砂介质中残留饱和度与砂介质的平均粒径的拟合结果中，残留饱和度与各粒径区间平均粒径呈一元线性相关。该实验结果可为控制采油井口溢油的污染提供数据参考。

关键词： 多于孔介质;土壤;溢油;残留特性;井口

【中图分类号】TE358     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）04-0232-01

石油作为重要的能源之一，是国家经济发展的必要支柱。在石油开采过程中，井口溢油时有发生。溢油在井口附近土壤中不断迁移、扩散与淤积。由于非水相流体自身的物性特征，使溢油很容易在多孔介质缝隙中残留，在经历挥发、淋溶和降解等行为后，在多孔介质的颗粒阻流作用下仍然会有一部分非水相流体残留。同时，溢油能够穿透植被体的保护表皮，在植物细胞和纤维管束中被体液输送，最终从植被的根部转移到植被的叶子和果實中，并不断累积。从而，这些残留非水相流体会给自然环境造成长期的污染。了解溢油在土壤、植被等多孔介质中的残留特性，对防治溢油污染具有重要的意义。

1 实验部分

1.1 实验装置与材料

考虑管道泄漏孔在正下方，实验中多孔介质采用经过细筛的4种粒径区间的砂介质，实验非水相流体采用32#白油，两种物质的理化性质见关系式1和2。多孔介质砂介质的粒径分布还可以用d10、d50和d60表示，其中d10称为有效粒径，d50称为中值粒径，经常用于表示多孔介质中的平均粒径，d60称为控制粒径。用以上三个表征参数还可以求出砂介质的不均匀系数Cu来反映粒径的不均匀程度，在实际工程上常把Cu≤5的砂土称为均粒砂土;Cu>5的颗粒粒径仍不连续，细颗粒含量小于30%;当曲率系数Cc>3.0时，砂土虽然仍不连续，但细颗粒含量小于30%;所以曲率系数Cc=1～3时砂土级配的连续性较好。实验自行设计多孔介质中白油残留实验装置，配合索氏提取器、分析天平、恒温水浴振荡箱等联合使用。

1.2 实验方法

为了了解重力静沉和淋滤对砂介质中白油残留的直接影响，在停止进油的开始时刻对圆筒柱的重量进行测量，得出砂介质持油的初始残留饱和度。

2 结果与讨论

实验结果：小颗粒组成的多孔介质由于孔隙度通常比较小，则持油能力比较强，根据Hong G.E和Marlay M.C的研究发现[13]，多孔介质中汽油的残留饱和度与多孔介质的平均粒径呈线性关系，本文将选用的32#白油与平均粒径的关系也做了线性方程的表达。在经过静沉72h和淋滤之后，多孔介质中白油残留饱和度变化情况。

模拟中，由砂介质中白油的残留情况可以看出，在粒径大的多孔介质中，白油含量相对较低，粒径小的砂介质对白油具有更强的吸附能力。另外，在静止沥渗72小时后，砂介质中白油残留饱和度降低3.4%-5.0%，根据之前挥发特性的研究，白油在常温下基本不挥发，白油在砂介质中的自流性表现弱，在长时间静沉下，仍然保持高残留度，这也说明了井口溢油在砂介质中污染影响时间长的特性。

在经过淋滤之后，砂介质中的白油残留饱和度降低11.2%-15.8%，白油在砂介质中的极限残留饱和度在0.42-0.74之间，相比于72h沥渗的结果，淋滤更能降低砂介质中的白油残留;在砂介质中残留饱和度与砂介质的平均粒径的拟合结果中，残留饱和度与各粒径区间平均粒径呈一元线性相关。

由砂介质中白油的残留情况可以看出，在粒径大的多孔介质中，白油含量相对较低，粒径小的砂介质对白油具有更强的吸附能力。另外，在静止沥渗72小时后，砂介质中白油残留饱和度降低3.4%-5.0%，根据之前挥发特性的研究，白油在常温下基本不发生挥发，白油在砂介质中的自流性表现弱，在长时间静沉下，仍然保持高残留度，这也说明了井口溢油在砂介质中污染影响时间长的特性。

3 结论

白油在砂介质中的自流性表现弱，在长时间静沉下，仍然保持高残留度，说明了井口溢油在砂介质中污染影响时间长的特性;

在经过淋滤之后，砂介质中的白油残留饱和度降低较大，相比于沥渗，淋滤能更好地降低砂介质中白油残留;

在砂介质中残留饱和度与砂介质的平均粒径的拟合结果中，残留饱和度与各粒径区间平均粒径呈一元线性相关。

参考文献

[1] Chevalier L R，Fonte J M.Correlation model to predict residual immiscible organic contaminants in sandy soils[J].Journal of hazardous materials，2000，72（1）： 39-52.