气田采出水的环境风险分析及处置措施研究

张瑛王春艳李容魏丽娟

中国石油长庆油田分公司第二采气厂 陕西 榆林 719000

摘要：气田采出水普遍具有高矿化度的特点，并含有一定量的硫化物、矿物油、金属离子等，意外情况下会对地表水、土壤、植被和地下饮用水造成污染，社会影响大、修复难度大。采取必要的措施加强对气田采出水的管理，可以削减由此带来的各种可能的环境风险，达到保护环境的目的。回注通常是更适合的环境处置方案。而回注的主要环境风险是井筒内腐蚀造成泄漏后的土壤、地下水污染。因此有必要找出相应的环境风险成因，并采取削减措施。

关键词：气田采出水；环境风险；处置措施

前言

气田开采的过程中往往产生大量水，这些水就被称为“气田采出水”，俗称“气田污水”。与可回用于有效注水/注汽的油田采出水不同,气田采出水分为不含醇采出水和含醇采出水两种，不同的采出水有不同的处理工艺。气田采出水的水量小、含盐量高, 气田采出水必须在地面处理后再利用或达标排放，或回注到地下处置。而结合国内气田应用实践发现按照相应的标准、设计、规范和生产需要，回注通常是更适合的处置方案。然而由于生产过程存在污染水体特别是污染地下饮用水的风险，因此有必要找出相应的环境风险成因，并采取削减措施。

1气田采出水的环境风险

天然气开采过程中随气流会携带一部分地层水，由于其矿化度含量一般高达几十万，还含有很多的金属离子、硫化物、矿物油等，按照一般的污水进行生化处理后回用或者外排在技术和经济条件上均存在很大困难。在不污染可利用的地下水的前提下，按照相关的要求，经沉淀、过滤等工艺过程处理达标后回注地层是目前综合考虑各方面因素的最佳措施，在有效控制的情况下，可以最大程度降低对环境的负面影响。

但是由于采出水成分复杂，处理后回注的水质与地表水和地下饮用水存在较大差异，一旦出现意外，存在污染浅层地下饮用水和地表水及地面土壤、植被等的风险，造成的社会影响和环境损害极大，治理和修复过程极其困难。因此需要在各个环节进行充分考虑，采取恰当的措施，控制气田采出水的环境风险。

2气田采出水环境风险成因分析

气田采出水的环境风险主要是污染地下饮用水，其次是污染地表水及地面土壤、植被等。造成这些环境风险的原因主要有以下几方面：

2.1污染地下饮用水的环境风险原因分析

（1）回注位置地质条件不好回注层有裂隙等不利地质条件，圈闭作用差，回注的采出水可能通过裂隙和断层窜入地下饮用水层。例如回注层在侏罗纪直罗组，附近地层刚好有裂隙和作为封隔层的安定组泥岩缺失，回注水就有可能污染作为主要集中饮用水水源的白垩纪洛河组地下水。

（2） 固井质量不合格水泥没有完全封隔井筒与非回注目的层、饮用水层，回注水可能顺井筒外壁窜层。

（3）井筒腐蚀穿孔由于气田采出水腐蚀性强，在封隔器失效、油管腐蚀穿孔等异常情况下极易对套管造成严重腐蚀穿孔，并进入地下饮用水层。

（4）回注的采出水伤害回注层回注水与注入层地下水配伍性不好，形成沉淀或者其它物质堵塞地层孔隙，回注点局部压力升高，造成井口压力升高、回注困难等。

（5）回注层因其它原因被破坏侏罗纪直罗组和延安组的煤炭开采、奥陶纪下统马家沟组的岩盐开采等，均在可选择的回注层位附近或者同层。由于矿权范围重叠，局部可能出现水平距离很近的情况，如果回注水扩散到开采区，可能会引发意外的透水等情况，造成次生环境污染。

2.2污染地表水及地面土壤、植被等的环境风险原因分析

（1）拉运过程失控因拉运车辆交通意外倾覆或人为故意偷排、偷放造成采出水外泄。

（2）转水管线破损因腐蚀、人为外力损伤、穿跨越重点部位缺少套管保护、自然灾害等造成转水管线破损。

2.3其它

主要是采出水回注后流入采气层的风险。对于渗透性与连通性好的裂缝性气藏，因其隔离性差，一旦采出水在气层附近回注后流入采气层，就容易造成大量产水甚至水淹等妨碍生产的情况，也容易因为水量过大增加生产组织的难度和储、运、输、注等各个环节的环境风险。

3气田采出水的环境风险削减措施

3.1回注层选择符合标准

按照《气田水回注方法》的相关要求，注入层具备大空间、无窜层、吸渗强、配伍好等要求。地质结构分析表明，在垂直距离很大而且有致密隔层的情况下，回注层水是不会窜入饮用水层的。隔水性和抗压裂性，保证回注的采出水只在目的层内运移。

3.2表层套管和技术套管深度合理

一开结束后下表层套管，由地表穿越饮用水层、致密隔层，然后进入下一地层，以确保对地下饮用水层的完全隔离；二开到达井底标高完钻后下技术套管至井底。

3.3完工质量合格

固井水泥返至地面；回注井采取防坍塌、防斜、防漏措施；固井完成后，对固井质量进行严格检测。

3.4运行过程管理有效

为防止管线堵塞，所有采出水均按照标准要求经过沉降、去油、过滤等工序进行处理，使回注水具备水质稳定、符合指标、腐蚀轻微、不伤地层的要求，达标后回注。

3.5进行压力变化情况分析

对回注井井口油压、套压数据定期进行分析，出现压力突然下降或者上升的情况应立即查找原因并采取措施。

3.6定期工程测井

定期开展回注井的MIT(多臂成像测井仪) /MTT(磁壁厚测井仪)等检测，了解套管腐蚀、结构、变形、损伤等的情况，以保证回注井在运行过程中的安全性。检测周期可根据情况1-2年一次。

3.7打观察井并定期对水质进行分析

在回注井附近打地下饮用水观察井，定期委托相关资质单位进行检验分析，特别注意数值异常变化的情况。

3.8回注异常时立即采取措施

回注井出现异常时，应立即果断采取更换管柱、下小套管直至按照《废弃井及长停井处置指南》的要求封堵等保证措施。

3.9告知相关方必要的回注井信息

将回注并的井口坐标报安监、环保部门进行备案登记，并向附近区域矿山开采企业告知，签订避让协议，确定一定范围内不得开采，以防透水等造成的次生环境事故。

3.10控制采出水运输过程

加强采出水拉运车辆的管理，通过车辆GPS的路线、时间监控和产水、运输和卸水三个单位的联单、路单等记录的关联，确保采出水运输过程不出现失控。

3.11确保转水管线安全

使用合理的耐腐蚀管材，管线走向避开易水毁、塌方的区域，穿跨越水源区、保护区等重点部位做好套管、水工保护，确保管线埋深符合要求，对转水管线定期进行腐蚀检测，例行巡护。

4结束语

(1) 随着气田不断被开发，气田采出水量也随之增加，而采出水由于成分复杂，气田采出水的有效处理也成为了采气厂绿色开发的一个关键课题，而通过回注无疑是解决采出水的一种有效措施。然而气田采出水回注存在各种各样的环境风险，需要提高管理人员的敏感度，尽可能采取多种措施保证整体过程的万无一失。

(2) 由于回注仍然是目前多数气田最适合的采出水处理方式。因此在对气田采出水环境风险成因进行了详细分析后通过采取相应的控制措施，风险能削减和控制在可接受水平。

(3)天然气开发生产单位在确保为工业生产提供清洁燃料的同时，也能将污染环境的可能性降到最低，更好地保护水资源和地表环境，真正实现气田的绿化开发建设。

参考文献：

[1] 王毅霖,罗臻,史小利,张晓飞,李婷.气田采出水回注环境风险控制措施探讨[J].油气田环境保护.2021（02）:107-111.

[2] 高飞.油田采出水治理措施研究与应用[J].化工设计通讯.2020（03）:56-57.

[3] 杜杰，郭志强，任越飞.气田乳化采出水处理工艺研究及应用[J].内蒙古石油化工，2018（3）:106-109.