大慶油田埋地管道對水文的影響分析

蒼隋鑫

(大慶水文局，黑龍江大慶163316)

大慶油田埋地管道對水文的影響分析

蒼隋鑫

(大慶水文局，黑龍江大慶163316)

大慶油田是我國第一大油田。大慶油田的開采開發和原油的后續加工運輸都是需要大量用水，經過長期開采后，加之大慶地區蒸發量比較大，地下水的補給遠遠比不上抽取的速度，造成地下水位難以保持穩定狀態，形成了逐漸向深處取地下水補充油田用水的需要，以至形成地下水降落漏斗，引起地下水文發生明顯下降。文章針對大慶油田的特點以及地下埋地管道的特點，調查搜集整理并分析了油田水文的相關資料，為油田的可持續健康發展提供依據。

水文;大慶油田;降落漏斗;埋地管道

1 大慶油田水文氣象特征

大慶油田是我國第一大油田，地處中緯度歐亞大陸東岸，屬中溫帶半濕潤季風氣候區，四季冷暖分明。春季多風少雨，夏季雨熱同期，秋季晴朗氣爽，冬季寒冷干燥。年平均氣溫3.2℃，最高氣溫出現在7月份，平均氣溫22.8℃，極端最高氣溫37.4℃;最低氣溫出現在1月份，平均氣溫-19.6℃，極端最低氣溫-37.7℃。年平均日照時間數為2 826 h，多年平均無霜期為140 d，年平均風速3.9 m/s，每年11月初開始封凍，至次年四月份開始解凍，最大凍土深度為2.30 m。

1.1 大慶油田水文現狀

大慶油田的開采開發和原油的后續加工運輸都是需要大量用水，經過長期開采后，加之大慶地區蒸發量比較大，見表1，地下水的補給遠遠比不上抽取的速度，造成地下水位難以保持穩定狀態，形成了逐漸向深處取地下水補充油田用水的需要，以至形成地下水降落漏斗，見表2。引起地下水文發生明顯下降［1］:造成地面沉降、塌陷，使得大慶這座城市一部分已經懸空;湖泊濕地水量減少并干涸;影響植被生長，造成水土流失，嚴重的情況下可能會危及到油田的正常生產。大慶周邊地區地下水等水位線呈同心圓狀，見圖1。

圖1 大慶油田及周邊地區水文圖

近年來，大慶油田加大了地下水資源開發利用保護力度，大量開發利用地表水資源，減少了對地下水的開采，使地下水水位持續回升，2000年地下水超采區面積201.14 km2，2003年地下水超采區面積110.41 km2，2005年超采區消失。

1.2 大慶油田水文特征

大慶油田整體水文特征主要呈現為閉流區特征。地勢平坦地表河流不多，湖泊沼澤濕地星羅棋布［2］。

1.2.1 大慶地下水的補給

大慶主要是大氣降水、地表水體入滲補給潛水。承壓水通過越流和地下徑流補給，其中大氣降水入滲，是最主要的補給方式;其次為湖泊、渠系等地表水體入滲［3］。

大慶年平均降水量偏底，見表3，加上地處高緯度地帶，具有汛期短，光照長，蒸發大，河流補給少等特點(見表4～表7)。

表1 大慶某年份平均水面蒸發量表

表2 大慶油田地下水開采統計表

表3 大慶地區平均年降水量統計

表4 流經大慶油田主要河流水文信息

表5 2011年東北地區水資源量

表6 2011年東北地區供水量和用水量

表7 2011年黑龍江省供水量和用水量

1.2.2 大慶地下水的徑流

根據松遼盆地北部區域水文地質條件的研究表明，大慶油田所處松遼盆地內的地下水徑流方向主要受地質構造和地貌地形條件的影響，即由山前高平原向中部低平原匯流［4］。

1.2.3 地下水的排泄

大慶油田地下水的排泄主要有3種類型，即蒸發排泄、側向徑流排泄、人工開采。

1.2.3.1 潛水蒸發排泄

大慶地區處于半干旱季風氣候區，由于氣候干燥，尤其是在多風少雨的春末初夏，降水量小蒸發強度大，因此蒸發是潛水的主要排泄方式。

1.2.3.2 側向徑流排泄

大慶地區地下水通過同一含水層徑流，流出區域外。

1.2.3.3 人工開采

人工開采是大慶地區主要的地下水排泄方式。地下水人工開采主要集中于大慶長垣背斜兩側地區，位于市區西部。

泰康組孔隙承壓水各主要含水體(段)呈無規則分布，補給條件差、補給來源尚不清楚;各主要含水體(段)間水力聯系微弱，地下水徑流滯緩，水循環交替作用緩慢，目前維持地下水開采的主要是豐富的彈性釋水量。

2 埋地管道對水文影響的分析

大慶原油主要特點是“高凝，高黏，高蠟”特性，原油在零上28℃凝固，68℃達到可遠距離輸送的最低溫度要求，所以原油都是經過沿途不斷加熱進行管道輸送。

大慶還處于高緯帶區，河流湖泊濕地交錯，自然地理環境復雜，生態環境比較脆弱，地下水文情況復雜多變。本段主要分析管道在敷設過程中對水文的一次性影響以及在以后運行中對水文的長期影響［5］。

2.1 管道施工對水文的影響

在管道敷設施工過程中，容易引起原始地貌和原始生態環境的破壞，從而影響到水文的變化。為最大程度減小施工對沿線水文的影響，施工期盡量減少對沿線內生態環境的破壞，尤其是在管道與河流交叉時，需要采用水平定向鉆方案進行河流穿越施工。

在施工過程中將導致水流中泥沙含量增多，影響河流水質、功能、水生生物等，破壞原始水生態系統的平衡;河流穿越等對周圍環境影響最大，主要是由于當河床下降時，河床下面的管道有可能懸空裸露，對河流的水溫有影響從而引起水文評估不準確，比如結冰期改變等現象［6］。

2.2 管道運營對水文的影響

大慶油田現有油水井近10萬口，地下遍布著大大小小的埋地管道，這樣密集的管道容易給油田造成地下水截留、填洼、下滲的損失水量很少，容易造成徑流系數和集流速度增大，城市地表徑流量大為增加。在管道營運期間主要是對生態環境影響，造成常年自然地理環境的變化。因為在輸送途中，熱量不斷向周圍介質釋放，造成局部地表溫度常年升高，導致埋地管道地表熱量發生改變，和地表涵養水等的變化，影響生態環境使得地下水收支平衡遭到破壞。冬季造成積雪融化，容易形成動物棲息和聚集區，進而影響到沿線的植被覆蓋;夏季造成流域土質比較疏松，易發生水土流失，濕陷等地質災害，影響區域生態環境的可持續發展，造成使得河流含沙量較大，甚至造成地面沉降的危害，對管道的安全運行產生影響。

2.3 地下水開采情況分析

地下水資源為可更新資源，可開采利用的水量主要是當年或一定水文周期內地下水的補給量。為了保證長期穩定的油田供水，大慶油田相繼建成了46座地下水源以方便油田生產用水，這是大慶地下水位下降的主要原因。

大慶2010年實際用水總量為75088.85×104t/a。其中利用地表水資源量為 60124.04×104t/a、地下水資源量11364.81×104t/a、其他水源3600.00×104t/a。

2.3.1 現狀用水水量

大慶油田地下水開采量逐年遞增，經地質勘探部門調查，從圖2中可以看出，大慶地下已經形成了兩大塊漏斗區，油田西部形成了方圓1 400 km2的漏斗區，東部則形成一個方圓1 300 km2的漏斗區，幾近覆蓋整個大慶市，并波及到與大慶相鄰的周邊市縣。漏斗中心水位降深超過50 m，據不完全統計，因多年采油和不合理開發地下水已使大慶市及周邊地區地下水水位平均下降近20 m。

如果漏斗區擴大，引起地層礦化度、硬度提高，給鉆探帶來很大麻煩;過度開采地下水也使大慶及周邊地區的生態系統遭到嚴重破壞地質災害威脅大慶。

近年來，大慶市加大了地下水資源開發利用保護力度，大量開發利用地表水資源，減少了對地下水的開采，使地下水水位持續回升。

圖2 大慶油田水位降落漏斗剖面圖

2.3.2 可開采地下水量

大慶市多年平均地下水資源量為28782×104t/a，多年平均總補給量29034×104t/a，多年平均地下水可開采量為24679×104t/a。

眾多的地下水井保證了大慶油田原油的持續高產穩產。大慶第一口地下水井西水源常年保持著6萬m3/d的供水量。

為了能夠更好更科學的利用好大慶地下水資源，現在主要是考開采淺層地下水為主，在技術可行的情況下，避免會造成地下水位持續下降、水質惡化、地面沉降等環境地質問題和不對生態環境造成不良影響的情況下，允許從地下含水層中取出的最大水量。以現有地下水資源，根據可開采條件，在多年平均地下水總補給量的基礎上，確定出可開采地下水量。開采系數法主要考慮到含水層巖性及厚度、單井出水量、地下水動態、開采程度等進行綜合分析而確定。因此開采系數確定為0.80。可開采量計算公式為:

式中:Q可開為自然年可開采總量，104t/a;ρ可開為開采系數，大慶地區可按照平原條件取0.80;扣除天然消耗量，淺層地下水補給量和消耗量是在地下水的交替轉換過程中形成的，且隨著自然和人為因素的影響，地下水各均衡項在不斷的變化中。充分發揮地下水庫的多年調節作用，盡最大可能的把地下水資源提取出來，物盡其用是水資源管理的目的。

但是，受水文地質條件的限制和大自然平衡的需要，必定有一部分水量被消耗掉，地下水資源量扣除天然凈消耗量即為地下水的可開采量。

天然凈消耗量包括潛水蒸發量、河道排泄量、地下水溢出量和由于下部承壓水開采而形成的向下越流排出量等。

將現狀條件下的多年平均地下水總補給量扣除天然消耗量，即可得到大慶地區多年平均地下水可開采量。

3 提高水文測報水平，為油田健康發展做出應有貢獻

為了能夠讓埋地管道更好的為油田服務，并且更合理利用大慶油田水資源，對地下水開采程度低，開發潛力大，應增加地下水的開采量;同時充分利用地表水利工程，開發利用地表水。既節約水源又保護水環境為油田保持健康有效發展提供服務。

目前，在大慶的主要河流中都已建設雨量站，水情基礎數據庫完善，可以進行大慶地區地表水資料實時整編，肇源灌區用水監測，汛期工作順利開展等各種水文相關工作。

由于油田的開采以及后續開發加工過程中都需要消耗大量的水資源，這對大慶水文工作者是一個新的挑戰，需要不斷拓寬服務領域，加強水資源的水量、水質監測工作，提高監測水平和質量，完善水資源監測網絡建設，加強油區斷面、重要取水和退水口水量、水質統一監測工作，加強對地面沉降、鹽堿化等問題的觀測和研究，為水資源科學配置、調度、管理和保護提供決策依據。

同時，認真做好洪水影響評價和水利建設項目環境影響評價，開展重點建設項目水資源和防洪論證工作，為大慶油田的健康發展提供優質服務。

［1］陳正言，宮明達.大慶油田湖泊濕地景觀生態設計探討［J］.油氣田環境保護，2006，16(03):55-58.

［2］劉大平，劉成玉.大慶油田石油開采對水文地質環境的影響及應因對策［J］.東北師大學報:自然科學版，2012，44(03):136-141.

［3］田曉川，古文革，白春云，等.大慶油田污水處理系統存在問題及技術措施［J］.石油規劃設計，2008，19(05):10-12，32.

［4］陳興娟，莫麗，崔江峰.大慶油田第四系泰康組地下水水質分析及評價［J］.黑龍江水利科技，2010，38(05):44-45.

［5］劉凱，馬麗敏，陳志東，鄒德福.埋地管道的腐蝕與防護綜述［J］.管道技術與設備，2007(04):36-38.

［6］馬貴陽，劉曉國，鄭平.埋地管道周圍土壤水熱耦合溫度場的數值模擬［J］.遼寧石油化工大學學報，2007，27(01):40-43.

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1007-7596(2014)06-0075-04

2014-02-07

蒼隋鑫(1986-)，女，黑龍江綏化人，助理工程師，從事水文專業研究工作。