大庆油田埋地管道对水文的影响分析

苍隋鑫

(大庆水文局，黑龙江大庆163316)

大庆油田埋地管道对水文的影响分析

苍隋鑫

(大庆水文局，黑龙江大庆163316)

大庆油田是我国第一大油田。大庆油田的开采开发和原油的后续加工运输都是需要大量用水，经过长期开采后，加之大庆地区蒸发量比较大，地下水的补给远远比不上抽取的速度，造成地下水位难以保持稳定状态，形成了逐渐向深处取地下水补充油田用水的需要，以至形成地下水降落漏斗，引起地下水文发生明显下降。文章针对大庆油田的特点以及地下埋地管道的特点，调查搜集整理并分析了油田水文的相关资料，为油田的可持续健康发展提供依据。

水文;大庆油田;降落漏斗;埋地管道

1 大庆油田水文气象特征

大庆油田是我国第一大油田，地处中纬度欧亚大陆东岸，属中温带半湿润季风气候区，四季冷暖分明。春季多风少雨，夏季雨热同期，秋季晴朗气爽，冬季寒冷干燥。年平均气温3.2℃，最高气温出现在7月份，平均气温22.8℃，极端最高气温37.4℃;最低气温出现在1月份，平均气温-19.6℃，极端最低气温-37.7℃。年平均日照时间数为2 826 h，多年平均无霜期为140 d，年平均风速3.9 m/s，每年11月初开始封冻，至次年四月份开始解冻，最大冻土深度为2.30 m。

1.1 大庆油田水文现状

大庆油田的开采开发和原油的后续加工运输都是需要大量用水，经过长期开采后，加之大庆地区蒸发量比较大，见表1，地下水的补给远远比不上抽取的速度，造成地下水位难以保持稳定状态，形成了逐渐向深处取地下水补充油田用水的需要，以至形成地下水降落漏斗，见表2。引起地下水文发生明显下降［1］:造成地面沉降、塌陷，使得大庆这座城市一部分已经悬空;湖泊湿地水量减少并干涸;影响植被生长，造成水土流失，严重的情况下可能会危及到油田的正常生产。大庆周边地区地下水等水位线呈同心圆状，见图1。

图1 大庆油田及周边地区水文图

近年来，大庆油田加大了地下水资源开发利用保护力度，大量开发利用地表水资源，减少了对地下水的开采，使地下水水位持续回升，2000年地下水超采区面积201.14 km2，2003年地下水超采区面积110.41 km2，2005年超采区消失。

1.2 大庆油田水文特征

大庆油田整体水文特征主要呈现为闭流区特征。地势平坦地表河流不多，湖泊沼泽湿地星罗棋布［2］。

1.2.1 大庆地下水的补给

大庆主要是大气降水、地表水体入渗补给潜水。承压水通过越流和地下径流补给，其中大气降水入渗，是最主要的补给方式;其次为湖泊、渠系等地表水体入渗［3］。

大庆年平均降水量偏底，见表3，加上地处高纬度地带，具有汛期短，光照长，蒸发大，河流补给少等特点(见表4～表7)。

表1 大庆某年份平均水面蒸发量表

表2 大庆油田地下水开采统计表

表3 大庆地区平均年降水量统计

表4 流经大庆油田主要河流水文信息

表5 2011年东北地区水资源量

表6 2011年东北地区供水量和用水量

表7 2011年黑龙江省供水量和用水量

1.2.2 大庆地下水的径流

根据松辽盆地北部区域水文地质条件的研究表明，大庆油田所处松辽盆地内的地下水径流方向主要受地质构造和地貌地形条件的影响，即由山前高平原向中部低平原汇流［4］。

1.2.3 地下水的排泄

大庆油田地下水的排泄主要有3种类型，即蒸发排泄、侧向径流排泄、人工开采。

1.2.3.1 潜水蒸发排泄

大庆地区处于半干旱季风气候区，由于气候干燥，尤其是在多风少雨的春末初夏，降水量小蒸发强度大，因此蒸发是潜水的主要排泄方式。

1.2.3.2 侧向径流排泄

大庆地区地下水通过同一含水层径流，流出区域外。

1.2.3.3 人工开采

人工开采是大庆地区主要的地下水排泄方式。地下水人工开采主要集中于大庆长垣背斜两侧地区，位于市区西部。

泰康组孔隙承压水各主要含水体(段)呈无规则分布，补给条件差、补给来源尚不清楚;各主要含水体(段)间水力联系微弱，地下水径流滞缓，水循环交替作用缓慢，目前维持地下水开采的主要是丰富的弹性释水量。

2 埋地管道对水文影响的分析

大庆原油主要特点是“高凝，高黏，高蜡”特性，原油在零上28℃凝固，68℃达到可远距离输送的最低温度要求，所以原油都是经过沿途不断加热进行管道输送。

大庆还处于高纬带区，河流湖泊湿地交错，自然地理环境复杂，生态环境比较脆弱，地下水文情况复杂多变。本段主要分析管道在敷设过程中对水文的一次性影响以及在以后运行中对水文的长期影响［5］。

2.1 管道施工对水文的影响

在管道敷设施工过程中，容易引起原始地貌和原始生态环境的破坏，从而影响到水文的变化。为最大程度减小施工对沿线水文的影响，施工期尽量减少对沿线内生态环境的破坏，尤其是在管道与河流交叉时，需要采用水平定向钻方案进行河流穿越施工。

在施工过程中将导致水流中泥沙含量增多，影响河流水质、功能、水生生物等，破坏原始水生态系统的平衡;河流穿越等对周围环境影响最大，主要是由于当河床下降时，河床下面的管道有可能悬空裸露，对河流的水温有影响从而引起水文评估不准确，比如结冰期改变等现象［6］。

2.2 管道运营对水文的影响

大庆油田现有油水井近10万口，地下遍布着大大小小的埋地管道，这样密集的管道容易给油田造成地下水截留、填洼、下渗的损失水量很少，容易造成径流系数和集流速度增大，城市地表径流量大为增加。在管道营运期间主要是对生态环境影响，造成常年自然地理环境的变化。因为在输送途中，热量不断向周围介质释放，造成局部地表温度常年升高，导致埋地管道地表热量发生改变，和地表涵养水等的变化，影响生态环境使得地下水收支平衡遭到破坏。冬季造成积雪融化，容易形成动物栖息和聚集区，进而影响到沿线的植被覆盖;夏季造成流域土质比较疏松，易发生水土流失，湿陷等地质灾害，影响区域生态环境的可持续发展，造成使得河流含沙量较大，甚至造成地面沉降的危害，对管道的安全运行产生影响。

2.3 地下水开采情况分析

地下水资源为可更新资源，可开采利用的水量主要是当年或一定水文周期内地下水的补给量。为了保证长期稳定的油田供水，大庆油田相继建成了46座地下水源以方便油田生产用水，这是大庆地下水位下降的主要原因。

大庆2010年实际用水总量为75088.85×104t/a。其中利用地表水资源量为 60124.04×104t/a、地下水资源量11364.81×104t/a、其他水源3600.00×104t/a。

2.3.1 现状用水水量

大庆油田地下水开采量逐年递增，经地质勘探部门调查，从图2中可以看出，大庆地下已经形成了两大块漏斗区，油田西部形成了方圆1 400 km2的漏斗区，东部则形成一个方圆1 300 km2的漏斗区，几近覆盖整个大庆市，并波及到与大庆相邻的周边市县。漏斗中心水位降深超过50 m，据不完全统计，因多年采油和不合理开发地下水已使大庆市及周边地区地下水水位平均下降近20 m。

如果漏斗区扩大，引起地层矿化度、硬度提高，给钻探带来很大麻烦;过度开采地下水也使大庆及周边地区的生态系统遭到严重破坏地质灾害威胁大庆。

近年来，大庆市加大了地下水资源开发利用保护力度，大量开发利用地表水资源，减少了对地下水的开采，使地下水水位持续回升。

图2 大庆油田水位降落漏斗剖面图

2.3.2 可开采地下水量

大庆市多年平均地下水资源量为28782×104t/a，多年平均总补给量29034×104t/a，多年平均地下水可开采量为24679×104t/a。

众多的地下水井保证了大庆油田原油的持续高产稳产。大庆第一口地下水井西水源常年保持着6万m3/d的供水量。

为了能够更好更科学的利用好大庆地下水资源，现在主要是考开采浅层地下水为主，在技术可行的情况下，避免会造成地下水位持续下降、水质恶化、地面沉降等环境地质问题和不对生态环境造成不良影响的情况下，允许从地下含水层中取出的最大水量。以现有地下水资源，根据可开采条件，在多年平均地下水总补给量的基础上，确定出可开采地下水量。开采系数法主要考虑到含水层岩性及厚度、单井出水量、地下水动态、开采程度等进行综合分析而确定。因此开采系数确定为0.80。可开采量计算公式为:

式中:Q可开为自然年可开采总量，104t/a;ρ可开为开采系数，大庆地区可按照平原条件取0.80;扣除天然消耗量，浅层地下水补给量和消耗量是在地下水的交替转换过程中形成的，且随着自然和人为因素的影响，地下水各均衡项在不断的变化中。充分发挥地下水库的多年调节作用，尽最大可能的把地下水资源提取出来，物尽其用是水资源管理的目的。

但是，受水文地质条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，地下水资源量扣除天然净消耗量即为地下水的可开采量。

天然净消耗量包括潜水蒸发量、河道排泄量、地下水溢出量和由于下部承压水开采而形成的向下越流排出量等。

将现状条件下的多年平均地下水总补给量扣除天然消耗量，即可得到大庆地区多年平均地下水可开采量。

3 提高水文测报水平，为油田健康发展做出应有贡献

为了能够让埋地管道更好的为油田服务，并且更合理利用大庆油田水资源，对地下水开采程度低，开发潜力大，应增加地下水的开采量;同时充分利用地表水利工程，开发利用地表水。既节约水源又保护水环境为油田保持健康有效发展提供服务。

目前，在大庆的主要河流中都已建设雨量站，水情基础数据库完善，可以进行大庆地区地表水资料实时整编，肇源灌区用水监测，汛期工作顺利开展等各种水文相关工作。

由于油田的开采以及后续开发加工过程中都需要消耗大量的水资源，这对大庆水文工作者是一个新的挑战，需要不断拓宽服务领域，加强水资源的水量、水质监测工作，提高监测水平和质量，完善水资源监测网络建设，加强油区断面、重要取水和退水口水量、水质统一监测工作，加强对地面沉降、盐碱化等问题的观测和研究，为水资源科学配置、调度、管理和保护提供决策依据。

同时，认真做好洪水影响评价和水利建设项目环境影响评价，开展重点建设项目水资源和防洪论证工作，为大庆油田的健康发展提供优质服务。

［1］陈正言，宫明达.大庆油田湖泊湿地景观生态设计探讨［J］.油气田环境保护，2006，16(03):55-58.

［2］刘大平，刘成玉.大庆油田石油开采对水文地质环境的影响及应因对策［J］.东北师大学报:自然科学版，2012，44(03):136-141.

［3］田晓川，古文革，白春云，等.大庆油田污水处理系统存在问题及技术措施［J］.石油规划设计，2008，19(05):10-12，32.

［4］陈兴娟，莫丽，崔江峰.大庆油田第四系泰康组地下水水质分析及评价［J］.黑龙江水利科技，2010，38(05):44-45.

［5］刘凯，马丽敏，陈志东，邹德福.埋地管道的腐蚀与防护综述［J］.管道技术与设备，2007(04):36-38.

［6］马贵阳，刘晓国，郑平.埋地管道周围土壤水热耦合温度场的数值模拟［J］.辽宁石油化工大学学报，2007，27(01):40-43.

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1007-7596(2014)06-0075-04

2014-02-07

苍隋鑫(1986-)，女，黑龙江绥化人，助理工程师，从事水文专业研究工作。