川渝地区油气钻井井场土地复垦技术探讨.pdf
7 00 石 油 与 天然 气 化 工 CHEMI CAL ENGI NEERI NG OF OI L 8 L GAS 2 O 1 4 川渝地区油气钻井井场土地复垦技术探讨 王 红娟 冯 军。 张 波。 杜 红 瑶 1 . 中国石 油西 南油 气田公 司安全 环保 与技 术监 督研 究院 2 . q - 国石油西南油气田公 司生产运行处 3 . 中国石 油川庆钻探工程公 司四川石油天然气建设工程有限责任公司 摘 要 川渝地 区是 我 国石 油天然 气的 主产 区 , 油 气资 源丰 富 。在 油 气资 源开采 的 同时 , 对 该 地 区 紧缺 的耕 地资 源保护 也 不可 忽视 。 因此 , 推进 钻 井 井场 土 地 复 垦工 作 意 义重 大 。分析 了川 渝 地区钻井井场土地损毁特点 , 从 工程 、 化学和生物等方面论述 了相应的复垦措施与技术。并针 对复 垦_7 - 作 中存在 的典 型 问题提 出了建议 。 关键 词 川 渝地 区 土地复 垦 土地损 毁复 垦技 术 中图分 类号 T E 9 9 文献标 志码 A D O I 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 7 3 4 2 6 . 2 0 1 4 . 0 6 . 0 2 5 Re s e a r c h o n l a n d r e c l a m a t i o n t e c h ni qu e s o f o i l a n d g a s we l l s i t e i n S i c hu a n a n d Cho ng qi n g a r e a Wa n g Ho n g j u a n 。Fe n g J u n ,Z h a n g Bo 3 ,Du Ho n g y a o 1 . Re 5 B 口 r c h I n s t i t “ t g o f S a f e t y, E n v i r o n me n t a n d Te c h n o l o g y S u p e r v i s i o n o f P e t r o C h i n a S 0 t h we s t Oi l& Ga e l d C o mp a n y, Ch e n g d u 6 1 0 0 4 1 ,S i c h u a n ,C h i n a;2 . Pr o du c t i o n R n n i n g M n gP 7 g , 2 De pa r t me n t o f Pe t r o Ch i n a S o u t h we s t Oi l 己Ga e l d Co mp a n y, ChP 扎 dz £61 0 0 5 1,Si c h“口 ,Chi na;3. CCDC Si c hua n Pe t r o l e u m Co ns t r u c t i o n Co.,Lt d, C h e n g d u 6 2 1 0 0 0,S i c h u a n,Ch i n a Ab s t r a c t Si c hu a n a nd Cho ng q i ng a r e t he ma i n g a s pr o du c t i on a r e a s i n Chi n a,a n d a r e a bun d a n t i n o i l a nd na t u r a l ga s r e s ou r c e s .I t i s i m p o r t a nt t o p r o t e c t t he s c a r c e a r a b l e l a n d r e s o ur c e s i n o i l a nd g a s e xp l o i t a t i on pr o c e s s .The r e f o r e,i t i s of gr e a t s i gn i f i c a n c e t o a d v a nc e t h e l a n d r e c l a m a t i o n wo r k of dr i l l i ng we l l s i t e .Th e l a n d d a m a g e s o f d r i l l i ng we l l s i t e i n S i c hu a n a nd Cho ng q i ng a r ~ e a a r e a l l a l y z e d,a n d t h e c or r e s po nd i n g m e a s ur e s a nd t e c hn ol o g y o f l a nd r e c l a ma t i o n a r e d i s c us s e d f r o m t he e ng i ne e r i n g,c h e m i c a l a nd bi ol o g i c a l a s pe c t s . I n a d d i t i o n, s o m e s u gg e s t i o ns a r e p r o ~ p o s e d t o t h e t yp i c a l p r ob l e m s i n l a n d r e c l a m a t i o n. Ke y wo r d sSi c hu a n a n d Ch o ng qi n g a r e a, l a n d r e c l a m a t i o n, l a nd d a ma ge,r e c l a m a t i o n t e c h~ n i q ue 基金项 目 国家重点基础研究发展计划 9 7 3计划 “ 中 国南方海 相页岩气高效 开发 的基 础研究 一南方海 相典 型区块 页岩 气开发理论 与技 术适 应性研 究” 2 0 1 3 C B 2 2 8 0 0 6 。 作者简 介 王红娟 1 9 8 7 一 , 女 , 2 0 1 2年毕业于西南石油大学 , 硕 士研究 生 , 现 在 中国石油西南 油气 田公 司安 全环保 与技 术监督研究 院从事土地 复垦方 案编制与土地复垦政 策研究 工作 。地址 6 1 0 0 4 1 四川 省成都 市高新 区天府 大道北 段 1 2号 。 E - ma i l wa n g h j I p e t r o c h i n a . C O rn. C D 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 3 卷 第 6 期 王红娟 等 川渝地 区油气钻 井井 场土地复垦技术探讨 7 O 1 四川盆地是一个含油气资源十分丰富的地方 , 但是石油天然气 的开采过程不 可避免地会 不同程 度地 侵 占和损毁周边 的耕地 , 特别是 钻井井场 占 地 。据 不 完 全 统 计 , 单 井 井 场 的 占地 面 积 约 为 1 0 0 0 0 m。 包括 临时用地 面积和永 久 征地 面 积 , 而 其 中临时用地就 占了井场总面积 的 5 O %~9 5 %, 且 井场 占地多为耕地 。据统计 , 四川人均耕地 面积不 足 0 . 7亩 1亩 6 6 6 . 6 6 7 12 2 。 , 低于联合 国粮农组 织提出的人均 0 . 8亩的警戒线, 是全国人均 1 . 4 3亩 的 4 7 、 世界人均 2 . 8 8亩的 2 3 。重庆人 均耕地 也仅有 1 . O 5亩 , 低于全国人均耕地和世界人均耕地 面积。可见 , 川渝地区的耕地资源相当紧张。因此 , 要 解决 能源 开采 和 耕 地 保 护 之 间 的矛 盾 , 做 好 土地 复垦工作是关键 。 2 0 0 8年 , 国务 院发布 全 国土地利用总体规划 纲要 2 0 0 6 2 0 2 0年 , 提 出守住 1 8亿亩 土地 红 线 。2 0 1 1年 3月 5 El, 国务 院令第 5 9 2号 土地复 垦条例 正式生效 。由国家财政部 、 发改委 、 水利部 和中国人民银行联 合发布的财综E 2 0 1 4 8号 水 土 保持补偿费征收使用 管理办法 , 自 2 0 1 4年 5月 1 日起实施 , 其中规定 , 在开采期间, 对石油 、 天然气按 照油气生产井 占地面积每年计征 。中国石油西南油 气 田公司 以下简称西南油气 田公司 近年来不断加 大节约集约用地管理 , 强化土地复垦工作 , 在优化生 产建设技术 的基础上 , 彻底转变传统用地理念 , 积极 推 行“ 先 临时后 征 地” 节 约 集 约 用 地模 式 , 对 不 征 收 的土地全面实施 了复垦 。在制定 的 西南油气 田公 司集约用地管理办法 中, 规定了土地复垦费用必须 纳入概算 , 明确 了钻井用地为临时用地 , 确定钻井施 工 方案 设 计必 须有 土地 复垦 设计 等 内容 。在这 样 的 背景 之下 , 发展 钻 井井 场土 地复 垦技 术 , 减 少井 场 占 地 , 对川渝地区的耕地保护有着极其重要的作用。 1 川渝地 区钻 井井场土地损毁特点 天然气钻井和配套设施建设用地根据生产经营 的需要 , 需要征收部分土地 , 其他建设过程使用的土 地为临时用地 , 使用后进行复垦。其 临时用地呈现 出点多、 面广 、 单宗用地面积较小的特点 。井场一般 除了新建公路 、 井 口及采气生产 装置区作为永久 占 地外 , 岩屑池 、 废水池 、 生活区、 泥浆储备罐、 油水罐、 生活区、 放喷坑等其他用地均为临时用地 , 需要在完 井后 进行 复 垦 。 天 然 气 钻 井 项 目对 土 地 的损 毁 形 式 主 要 是 挖 损 、 压 占和污染损毁[ 1 ] 。挖损损毁是生产建设活动 , 致使原地表形态、 土壤结构、 地质层组、 地表生物等 直接被摧毁 , 对土地资源的破坏是最直接的; 压 占损 毁是 生产 建设 过 程 中 因堆 放 剥 离 物 、 废 石 、 表 土 、 施 工材料等造成 土地原 有生产和生态 功能丧失 的过 程 ; 污染损毁是生产建设过程中排放的污染物 , 造成 土壤原有理化性质 恶化 、 土地原有功能部分或全部 丧失的过程。钻井井场 中, 修建公路和建设 井场 的 表土剥离对土地造成 的损毁为挖损损毁 ; 大型车辆 碾压路面 、 井架井座的建设 以及其他设施的修建对 土地造成 的损毁为压 占损毁 ; 建设过程 中油污滴落 在 土地上 和池 类 的废 屑对 土地造 成 的损毁 为污 染损 毁。天然气钻井项 目对 土地 的损毁等级分为 三级 , 分别是 工级 轻度损毁 、 Ⅱ级 中度损毁 、 1 ] I 级 重 度损毁 。各损毁单元的损毁情况见表 1 。 表 1项 目区土地损毁情况表 Table 1 Lan d da ma ge s in dr i ll i n g s i t e 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 O2 石油与天然气化工 CHEMI CAL ENGI NE ERI NG OF OI L GAS 2钻 井井场土地复垦技术 根 据不 同的 损毁 单 元 的特 点 , 要 采 取一 系 列 工 程、 化学 、 生物等综合措施, 对项 目区损毁 的临时用 地进行土地复垦 , 使被损毁 的土地修复到可供利用 的状 态 。 2 . 1土地 复垦工 程措 施 2 . 1 . 1 表 土剥 离与存放 在 施 工前 对 项 目区 的表 土进 行 剥 离 , 是 为 了有 效 地保 存土 壤 肥 力 和耕 性 , 保 护 土 地 资 源 ] 。在 完 井后, 将剥离的土壤用于复垦工程 , 能确保复垦后土 壤 肥力 充 足 , 生 产性能 良好 。 川渝地区钻井井场占地基本为耕地, 因此按照 T D / T 1 0 3 6 2 0 1 3 { 土地 复 垦 质 量控 制 标 准 , 剥 离 耕 地土 壤 的厚 度 _ 3 ] 一 般 为 5 0 c m。其 中 , 剥 离 表 土 厚度为 3 0 c m, 剥离心土厚度为 2 0 c m。剥离时要将 表土层和心土层分层剥离 , 并且分层存放在临时堆 土 场 , 妥善保 管 , 防 止水 土 流 失 , 待 施 工 完 成后 用 作 复垦 。堆放 时应 注 意不 能 堆 放 太 高 , 一 般 3 ~4 m, 且 要避 开雨 季 。 2 . 1 . 2硬 物拆 除 与覆 土 [ 4 按照要求 , 整个用地除了井 口和新建公路在完 钻后 留下 用 作 永 久 占地 以 外 , 其 他 地 方 均 要 复 垦 。 复垦 时 , 首 先是 要将井 场 的井架 基础 、 井场 地 面的硬 化物 、 生活区、 罐 区、 放喷坑等进行拆除 , 将清理完成 的建筑石渣部分重复利用 , 未被利用 的外运至当地 建筑垃圾处理场处置 。硬化物拆除以后 , 乎整场地 , 对压实 的土地 进 行 翻松 , 松 土 厚 度 为 3 O c m。土方 松 动后 将剥 离 的表 土 铺覆 于复 垦 区 , 覆 土 厚 度一 般 为 5 O ~6 0 c m。 2 . 1 . 3 修 建 田埂与挡 土墙 为方便农民耕作 , 在复垦区内修建田埂, 田埂修 建一般为上宽 0 . 3 m, 下宽 0 . 5 m, 高 0 . 3 m 的梯形 断面 , 最后将其他复垦区域进行机械翻耕 。在覆土 后 , 需 要在 井场 场边 和废水 池 、 岩 屑池 池边 修建 挡土 墙 , 对 覆 土进行 拦挡 , 防止 水土 流失 。挡 土墙 高度 的 修建根据覆土厚度确定, 一般 比覆土厚度多 1 0 ~2 5 c m。挡土墙在修建时底部留 1 2 0 mm6 0 mm 的 排 水 口, 以排 除 复 垦 区域 内的 积 水 , 最 后 种 植 农 作 物 。项 目区损毁土地尽可能地复垦为原土地利用类 型 , 这样 既保 持 了与周 围土地 利用类 型 的一 致 , 也 保 持 了原 土地利 用功 能 , 更 有利 于生 态环境 的恢 复 。 2 . 2无害化 与资 源化 技术 废 水池及 岩 屑池等 构筑 物 同样会 对土 地造 成挖 损和压 占, 但更突出的问题是其中的废水、 岩屑会对 土地造成一定程度的污染 , 使土地肥力下降, 甚至改 变土地的利用性质 。因此 , 需要对其进行无 害化处 理和资源化利用后再复垦。 2 . 2 . 1 无 害化 处理 井 场 中 池类 主 要包 括 废 水 池和 岩 屑 池 , 它们 用 于存放钻井期间产生的钻井废弃物 , 完井后在池内 直 接进 行无 害化 处 理 , 在 废 水池 和 岩 屑 池 表 面覆 盖 一 层 2 0 c m厚的水泥层与下面隔断 , 将钻井废弃物 固封 在池底 , 这 是 目前 油 气 田企 业 一 直 采 用 的钻 井 废弃物无 害化处理 技术。采用这 样 的无害化处 理 后 , 由于水 泥层 没 有渗 水 性 , 为不 影 响 农 作 物 生长 , 在对池类进行复垦时 , 就需要在水泥层上增加覆土 厚度 , 一般 覆土 8 0 c m, 以保证 土壤 的耕 作性 。 2 . 2 . 2 资源化 利 用 废水 池 、 岩 屑池 内填 埋 的固化 物会切 断水 源 、 减 小耕 地土层 厚 度 , 使 土地 的肥力 和水 分 下降 。所 以 , 钻井 废弃 物资 源化 利 用 , 是 池 类 用地 土地 复 垦 技 术 未来 的发展 方 向 。 西南油气 田公司已研发出钻井 固废压制免烧砖 专利技术 ] 。钻井废泥浆是含水量高 、 含土量低 、 重晶石粉含量高、 稳定的凝胶体系 , 在制成免烧砖 时, 需要先加入适量的粗骨料和沙作为加 固原料 , 再 通过胶结剂在高压力作用下挤压成型。加入的胶结 剂能使钻井废泥浆形成固结体 , 固结体 内部形成晶 体骨架, 钻井废泥浆 中不溶性物质 和未水化 的其他 物质颗粒将作为微集料填 充于空 隙中, 形成具有一 定抗 压强度 的固结 物 , 废 弃 泥 浆 中 的有 害 物 质 也 被 固定在固结物中。将废泥浆制成免烧砖 , 一方面这 些砖可用于井场的建设 , 降低成本 , 并减少了大量租 地, 为企业创造 了良好 的经济效益和社会效益; 另一 方面这也是将钻井固体废弃物无害化处理转变为资 源化 处理 的一 项重大 举措 。 西南 油气 田公 司研 发 的泥浆 随钻不 落 地处 理技 术通 过各种 物 理化 学 处 理 工 艺 , 如 过 滤 、 絮 凝 、 离 心 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 3卷 第 6期 王红 娟 等川渝地区油气钻井井场土地复垦技术 探讨 7 O 3 分离、 真空甩干 、 电化学处理等, 实现水 和泥浆 的循 环再 利 用 、 岩屑 的无 害化 处 理 与资 源 化 利 用 ,最 终 达到钻井废物减量化甚至零排放 的 目标 , 同时减小 了临 时用地 面积 。 此外 , 环境微生物处理技术的研究 目前也取得 了一些进展 ] 。钻井固体废物里含有很多大分子有 机物 , 筛选的菌种能够利用这些大分子 物质作 为它 们的营养物质来生长繁殖 , 微生物体内有 降解大分 子有机物的酶 , 可以打断大分子物质的碳链 , 将大分 子物质 降解 为小 分 子物 质 , 甚 至是 元机 物 C O 、 Hz O 。经微生物处理一 段时间后 , 钻井 固体 废物 转化为可栽种植物的土壤 , 并逐步融人 到当地 的生 态 系统 中 。该 土 壤可 达 到 GB 1 5 6 1 8 1 9 9 5 { 国家 土 壤环境质量标准 的三级标准 , 可以栽种植物或农作 物 , 节约了宝贵的土地资源 , 也具有重要 的社会生态 环境 效 益 。 2 . 3废油污 染 的 防治技 术 油罐在储存废油 的过程中可能会出现油品溅落 或渗漏 , 从而污染土壤 , 使得土地无法利用 , 给复垦 工作 带 来 困难 。在 石油 钻井井 场 油水 罐 区采用 复合 土工膜技术能防止钻井工 程 中的油 污渗到土壤 中 去 , 有 效 防止 废 油 滴 漏 对 土 地 的污 染 【 9 。 和 常规 的场 地平 整一 样 , 在 土石 方 挖填 和压 实后 , 铺设 复合 土工 膜 , 再 在 土 工 膜 上 铺 设 砂 砾 石 层 和 碎 石 面 层 。 钻井工程结束之后 , 拆除薄膜可直接覆土复耕 , 移除 的土工膜还能循环使用 。复合土工膜是高分子和防 老化的材料 , 具有非常高的阻隔功效 , 抗拉、 抗压性 好 ; 能耐 8 O多种 强酸、 强碱 等化 学腐蚀 ; 对人体无 害 , 不 污染环境 , 可重复使用 , 绿色环保 ; 综 合造价 低 , 投资 节省 。 2 . 4高温 灼烤 土地 复垦 技术 放喷坑放 喷的火焰温度极高 , 必须在放喷坑 内 铺设混凝土和耐 火砖 。但 即便 如此, 也难 以完全避 免高温灼烤对土壤性质的影响。高温灼烤会使土壤 中的微生物死亡 , 水分丧失 , 有机物被氧化 , 失去肥 力 , 无法耕种。因此 , 对高温灼烤 的土地复垦时, 需 要对其重新培肥 。土壤培肥主要是通过各种农艺措 施使土壤的耕性 不断改善 、 肥 力不 断提高 。土壤培 肥 的基 本措 施 主要 有 以下 几 个 方 面 ① 增 施 有 机肥 料, 改善土壤的物理性质 , 提高土壤肥力 ; ②秸秆堆 沤还 田, 增加土壤有机质含量与保水保肥能力 , 增强 肥力 , 提高农作物产量 ; ③合理安排耗地作物 、 自养 作物、 养地作物轮作倒插 , 用地养地相结合 ; ④合理 耕作改土 , 调节土壤 固液气三相的比例 , 增强土壤通 透性 , 加快 土壤 熟 化 ; ⑤ 防止 土壤 被水 和风 等外 力侵 蚀 , 保 护 土壤 资源 。 3钻井井场 土地复 垦存在 的问题 与不足 由于 目前钻 井 井 场 的 土 地复 垦 处 于起 步 阶 段 , 因此 , 在复垦过程中存在一些问题与不足, 对复垦工 作 的开展造 成 了不利 的影响 。 3 . 1施 工操作 不 当 在现 场 调 查 过程 中发 现 , 施 工方 未 按 设计 方 的 要求剥离表土 , 没有分层剥离 、 分层堆放 , 没有妥善 的措施 对 表土 进行 保 护 , 造 成 表 土 流 失 , 肥 力 降 低 ; 有 的甚至 没有 剥离 表土 , 而 导致无 表 土复垦 , 需 客土 才能 进行 复垦 , 这 既浪 费 了表土 的肥力 , 又 提高 了复 垦 费用 。 3 . 2 超 出用地 范 围 钻井井场在施工建设时 , 由于场地 限制或施工 人员的不负责任 , 会损毁租用土地外 围的一些未租 用地 , 但 复垦 施工 单 位 在施 工 时 又 只考 虑 租 用地 范 围内的损毁土地 , 这样导致 农民土地被损毁而得不 到恢 复 , 引起 不 必要 的纠纷 。 3 . 3复垦 技术 落后 目前 , 复垦技术 的研究大多停 留在基本途径的 研究方面 , 对新型复垦技术的研究力度还不够 , 特别 是被污染土壤的处理。另外, 目前土地复 垦手段多 为工程 复 垦技术 , 而 生物 复 垦技术 研究 进行 的较 少 , 尤其是 植 被快 速恢 复技术 、 土壤改 良技 术缺 乏 , 使 复 垦土 地土 壤肥 力恢 复较 慢 , 生产力 较低 。 4 结论 与建议 4 . 1 结 论 1 钻井井场临时用地的土地复垦是解决油气 资源开发大量 占地和耕地保护之间矛盾的最有效手 段 。 2 钻井 井 场不 同损 毁单 元 的损 毁 程度 和 损毁 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 70 4 石 油 与天 然 气 化工 CHEMI CAL ENGI NE ERI NG OF OI L GAS 2 O 1 4 特点各有不同。I} 缶 时堆土场的损毁方式为压 占, 损 毁程度为轻度损毁 ; 井场井架基础外用地和生活区 的损毁方式为挖损和压 占, 损毁程度为中度损毁 ; 池 类用地 、 罐区基础和放喷坑损毁方式为挖损 、 压 占和 污 染 , 损 毁程 度 为重度损 毁 。 3 根据各损毁单元 的损毁程度和损毁特点 , 其采用 的土地复垦技术也有差异 。轻度损毁单元和 中度损毁单元采用杂物清理 、 土方松动 、 土地平整、 表土覆盖和机械翻耕就能恢复土地的用地性质 ; 而 重度损毁单元 , 除采用常规复垦技术外, 还需要采取 防治措施 , 或者研发新的土地复垦技术。 4 . 2建 议 1 建立 完善 的管 理制度 , 设 立 监督 机 构 , 督 促 施工方严格按照复垦方案 的要求完成对钻井井场的 施工 与复 垦 。 2 废 水 池 和 岩 屑 池 在 无 害 化 处 理 不 够 彻 底 时 , 会造成土壤损耗, 减少了土壤量 , 从而影响复垦 后的土壤肥力 。因此 , 建议推行泥浆 随钻不落地处 理技术, 加强对资源化技术的研究 , 力争将废水池和 岩 屑池 中的废 钻井 泥浆 和岩 屑转变 成可 用于农 业 生 产 的土壤 。 3 油污的处理还处在预防阶段 , 缺乏处理油 污污染的有效手段。加强微生物处理技术 的研究 , 有望通过细菌来处理土壤中的油污 , 保证土壤质量。 参 考 文 献 E 1 ]国土资源部 土地整理 中心. 土地复垦 方案编制 实务[ M] . 北 京 中国大地出版社, 2 0 1 1 . 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J o u r n a l o f Me mb r a n e S c i e n c e , 1 9 9 7 , 1 3 6 1 / 2 3 5 - 3 9 . 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 2 8 ; 修 回 日期 2 0 1 4 0 6 1 6 ; 编 辑 钟 国 利 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m