姜旭

摘 要： 為了研究采油井口溢油在土壤等多孔介質(zhì)的殘留特性，搭建了不同粒徑砂介質(zhì)中白油殘留實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了白油在砂介質(zhì)中的殘留規(guī)律。研究表明：在粒徑大的砂介質(zhì)中，白油含量相對(duì)較低，粒徑小的砂介質(zhì)對(duì)白油具有更強(qiáng)的吸附力;白油在砂介質(zhì)中的自流性表現(xiàn)較弱，在長(zhǎng)時(shí)間靜沉下，仍然保持高殘留度，說(shuō)明溢油在砂介質(zhì)中污染影響時(shí)間長(zhǎng);經(jīng)過(guò)淋濾之后，砂介質(zhì)中的白油殘留飽和度降低較大，相比于瀝滲，淋濾能更好地降低砂介質(zhì)中白油殘留;在砂介質(zhì)中殘留飽和度與砂介質(zhì)的平均粒徑的擬合結(jié)果中，殘留飽和度與各粒徑區(qū)間平均粒徑呈一元線性相關(guān)。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為控制采油井口溢油的污染提供數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞： 多于孔介質(zhì);土壤;溢油;殘留特性;井口

【中圖分類號(hào)】TE358 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）04-0232-01

石油作為重要的能源之一，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要支柱。在石油開(kāi)采過(guò)程中，井口溢油時(shí)有發(fā)生。溢油在井口附近土壤中不斷遷移、擴(kuò)散與淤積。由于非水相流體自身的物性特征，使溢油很容易在多孔介質(zhì)縫隙中殘留，在經(jīng)歷揮發(fā)、淋溶和降解等行為后，在多孔介質(zhì)的顆粒阻流作用下仍然會(huì)有一部分非水相流體殘留。同時(shí)，溢油能夠穿透植被體的保護(hù)表皮，在植物細(xì)胞和纖維管束中被體液輸送，最終從植被的根部轉(zhuǎn)移到植被的葉子和果實(shí)中，并不斷累積。從而，這些殘留非水相流體會(huì)給自然環(huán)境造成長(zhǎng)期的污染。了解溢油在土壤、植被等多孔介質(zhì)中的殘留特性，對(duì)防治溢油污染具有重要的意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置與材料

考慮管道泄漏孔在正下方，實(shí)驗(yàn)中多孔介質(zhì)采用經(jīng)過(guò)細(xì)篩的4種粒徑區(qū)間的砂介質(zhì)，實(shí)驗(yàn)非水相流體采用32#白油，兩種物質(zhì)的理化性質(zhì)見(jiàn)關(guān)系式1和2。多孔介質(zhì)砂介質(zhì)的粒徑分布還可以用d10、d50和d60表示，其中d10稱為有效粒徑，d50稱為中值粒徑，經(jīng)常用于表示多孔介質(zhì)中的平均粒徑，d60稱為控制粒徑。用以上三個(gè)表征參數(shù)還可以求出砂介質(zhì)的不均勻系數(shù)Cu來(lái)反映粒徑的不均勻程度，在實(shí)際工程上常把Cu≤5的砂土稱為均粒砂土;Cu>5的顆粒粒徑仍不連續(xù)，細(xì)顆粒含量小于30%;當(dāng)曲率系數(shù)Cc>3.0時(shí)，砂土雖然仍不連續(xù)，但細(xì)顆粒含量小于30%;所以曲率系數(shù)Cc=1～3時(shí)砂土級(jí)配的連續(xù)性較好。實(shí)驗(yàn)自行設(shè)計(jì)多孔介質(zhì)中白油殘留實(shí)驗(yàn)裝置，配合索氏提取器、分析天平、恒溫水浴振蕩箱等聯(lián)合使用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

為了了解重力靜沉和淋濾對(duì)砂介質(zhì)中白油殘留的直接影響，在停止進(jìn)油的開(kāi)始時(shí)刻對(duì)圓筒柱的重量進(jìn)行測(cè)量，得出砂介質(zhì)持油的初始?xì)埩麸柡投取?/p>

2 結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：小顆粒組成的多孔介質(zhì)由于孔隙度通常比較小，則持油能力比較強(qiáng)，根據(jù)Hong G.E和Marlay M.C的研究發(fā)現(xiàn)[13]，多孔介質(zhì)中汽油的殘留飽和度與多孔介質(zhì)的平均粒徑呈線性關(guān)系，本文將選用的32#白油與平均粒徑的關(guān)系也做了線性方程的表達(dá)。在經(jīng)過(guò)靜沉72h和淋濾之后，多孔介質(zhì)中白油殘留飽和度變化情況。

模擬中，由砂介質(zhì)中白油的殘留情況可以看出，在粒徑大的多孔介質(zhì)中，白油含量相對(duì)較低，粒徑小的砂介質(zhì)對(duì)白油具有更強(qiáng)的吸附能力。另外，在靜止瀝滲72小時(shí)后，砂介質(zhì)中白油殘留飽和度降低3.4%-5.0%，根據(jù)之前揮發(fā)特性的研究，白油在常溫下基本不揮發(fā)，白油在砂介質(zhì)中的自流性表現(xiàn)弱，在長(zhǎng)時(shí)間靜沉下，仍然保持高殘留度，這也說(shuō)明了井口溢油在砂介質(zhì)中污染影響時(shí)間長(zhǎng)的特性。

在經(jīng)過(guò)淋濾之后，砂介質(zhì)中的白油殘留飽和度降低11.2%-15.8%，白油在砂介質(zhì)中的極限殘留飽和度在0.42-0.74之間，相比于72h瀝滲的結(jié)果，淋濾更能降低砂介質(zhì)中的白油殘留;在砂介質(zhì)中殘留飽和度與砂介質(zhì)的平均粒徑的擬合結(jié)果中，殘留飽和度與各粒徑區(qū)間平均粒徑呈一元線性相關(guān)。

由砂介質(zhì)中白油的殘留情況可以看出，在粒徑大的多孔介質(zhì)中，白油含量相對(duì)較低，粒徑小的砂介質(zhì)對(duì)白油具有更強(qiáng)的吸附能力。另外，在靜止瀝滲72小時(shí)后，砂介質(zhì)中白油殘留飽和度降低3.4%-5.0%，根據(jù)之前揮發(fā)特性的研究，白油在常溫下基本不發(fā)生揮發(fā)，白油在砂介質(zhì)中的自流性表現(xiàn)弱，在長(zhǎng)時(shí)間靜沉下，仍然保持高殘留度，這也說(shuō)明了井口溢油在砂介質(zhì)中污染影響時(shí)間長(zhǎng)的特性。

3 結(jié)論

白油在砂介質(zhì)中的自流性表現(xiàn)弱，在長(zhǎng)時(shí)間靜沉下，仍然保持高殘留度，說(shuō)明了井口溢油在砂介質(zhì)中污染影響時(shí)間長(zhǎng)的特性;

在經(jīng)過(guò)淋濾之后，砂介質(zhì)中的白油殘留飽和度降低較大，相比于瀝滲，淋濾能更好地降低砂介質(zhì)中白油殘留;

在砂介質(zhì)中殘留飽和度與砂介質(zhì)的平均粒徑的擬合結(jié)果中，殘留飽和度與各粒徑區(qū)間平均粒徑呈一元線性相關(guān)。

參考文獻(xiàn)

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