油田壓裂返排液對區域水文地質環境的影響
為提升油田采收率，維持穩産實作國家經濟高速發展需求，油田開發變成目前石油開采的中心工作。壓裂作為油田開采的關鍵增産舉措，是低滲油田開發的核心技術，應用範圍廣泛。壓裂返排液内具有豐富的化學成分，難降解有機物，具備高粘度、高渾濁度且形态穩定等特征。
引入地層岩石媒體流體密度狀态方程與孔隙度狀态方程，離散化非穩态滲流解析式，得到壓裂返排液流動特征；采用PHREEQC水文地球化學模拟軟體呈現出返排液與地下水、土壤及土壤裂縫之間的化學反應。
模拟結果表明，胍膠壓裂返排液對土壤的危害性極強，地下水内的離子含量發生變化，給水文地質環境造成不可逆的嚴重影響，讓人們清楚的認識到返排液的危險性，為降低油田開發污染提供有效的參考借鑒。
一、油田壓裂返排液運動規律分析
實施油田壓裂施工過程中，因為土地天然裂縫的存在，壓裂液濾失量較多，會順着裂縫長度方向緩慢流淌。按照滲透力學地名管理，僅考慮壓裂液在滲入區域的流動過程，在假設壓裂液濾失驅替模式為活塞式驅替基礎上，探究油田壓裂返排液的液體運動規律。油田壓裂返排液的濾失涵蓋兩個流程，從内往外分别是侵入層和儲層區。因為壓裂液品類衆多，對其流動形态的定義也各不相等，按照真實施工常見的壓裂液特征，将壓裂返排液當作是一種冥律流體進行處理。
二、油田壓裂返排液對區域水文地質環境的影響
第一階段為返排液和包氣帶媒體作用的模拟。采用PHREEQC水文地球化學軟體來呈現出返排液洩漏後包氣帶的離子變化。模拟結果如圖一所示，可以看出陰離子内，氯離子與硝酸根離子的濃度基本沒有發生任何改變，其不參與水岩反應，具備極強的遷移性。陽離子内，鉀離子、鈉離子濃度變低，表明此類離子參與了高嶺土、鈉長石礦物的沉澱。蒙脫土發生溶解，讓鈣離子濃度變多，表明蒙脫土變換成了高嶺土。溶液内的鋇離子無任何形式的改變。
第二階段實驗為含水層内的水岩作用分析。運用PHREEQC軟體内的均衡模拟與MIX 混合子產品完成通過包氣帶後的壓裂返排液與含水層、淺層地下水之間的關系，闡明地下水的水質改變機制。在MIN子產品内将返排液和地下水的混合比例标記成1:10、1:30和1:50。如圖二所示不同混合比例的仿真結果看到，伴随混合比例的增長，返排液内的關鍵離子成分濃度變低，同步逐漸接近原始地下水特征。但返排液是一種高鹽度溶液，雖然返排液與地下水的混合比例是一比五十，但仍舊會讓地下水的水質産生十分嚴重的變化，證明壓裂返排液具備高危性，對地下水會形成不可逆的污染。
三、油田壓裂排液對土壤環境的影響
首先進行壓裂返排液對土壤動态适應性評估實驗，試驗參數中，ϕ為孔隙度，k是地層水測滲透率。實驗結果如表一與圖三所示，圖三内的PV表示的是孔隙體積。以此看出，運用胍膠壓裂返排液對土壤岩心實施損害評估實驗時，岩心處于返排驅替若幹小時，與原始滲透率相比，其岩心滲透修複速率約處于百分之三十六點零二至百分之四十六點二八。
綜合來看，使用胍膠壓裂返排液對岩心進行實驗時，E号井土壤裂縫返排驅替若幹小時後，與原始滲透率相比，其岩心滲透修複率約為百分之八十二點四一。F号井土壤裂縫反排驅替若幹小時後。岩心滲透修複率約為百分之七十五點三六。由此看出胍膠壓裂返排液對土壤裂縫的危害較輕，并伴随着反排時間的增多，岩心滲透修複率無顯著改變。
四、總結
深入研究油田開采區域内的水文地質環境，由于微粒移動與油水乳化等情況，岩心滲透修複率變化幅度增長，土壤及其裂縫損害嚴重，打破區域生态平衡，改變了地下水原始化學類型，針對油田壓裂返排液污染問題，通過研究液體流動特質，并利用模拟軟體對返排液與水文環境中的地下水、土壤之間的化學反應進行仿真實驗，獲得真實可靠的污染數值與結論。采用滑溜水對岩心進行仿真實驗，裂縫岩心通過若幹小時反排後，損害程度是中等偏高，壓裂返排液對土壤裂縫的損害顯著大于土壤，對地質環境擁有負面影響。
