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某石油泄漏场地抽注水井优化设计数值模拟研究

文档作者：葛华1，贺志2 文档来源： 1. 中国石油天然气股份有限公司西南管道分公司 2. 中国石油天然气股份有限公司管道大连输油气分公司辽阳输气站		更新日期： 2026年05月14日	点击数：
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2016 年 11 月 Research Findings | 研究成果 | ·7·
某石油泄漏场地抽注水井优化设计数值模拟研究
葛 华1，贺 志2
（1. 中国石油天然气股份有限公司西南管道分公司，四川 成都 610017；2. 中国石油天然气股份有限公司管道大连输油气
分公司辽阳输气站，辽宁 辽阳 111214）
摘 要：文章中石油渗漏治理措施主要采用地下水异位修复的代表性措施- 地下水抽出处理措施。利用数值模拟软件
MODFLOW 建立地下水流数值模型及溶质运移模型，模拟不同布井方案下污染水浓度变化的趋势。根据模拟布井方案，结
合现场实际情况，在渗漏区域进行抽注水方案设计，寻求最利于减少污染物并能达到修复目标值的抽出- 处理最优方案。
关键词：渗漏；治理；数值模拟；抽注水
中图分类号：[X937] 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2016）11-0007-03
2013 年1 月，渗漏场地附近农民进行农田灌溉时，
在距成品油输送管道东侧约150m 的灌溉井里发现了油水
混合物，立即将此情况报告了中石油管辖公司。公司迅
速启动各项紧急预案，展开了渗漏处置工作。当地政府
相关部门也成立了渗漏指挥领导小组，同时报当地公安及
环保等部门。经现场调查后，确定是由密封胶垫老化失效，
造成管道渗漏成品油进入地下，并通过土壤下渗到地下
水面附近扩散，导致附近灌溉井中出现油水混合物。
1 治理采取的地下水修复措施
本次渗漏治理措施主要采用地下水异位修复的代表
性措施- 地下水抽出处理措施。通过井内抽水，形成以抽
水井为漏斗的地下水流场，使地下水污染范围得到一定
的控制。根据场地内地下水的流速、流向和渗透性，地
下水系统和水文地质概念模型，利用地下水数值模拟软
件MODFLOW 建立地下水流数值模型及溶质运移模型，
模拟不同布井方案下污染水浓度变化的趋势。根据模拟
布井方案，结合现场实际情况，在渗漏区域进行抽注水
方案设计。
2 抽注水井优化设计方案
2.1 模型范围及边界条件概化
本次模拟计算依据已查明的污染范围、深度和污染
物浓度特点，针对抽出处理技术中井类型、总抽水量、
注水量，降深与抽水时间之间的关系进行定量分析计算，
在排除不了其它确定因素基础上对模型进行通用的、简
单的概化。
模型范围：以地下水污染范围（0.5km×0.7km）为
边界向四周外扩约0.5km，即1km（东西宽）×1.25km（南
北长），面积共计1.25km2。
边界条件概化：本次模拟将研究区的西部及东部概化
为第二类边界条件，北部和南部概化为第一类边界条件
（见图1）。上部为接受大气降水、田间灌溉入渗的补给
边界，下部为接受其下伏承压水越流补给的补给边界。
图1 模型平面网格剖分及边界条件概化
2.2 模型参数选取
建立数值模型的关键是模型参数的确定，通常情况通
过野外和室内试验确定。本次渗透系数是根据渗漏区所做
水文地质勘察工作获取的参数范围合理选取，其他参数
取值主要根据水文地质试验及收集的相关资料类比确定，
具体参数见表1。
表1 模型参数取值
层号
Kx
纵向
渗透系数
（m/d）
Ky
横向
渗透系数
（m/d）
Kz
垂向
渗透系数
（m/d）
Sy
给水度
Ss
储水系数
Kd
分配系数
（L/mg）
D
弥散度
（m）
1 15 15 1.5 0.08 1E-5 2E-7 20
2 0.001 0.001 0.0001 0.08 1E-5 2E-7 20
2.3 模型的识别与验证
模型校验是运移模拟的灵魂，是进一步模拟预测的基
础，制约着结论预测的合理性。本次模拟的地下水位线
与实测的地下位线基本吻合（见图2、图3），因此模型
验证结果证明所建立的数学模型、边界条件、水文地质
参数和源汇项的确定都是较为合理的。初始污染羽根据
实际的污染范围进行校验（见图4），可以在此基础上进
行下一步抽注水方案的优化设计。
2.4 确定最优抽注水方案
根据现场已有的13 口抽水井，新增加3 口注水井，
井深20m，结合现场的实际污染情况及前期处理情况，
将场内所有井的抽注结合方式进行调整，并通过数值模
拟的方法寻求最利于减少污染物并能达到修复目标值的
抽出- 处理最优方案。
通过对不同方案的模拟计算，最终确定最优的抽注
水井布置方式，即在漏油点附近新增3 口注水井，场地
内的抽7 和抽8 作为注水井，抽6 作为抽水井，其余抽1、
抽2、抽3、抽4、抽5、抽9、抽10 全部抽水，井的布
设见图5，控制水位降深不超过5m。其中，设计的注水
井注水量为200m3/d，抽6 抽水量为300m3/d，抽5 和抽
9 的抽水量为150m3/d，抽4 和抽10 抽水量为120m3/d，
抽1、抽2 和抽3 的抽水量为130m3/d。抽水井降深大于
5m 时停止抽水，停后观测水位（每隔半小时观测1 次），
当水位上升至距初始水位1m 时，再次进行抽水，如此
反复。使油迹聚集于降落漏斗范围内，并根据孔内积油
的情况抽取表面油迹，通过吸油达到减少含水层中油迹
含量，阻止油迹向周边径流和扩散，并逐步缩小油迹范
围（见图5）。
根据设计的最优抽注水方案对场地污染羽及污染浓
度变化的模拟结果见图6 ～ 14。根据数值模拟的结果显示，
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2016.07.003
·8· | 研究成果 | Research Findings 2016 年 11 月
图2 实测地下水等水位线图3 模拟地下水等水位线图4 模型初始污染羽平面图
图5 抽注水井布设平面图
图6 第30 天污染羽及污染物浓度变化图8 第180 天污染羽及污染物浓度变化
模拟过程中，随着抽注水的进行，工作区污染羽的面积总
体上随时间的增加逐渐减小，开始时间污染物浓度变化
较大，时间越长，污染物浓度变化越小，大约在1460 天
左右达到修复目标值。此种方案下污染物浓度减小所用
的时间最短，抽出- 处理效果最好。
3 结束语
数值模拟只是预测污染物未来的运移趋势，由于各种
主观及客观原因，模拟的结果和实际情况存在一定的误
差，不能完全准确地反映污染物达到目标值的时间和浓
度值，后续治理阶段应根据现场实际情况和检测报告的
实际浓度作为处置关闭的时间。
参考文献：
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用[J], 中国石油和化工，2011.
作者简介：葛华（1964-），男，安徽芜湖人，研究方向：油气储
运工程的设计及管理。
图7 第90 天污染羽及污染物浓度变化
2016 年 11 月 Research Findings | 研究成果 | ·9·
图10 第365 天污染羽及污染物浓度变化图11 第545 天污染羽及污染物浓度变化
图12 第730 天污染羽及污染物浓度变化图13 第1000 天污染羽及污染物浓度变化图14 第1460 天污染羽及污染物浓度变化
（上接第6 页）受剪分析[D]. 湖南大学,2013.
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* 基金项目：国家自然科学基金项目（51622811），浙江省自然科
学基金资助项目（LR16E080001）。
作者简介：王渊（1970-），男，浙江杭州人，高级工程师，研究
方向：市政道桥工程。
图9 第270 天污染羽及污染物浓度变化

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