壹、鄂爾多斯盆地主要含油氣系統
鄂爾多斯盆地是壹個多旋回疊合的含油氣盆地，橫跨陜、甘、寧、陜、蒙五省(區)，面積32萬km2，顯生宙沈積巨大。盆地基底為太古宙-元古代變質巖系，中元古代-新元古代為拗拉槽盆地，沈積物中充填有淺海碎屑巖-碳酸鹽裂谷。早古生代為克拉通盆地，沈積物為陸相近海碳酸鹽臺地型；晚古生代-中三疊世為克拉通坳陷盆地，沈積物由海岸碳酸鹽型向陸相碎屑臺地型轉變。晚三疊世-白堊紀是壹個大型內陸坳陷盆地，沈積物為陸相湖泊相和河流相。新生代整體上升，盆地主體為向西緩傾的大斜坡，沈積物為三趾紅壤和巨厚的風成黃土。其周圍斷陷盆地的發生和發展。盆地內已勘探開發的四套含油氣系統屬於地層-巖性油氣藏。
1.上三疊統延長組巖石油藏含油系統
延長組含油系統最早的烴源巖主要是延長組深湖相和淺湖相的黑色泥巖、頁巖和油頁巖。生烴中心分布在盆地南部的馬家灘-定邊-華池-直羅-彬縣地區，最大厚度300-400米，有利生油面積6萬平方公裏(圖3-3)。儲集巖分布在生油凹陷周圍，北翼緩坡。濁積巖的裂縫和次生孔隙改善了儲滲條件，壓實構造改善了圈閉，上傾方向巖性的橫向變化改善了遮擋。
2.下侏羅統延安組砂巖儲層含油系統
延安組砂巖儲層為混合幹酪根，以淡水-半鹹水湖泊相沈積的上三疊統延長組烴源巖為主。沼澤煤系沈積的侏羅系延安組為輔助烴源巖，屬於腐殖型幹酪根，陜南壹石村煤系以高含油為特征。三疊紀末，印支運動使鄂爾多斯盆地整體擡升。三疊系頂部形成侵蝕地貌，延長組以古河道形式切割。最大的甘陜古河道自西南向東北匯聚清溪古河道、寧陜古河道、直羅古河道，開口向南延伸(圖3-4)。印支期，侵蝕面占據的河道切割延長組，成為油氣底流河道。侵蝕面溢出的油氣首先運移聚集到古河床的富縣組和延安組底部的砂巖中，也運移聚集到延安組上部的砂巖體和古河床兩側的海灘砂體中，壓實構造和大量巖性圈閉是其主要圈閉形式。
圖3-3鄂爾多斯盆地晚三疊世延長組沈積相圖
3.奧陶系馬家溝組碳酸鹽巖含氣系統。
鄂爾多斯盆地陸表淺海奧陶系碳酸鹽巖烴源巖主要為微晶和泥晶灰巖、泥質灰巖、泥質白雲巖和石膏白雲巖，厚度600 ~ 700 m，生烴中心:位於東部的榆林-延安地區和西部的環縣-慶陽地區，產腐泥型裂解氣。加裏東運動使鄂爾多斯盆地整體隆升，經歷了65438±0.30Ma的風化剝蝕，在奧陶系頂部形成了準臺地化古巖溶地貌。盆地中部的靖邊地區有寬闊的跳臺，周圍是溝壑和窪地。在上覆石炭系含煤鋁土礦的封蓋和東側奧陶系鹽膏層的側向遮擋的雙重作用下，古潛水臺地成為天然氣運聚的大型隱蔽圈閉(圖3-5)。
4.石炭-二疊紀煤系含氣系統
鄂爾多斯盆地石炭系為河湖相和潮坪相，二疊系為海陸過渡相和內陸河湖相，以碎屑巖為主，只有石炭系有少量碳酸鹽巖。烴源巖主要為石炭系太原組和下二疊統山西組煤系。顯微成分為鏡質組和絹雲母，幹酪根屬腐殖型，煤層氣成分主要為甲烷。北部東勝、榆林地區煤層厚20m，暗色泥巖厚50 ~ 90m，面積約7萬km2。富縣南部和環縣地區煤層厚5 ~ 10 m，暗色泥巖厚10 ~ 100 m，面積約6萬km2。儲層以砂巖為主，主要物源在北部大青山、鳥拉山壹帶，各層砂體重疊，蔚為壯觀。山西組沈積中心位於盆地南部洛川-慶陽地區，盆地北部砂體最發育。有6個大砂體伸入盆地，每個大砂體內部受古河網控制，呈復雜的條帶狀。裂縫和表生成巖作用改善了儲滲條件，圈閉被上傾方向的壓實構造和巖性封堵。
圖3-4鄂爾多斯盆地早侏羅世陜甘古河道示意圖
二、石油開發引發的主要地質環境問題
(壹)石油汙染物的產生
在石油勘探開發過程中，從地質勘探到鉆井、輸油，由於工作內容多、工序差異大、施工情況復雜、管理水平不同、設備配置和環境條件不同，汙染源的情況更加復雜。石油開采的每個環節都可能產生石油汙染物(圖3-6)。
石油開采不同作業階段產生的石油汙染物具體描述如下:
1.鉆井周期
在油田鉆井時，會產生含有石油汙染物的鉆井廢水和含油泥漿。這是由於沖洗地面和設備造成的油汙、起下鉆過程中的泥漿漏失和鉆井過程中泥漿循環系統的泄漏造成的。廢水濃度在50 ~ 1200mg/L之間，水量從幾噸到幾十噸不等。此外，在某些情況下，在到達高含油層之前，需要穿過壹定數量的低含油層，從而導致石油隨鉆井泥漿被帶到地面。同時，壹旦到達高含油層，在地面壓力高的情況下，可能會噴出少量高濃度的油。
圖3-5鄂爾多斯盆地奧陶系頂部古地貌圖(根據範正平等，2000)
圖3-6石油開采過程中石油汙染物的來源和汙染途徑示意圖
2.產油期
在采油過程中(包括正常作業和洗井)，汙水排放包括采油廢水和洗井廢水。在地下含油地層中，油和水共存。在采油過程中，油和水同時被抽到地面，這些油水混合物被送到原油集輸系統的集油站進行脫水和脫鹽處理。汽提後的廢水為采油廢水，也稱為“產出水”。由於采油廢水是與原泵壹起從油層中抽取出來的，是原油脫水後產生的，這部分廢水不僅含有高溫高壓下溶解在油層地層中的各種鹽類和氣體，還含有壹些其他雜質。更重要的是，由於隔油站的脫水作用，這部分廢水攜帶原油-石油類汙染物；此外，在研究盆地中，還有重力分離等簡單的脫水方法，在單井脫水中較為常見。壹般來說，油井廢水的泵送濃度為幾千毫克/升，平均單井排放量為幾十立方米/天..洗井廢水是指油井開采壹段時間後，由於設備損壞、油層堵塞、管道腐蝕等原因，定期沖洗註水井產生的汙水或進壹步大修或洗井作業產生的含油廢水。
3.原油儲運過程中的泄漏
原油在儲運過程中的泄漏，原油在管道集中輸送過程中的壹些中間環節，都可能造成壹定量的原油泄漏或含油廢水。
4.事故汙染
事故汙染包括自然因素和人為因素:自然事故包括井噴、設備故障和車輛用於運輸時發生山體滑坡導致原油泄漏的交通事故。延安地區地表黃土結構疏松，水力侵蝕嚴重，滑坡引發的汙染事故較為頻繁。人為事故是指各種人為因素造成的采油設備和輸油管道的破壞、車輛運輸原油時人為交通事故造成的翻車等汙染事故。事故汙染具有汙染量大、危害嚴重、不可預測等特點。
(B)石油開采對水和土壤環境的影響
石油的各個方面都會發生汙染，土壤是主要汙染對象，其次是地表水，二次汙染物是地下水的主要汙染源。沒有明顯的跡象表明石油泄漏或滲入汙染了鄂爾多斯盆地的地下水，即地下水中未檢出石油汙染物。但是在石油開發過程中，地下水的水質發生了明顯的變化，礦化度明顯增加，其他指標也發生了很大的變化。
1.對土壤的影響
(1)落地原油對土壤環境的影響
大量泄漏的原油進入土壤後，會影響土壤中微生物的生存，造成土壤鹽漬化，破壞土壤結構，增加石油類汙染物的含量。溢油後，原油在不透水基巖和粘性土壤中的汙染(擴展)面積較大，而在松散土壤中的影響擴展範圍較小。特別是粘性土壤多為耕作土壤，表面覆蓋的油汙會降低土壤滲透性和土壤肥力。泄漏事故發生初期，原油滲入土壤壹定深度，隨著泄漏時間的延長，滲入深度增加不多。根據隴東油田和陜北油田的現場調查，落地原油壹般在土壤中積累在50cm以上的深度，因此原油泄漏後主要汙染土壤的耕層。
(2)石油汙染物在土壤中的垂直滲透性。
鄂爾多斯盆地氣候幹燥，降雨量少，地表多為戈壁礫石覆蓋，土壤發育不良，含沙量高。因此，該盆地油田開發產生的石油汙染物更容易沿土壤包氣帶滲漏和遷移，危及生態環境。其遷移速度取決於土壤對汙染物的吸附能力。原油比重壹般小於1，既不是靜止的，也不類似於土壤中可溶性物質長期快速運移。為了解石油類物質在土壤中的遷移情況，通過野外采樣分析，研究了石油類汙染物在油田土壤中的遷移規律。
分別對隴東西峰油田和慶城油田井場附近土壤剖面中的石油類物質含量進行了測定，測定結果見表3-5至表3-7。
表3-5慶城油田土壤中石油汙染物的垂直分布
表3-6西峰油田土壤中石油汙染物的垂直分布
表3-7陜北安塞杏2井放噴池附近土層石油垂向分布
從表3-5至表3-7可以看出，由於土壤的吸附作用，石油類汙染物的含量隨著土層縱剖面距離的增加而逐漸減少，尤其是在50cm以內。石油類汙染物主要積累在土壤表層80cm以內，2 m以下壹般難以下滲，長慶油田所在地區多為風沙土和灰棕色荒漠土，顆粒較粗，結構疏松，孔隙度高，垂直滲透系數比壹般土壤大。而西北油田所在地區由於氣候幹旱，降雨量少，土壤含水量低，汙染物的遷移和滲透作用大大減弱，幾乎沒有大量降水的淋溶作用。所以油田開發過程中產生的這些原油只是在表層土壤中積累，淺層滲透，對深層土壤影響不大。
2.對地表水體的影響
鄂爾多斯油田橫跨陜甘寧三省(區)，境內主要有三大水系，即甘肅隴東的馬立安河系、陜西延安的延河系和陜西靖邊的無定河系。這三大水系在石油開發過程中都受到了不同程度的汙染。
隴東石油開發區地表水的主要汙染物為COD和氯化物，其中COD汙染最為嚴重，14個樣品全部超標，尤其是河流周圍。葫蘆河、古城河、蒲河氯化物汙染指數均超標，尤其是河流周邊。pH值沒有超標；除長江周圍韓家灣斷面外，其他樣品石油類在0.04 ~ 0.3mg/L之間；揮發酚除柔元河華池嶽樂斷面超標1倍外，其余均未超標。由於地質原因，長江周圍的洪德大橋TDS含量很高，影響下遊水質，但隨著下遊水量的增加，鹽度逐漸降低。
總體來看，隴東地區環江、馬蓮河幹流汙染最嚴重，其次是柔源河、蒲河。環江、馬蓮河幹流已不能滿足ⅲ類水體功能使用要求，柔源河、蒲河已不能滿足ⅱ類水體功能使用要求。
根據吳起縣水文站1987 ~ 1992的水文資料(表3-8)可以看出，在大規模開發石油資源之前，北洛河上遊的硫酸鹽、氯離子和六價鉻的年均含量已超過國家標準ⅲ類標準，尤其是氯化物含量和硫酸鹽含量已超標2-3倍，礦化度大於1000。
表3-8吳起縣水文站水質監測數值統計單位:mg L-1
洛河上遊水質含鹽量和含鹽量超標與洛河上遊地下水補給區白堊系和第三系(古近系)地層含鹽量有關，地下水本身含鹽量或含鹽量較高。吳起古湖泊存在於吳起地區白玉山山南緣，幹涸形成含鹽地層，地下水補給時大量鹽分輸入洛河。吳起西北部定邊地區分布著大量的鹽池和含鹽地層，鹽進入地下水並向東南補給是不容忽視的。20世紀90年代以來，石油資源大規模開采後，TDS、六價鉻、氨氮、氯化物、高錳酸鹽指數、硫酸鹽、總硬度明顯升高，說明洛河上遊目前的“高鹽度、高鹽度(TDS)、高硬度”是在局部水平較高的基礎上進壹步水汙染所致。
陜北石油開發區地表水中六價鉻全部超標，其他重金屬均未超標，揮發酚大部分未超標，只有兩個樣品分別超標65438±0.8和0.6倍。相對來說，化學需氧量和氨氮超標。氯化物超標最嚴重，超標率達到63%，其次是硫酸鹽，硫酸鹽超標超過壹半，其次是硝酸鹽和總磷，氟化物未超標。
長慶油田公司安塞油田開發區2006年和2007年地表水有害物質監測結果見表3-9。其中，環境汙染最嚴重的是石油類，超標32倍，硫化物超標1.20倍，揮發酚超標4.2倍，COD超標1.71倍，BOD5超標5.23倍。其中，超標嚴重的地方主要在王耀水庫和幸子河馮村上遊。從表3-9可以看出，2007年8月份的監測數據超標，比2006年4月份有所上升。
表3-9長慶油田公司安塞油區地表水有害物質監測結果單位:mg L-1
3.對地下水的影響
鄂爾多斯盆地地下水埋藏較深。根據土壤和地表水的汙染特征，原油和石油廢水對地下水沒有影響，石油開發對地下水的影響主要是註水井的影響，主要是在石油開發過程中掠奪地下水，改變地下水環境。
(1)地下水汙染現狀
隴東油田由於采油活動，主要油田區塊地下水指標嚴重超標(表3-10)。馬嶺油田地下水中氨氮最為嚴重，監測結果全部超標。六價鉻的六個監測點中有五個超標或接近標準值。氯化物也超標了。華池油田地下水有1個監測點，嚴重超標。各點COD均超標或接近標準值。樊家川油田地下水中氨氮、六價鉻、氯化物、細菌總數和大腸菌群均超標，其中大腸菌群汙染最嚴重。此外，氟化物也超標。總的來說屬於水質差，不適合人類食用。這些汙染與石油開發有很大關系，但也有其他汙染因素。
表3-10隴東油區地下水質量指標表單位:mg·L-1
總體來說，隴東油田地下水的主要汙染物是COD，其中56.25%超過國家ⅲ類標準，其次是氯化物，31.43mg/L/L；pH值不超過國家ⅲ類標準；沒有檢測到石油；鹽度範圍為452.67-15736.00毫克/升
陜北部分石油、六價鉻、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽超標，其余檢測項目未超標；部分地區石油超標十幾倍，部分井水、泉水六價鉻超標，不是很嚴重；部分樣品氯化物超標嚴重，最高超標500倍。有1個井水樣品硝酸鹽超標。泉水的pH值較高，井水次之，水庫水最小(表3-11)。
表3-11陜北地層水與河水TDS、硬度、氯離子含量對比表
繼續的
對不同地方的地下水及其地表水的鹽度、硬度、氯離子進行對比分析，揭示地下水與地表水的關系。表中選取的河水樣品是根據地層水的取樣位置選取的，靠近地層水。將井水和泉水與相應的河水進行對比，可以看出井水的TDS、硬度、氯離子含量均低於河水，從其他指標來看地下水的水質好於同壹地區的地表水，與調查中當地居民基本飲用地下水的情況壹致。
陜西靖邊安塞油田位於大理河上遊。從1990到2006年，靖邊青陽岔打了近千口油井，造成淺層地下水滲漏，深層鹵水溢出，地下水資源枯竭，加之亂民采、濫蜂巢開采，造成油層和水層相互滲透汙染，80%的井幹涸。
(2)註水井對地下水的影響分析。
以隴東地區為例。目前，隴東油田有7個生產水處理廠，生產水經過處理後回註地層。主要工藝流程為:沈澱池脫水-油罐除油-過濾-絮凝-殺菌-回註。
汙水回註層位為直羅組(深度在1000米以下)。地層中有數層厚的泥質粉砂巖、泥巖等弱透水或不透水層，貫穿上下地層的導水構造極不發育，回註水突破不透水層向上層遷移滲透的可能性不大，更不要說進入潛水層和地表水了。同時直羅組砂巖層孔隙度大(19% ~ 22%)，吸水量大。以註水井為基準，在500米影響半徑內，僅射孔段砂巖平均厚度為30m(直羅組砂巖層厚度為200 ~ 340 m)，孔隙體積約為500萬m3。可見，選擇直羅組作為回註層是合理可行的。采出水在壓力下回註直羅組後，不太可能突破多層隔水層，汙染地下水。
回註前，采出水必須經過處理達到《地下水質量標準》(GB/T 14848-1993)中的ⅲ類標準值，與深層承壓水水質無明顯差異，部分成分低於地下承壓水，不可能對深層承壓水產生不利影響。此外，隨著原油的開采，註入的水來自深層。原油脫水後，其體積遠小於開采時含水原油的體積，然後回註到作業區深層，有利於原油采空區的充填，不太可能引起水文地質和工程地質條件的變化。
但處理後的采出水壹般含鹽量和硬度較高，並含有壹定的DO、H2S、CO2、硫酸鹽還原菌和腐生菌。因此，回註過程中容易發生沈澱，堵塞汙水處理系統和地層孔隙，導致註水不暢，嚴重時容易造成產出水回流，汙染地表水和地下水。DO、H2S、CO2和厭氧菌還可能造成汙水處理系統和管道的腐蝕和穿孔，還可能造成采出水漏入非註水層，造成地下水汙染。
據現場調查，鄂爾多斯盆地石油開采過程中，處理後的汙水用作回註水的量其實很少，大部分回註水由采油部門通過購買當地淡水資源回註(TDS含量小於1.5mg/L)。該流域需要大量回註水，占用了當地大量寶貴的淡水資源。
4.對植被的影響
石油勘探開發是壹個不斷認識和開發地層油氣藏的過程，不僅擴大了人類的活動範圍，而且使以前無法進入或難以進入的地區變得可以進入和容易進入，特別是在生態環境脆弱的地區。對於黃土丘陵溝壑區和戈壁風沙區，灌木和艾草對維持該地區生態系統的平衡具有重要作用，地表剝落造成的植被破壞在短時間內難以恢復。從土地利用構成來看，井場、站(場)對植被有點狀影響，道路、集輸管道有線狀影響，遠大於點狀影響；從土地利用方式看，臨時用地的植被可以人工和自然恢復，永久用地可以完全被人工生態系統替代。雖然通過人工植樹種草提高了植被覆蓋率，但可能導致基因同質化，生態系統功能減弱。
石油生產過程中產生的汙染物也對生長在土壤上的植被資源產生影響。如果汙染物超過植物汙染耐受和適應的臨界點，就會導致當地脆弱的生態系統惡化。對於沙漠戈壁灘植被，自然更新緩慢，難以恢復。壹般來說，采油、試油過程中產生的原油在地表1m以內積累，1m以下土壤中含油量很少，壹般不會汙染地表水層，對區域地下水影響不大。油田產生的廢水和含酒精廢水經專門收集處理達標後，除部分生活汙水用於綠化外，其余全部回註奧陶系，不外排。
同樣，由於石油運輸是壹種封閉的地下管道運輸，不會對植被產生影響。原油泄漏時，在管道壓力的作用下，原油噴發，加上自然風的影響，原油飛濺到周圍植物表面，直接造成植物汙染，嚴重時植物幹枯死亡。輸油壓力越大，飛濺範圍越廣，汙染越嚴重。
第三，地質和環境問題對石油開發的影響
石油開采破壞了生產環境，增加了生產成本，造成了生產區居民與生產單位的矛盾。油田修建道路和管道對來自山區的洪水有壹定的阻擋作用。水通過天然溝壑自行流下，而道路和管道起到壹定的阻擋和匯集作用，改變洪水方向，在局部地區形成大洪水，產生新的水蝕。含鹽量高的汙水會加速這種水蝕，縮短輸油管道的使用壽命。
基於石油生產和運輸(管道)的特點，不會像煤礦開采那樣引發更大、更明顯的地質問題(崩塌、滑坡、泥石流、荒漠化)，不會引發造成人員和財產損失的嚴重事故(如坍塌)。其對地質環境的危害相對較輕(與煤炭資源開采相比)。但其對水、土、氣、農作物的影響，必將危及原本和諧的生態環境，引起當地居民的強烈不滿。當它沒有給當地政府和居民帶來良好的經濟效益時，石油開采和提煉的過程必然是艱難的，比如建設征地和勞動力就業。這些都會直接減緩甚至停止生產的順利進行，從而增加生產成本；此外，石油開采和生產造成了當地土地和水資源的流失，嚴重影響了當地居民的生活條件。反過來，當地人阻礙了石油部門的開采活動，以重新獲得自己的土地和水資源。