頁(yè)巖氣是一種重要的非常規(guī)天然氣資源，已成為油氣資源領(lǐng)域重要的組成部分，川南是中國(guó)石油頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)，目前，川南已成為我國(guó)最大的頁(yè)巖氣生產(chǎn)基地。頁(yè)巖氣在開采的過(guò)程中所造成的環(huán)境問(wèn)題日益突出，主要表現(xiàn)在鉆井過(guò)程中噪聲對(duì)附近居民的影響、水基鉆井固廢和油基鉆井固廢處置壓力大、壓裂返排液處理困難。針對(duì)川南頁(yè)巖氣開發(fā)生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的矛盾，分別從噪聲、固廢和廢水三方面提出頁(yè)巖氣開發(fā)過(guò)程中的污染防治建議。
2018年，中國(guó)石油在全國(guó)范圍內(nèi)調(diào)動(dòng)資源，從新疆、東北甚至國(guó)外將鉆機(jī)調(diào)往川南。截至目前，中國(guó)石油共在川南地區(qū)啟用142臺(tái)鉆機(jī)，較2017年增長(zhǎng)3倍；建成長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)等國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)。中國(guó)石油在川南頁(yè)巖氣勘探開發(fā)過(guò)程中，把提高單井產(chǎn)量作為首要目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)3500米以淺資源的規(guī)模有效開發(fā)，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)多項(xiàng)先河。中國(guó)石油大力推進(jìn)川南頁(yè)巖氣勘探開發(fā)，取得了重要成果 [1]。川南頁(yè)巖氣產(chǎn)量不斷創(chuàng)造新高的同時(shí)，鉆井過(guò)程中鉆井巖屑和壓裂返排液處置等環(huán)保制約性因素也越發(fā)突出，本文結(jié)合實(shí)際的頁(yè)巖氣環(huán)境安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了頁(yè)巖氣開采過(guò)程中所面臨的主要環(huán)境污染問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的污染防治建議。
我國(guó)的頁(yè)巖氣目前主要產(chǎn)自四川盆地，全國(guó)已探明頁(yè)巖氣資源儲(chǔ)量的省份中，四川高居榜首，重慶、貴州也位列前四位，國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)的4個(gè)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)，有3個(gè)在西南地區(qū)，分別是重慶涪陵示范區(qū)、四川長(zhǎng)寧–威遠(yuǎn)示范區(qū)、云南昭通示范區(qū)。根據(jù)四川省“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要實(shí)施中國(guó)“氣大慶”建設(shè)行動(dòng)，加強(qiáng)天然氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系建設(shè)，建成全國(guó)最大天然氣(頁(yè)巖氣)生產(chǎn)基地，天然氣年產(chǎn)量力爭(zhēng)達(dá)到630億立方米，其中頁(yè)巖氣為主力軍，2025年全國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量300億立方米，預(yù)計(jì)將主要來(lái)自四川盆地，占其天然氣總產(chǎn)量的43%。川南頁(yè)巖氣開采主要集中在滬州、宜賓、自貢、內(nèi)江等地區(qū)，涉及面積約4 × 10?km2。
我國(guó)的頁(yè)巖氣目前主要產(chǎn)自四川盆地，全國(guó)已探明頁(yè)巖氣資源儲(chǔ)量的省份中，四川高居榜首，重慶、貴州也位列前四位，國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)的4個(gè)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)，有3個(gè)在西南地區(qū)，分別是重慶涪陵示范區(qū)、四川長(zhǎng)寧–威遠(yuǎn)示范區(qū)、云南昭通示范區(qū)。根據(jù)四川省“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要實(shí)施中國(guó)“氣大慶”建設(shè)行動(dòng)，加強(qiáng)天然氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系建設(shè)，建成全國(guó)最大天然氣(頁(yè)巖氣)生產(chǎn)基地，天然氣年產(chǎn)量力爭(zhēng)達(dá)到630億立方米，其中頁(yè)巖氣為主力軍，2025年全國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量300億立方米，預(yù)計(jì)將主要來(lái)自四川盆地，占其天然氣總產(chǎn)量的43%。川南頁(yè)巖氣開采主要集中在滬州、宜賓、自貢、內(nèi)江等地區(qū)，涉及面積約4 × 104 km2。
01、川南地區(qū)敏感點(diǎn)多、居民點(diǎn)分布較多，鉆井噪聲對(duì)居民影響較大
川南地區(qū)森林覆蓋率高、江河縱橫、人口眾多，自然保護(hù)地 [2] 水源保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)分布較多 [2]。頁(yè)巖氣平臺(tái)周邊一般都會(huì)分布有分散居民點(diǎn)，井口周邊200 m評(píng)價(jià)范圍內(nèi)少則10戶，多則30~50戶不等，易造成鉆井施工階段的噪聲擾民投訴，鉆井作業(yè)施工環(huán)保壓力大。尤其是川南瀘州和宜賓地區(qū)電網(wǎng)集輸設(shè)施建設(shè)能力有限，井場(chǎng)接入電網(wǎng)難道大，鉆井過(guò)程采用柴油機(jī)發(fā)電，柴油發(fā)電機(jī)噪聲源強(qiáng)高達(dá)85~90 dB (A)，加上鉆井設(shè)備噪聲，平臺(tái)井場(chǎng)邊界噪聲無(wú)法達(dá)標(biāo)，同時(shí)鉆井施工為一天24 h鉆井，對(duì)平臺(tái)周圍300 m內(nèi)的居民造成了嚴(yán)重的聲環(huán)境擾民。近年來(lái)，出現(xiàn)了多起鉆井期間噪聲擾民投訴案例，鉆井噪聲問(wèn)題為川南頁(yè)巖開發(fā)過(guò)程中突出的一項(xiàng)環(huán)境影響問(wèn)題。
02、鉆井固廢處置壓力大
川南頁(yè)巖氣水基鉆井固廢主要為水基泥漿鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄水基泥漿和鉆井巖屑，據(jù)統(tǒng)計(jì)，單井(井深約3000 m)水基固廢平均產(chǎn)生量約700 m3，目前普遍采用資源化綜合利用的方式處理，主要為預(yù)處理后作為摻燒水泥或燒結(jié)磚的原材料進(jìn)制磚或制水泥，將水基鉆井固化；此外，頁(yè)巖氣鉆井過(guò)程中儲(chǔ)層長(zhǎng)水平段常采用油基鉆井液鉆進(jìn)，該鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的鉆屑屬于危險(xiǎn)廢物，單井(水平段長(zhǎng)約2000 m)油基巖屑平均產(chǎn)生量約300 m3，委托有危險(xiǎn)廢物處理資質(zhì)的單位處置。據(jù)預(yù)計(jì) [3]，2020年川南水基鉆屑產(chǎn)生量約13.0萬(wàn)m3，油基鉆屑約6.0萬(wàn)m3。產(chǎn)生量大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了當(dāng)?shù)厮唷⒋u瓦企業(yè)接納能力，同時(shí)，油基鉆屑處理量需求量也與區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有危險(xiǎn)廢物處理資質(zhì)的單位的處置能力不匹配，導(dǎo)致頁(yè)巖氣平臺(tái)上滯留鉆井固廢無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)處置，給當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來(lái)了不可控的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。
03、水資源消耗大、壓裂返排液處理難度大
頁(yè)巖氣在成藏與賦存方面有別于常規(guī)天然氣，其儲(chǔ)層具有超低孔滲的特征，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)氣流須通過(guò)相關(guān)技術(shù)來(lái)改善儲(chǔ)層。水平井與水力壓裂所具有的優(yōu)勢(shì)成為了當(dāng)前開采頁(yè)巖氣最廣泛的技術(shù)，同時(shí)也消耗了大量的水資源，四川、重慶地區(qū)統(tǒng)計(jì)頁(yè)巖氣開發(fā)單井需水量在10,000~40,000 m3不等，壓裂用水量平均每口井為3.15 × 104 m3。壓裂完成后，占注入壓裂液量約15%~80%的返排液會(huì)返回到地面 [4]，頁(yè)巖氣開發(fā)不僅造成水資源消耗還會(huì)帶來(lái)水資源污染，這與頁(yè)巖氣水力壓裂中壓裂液有著密切的關(guān)系。頁(yè)巖氣開發(fā)采用大規(guī)模水力壓裂，其原理是將含有多種添加劑的壓裂液在高壓條件下注入地層，從而改善儲(chǔ)層裂縫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)達(dá)到增產(chǎn)的目的。壓裂液中含有殺蟲劑、減阻劑、防垢劑、交聯(lián)劑、表面活性劑等多種化學(xué)添加劑。如長(zhǎng)寧–威遠(yuǎn)區(qū)塊單井返排液量達(dá)1 × 104~2 × 104 m3，水中TDS、懸浮物、高價(jià)金屬離子和有機(jī)物等濃度隨返排時(shí)間的延長(zhǎng)和回用次數(shù)的增多而逐漸增大，水質(zhì)變黑發(fā)臭 [5]。由于區(qū)域內(nèi)各平如果注入的壓裂液進(jìn)入地下水層這將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的水污染。壓裂液返排到地面不僅有添加劑的成分而且還含有溶解性鹽類、放射性元素、重金屬等其他化學(xué)物質(zhì)，壓裂液中鹽分含量可達(dá)10%以上，大量廢水進(jìn)入水體，對(duì)水環(huán)境有影響。
我國(guó)的頁(yè)巖氣目前主要產(chǎn)自四川盆地，全國(guó)已探明頁(yè)巖氣資源儲(chǔ)量的省份中，四川高居榜首，重慶、貴州也位列前四位，國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)的4個(gè)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)，有3個(gè)在西南地區(qū)，分別是重慶涪陵示范區(qū)、四川長(zhǎng)寧–威遠(yuǎn)示范區(qū)、云南昭通示范區(qū)。根據(jù)四川省“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要實(shí)施中國(guó)“氣大慶”建設(shè)行動(dòng)，加強(qiáng)天然氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系建設(shè)，建成全國(guó)最大天然氣(頁(yè)巖氣)生產(chǎn)基地，天然氣年產(chǎn)量力爭(zhēng)達(dá)到630億立方米，其中頁(yè)巖氣為主力軍，2025年全國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量300億立方米，預(yù)計(jì)將主要來(lái)自四川盆地，占其天然氣總產(chǎn)量的43%。川南頁(yè)巖氣開采主要集中在滬州、宜賓、自貢、內(nèi)江等地區(qū)，涉及面積約4 × 104 km2。
01、加強(qiáng)頁(yè)巖氣開采區(qū)塊內(nèi)網(wǎng)電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提供網(wǎng)電鉆井
優(yōu)先采用網(wǎng)電對(duì)井場(chǎng)進(jìn)行供電，減少鉆井過(guò)程中柴油發(fā)電機(jī)的噪聲，能夠大大降低鉆井平臺(tái)噪聲源強(qiáng)，減少鉆井噪聲對(duì)周圍居民的影響；尤其是在夜間，盡可能減少設(shè)備的使用，材料運(yùn)輸集中白天運(yùn)輸，嚴(yán)格控制僅在白天開展壓裂作業(yè)工作，減少井場(chǎng)噪聲產(chǎn)生。若無(wú)法使用網(wǎng)電，對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)的噪聲，應(yīng)修建帶隔音功能的活動(dòng)板房隔聲，同時(shí)安裝減振墊層和阻尼涂料，減少柴油機(jī)發(fā)電噪聲的產(chǎn)生，在實(shí)際施工時(shí)，針對(duì)實(shí)際監(jiān)測(cè)噪聲值超標(biāo)的居民采取協(xié)商補(bǔ)償、臨時(shí)撤離(可租用當(dāng)?shù)孛穹俊⒃谠肼曔_(dá)標(biāo)距離之外進(jìn)行妥善安置)等噪聲防治措施，取得居民諒解，避免環(huán)保糾紛。
02、積極尋求固廢減量化、資源化和無(wú)害化防治措施
水基鉆井固廢屬于一般工業(yè)固廢，為減少當(dāng)?shù)卮u廠和水泥廠處理壓力，可積極探索更多的安全可靠的水基鉆井固廢綜合利用方式，比如水基巖屑脫水后干渣制路基材料鋪路或者制作建材等方式。油基巖屑處置除增加當(dāng)?shù)匚U處置單位能力以外，油氣開采產(chǎn)生的廢棄油基泥漿、含油鉆屑及其他固體廢物，應(yīng)當(dāng)遵循減量化、資源化、無(wú)害化原則，按照國(guó)家和地方有關(guān)固體廢物的管理規(guī)定進(jìn)行處置。鼓勵(lì)企業(yè)自建含油污泥集中式處理和綜合利用設(shè)施，提高廢棄油基泥漿和含油鉆屑及其處理產(chǎn)物的綜合利用率，對(duì)油基巖屑進(jìn)行減量化處置，同時(shí)建議有關(guān)部門頒布相關(guān)油基巖屑預(yù)處理后豁免危險(xiǎn)廢物的條件及豁免內(nèi)容的可能，鼓勵(lì)企業(yè)自主在源頭對(duì)油基巖屑進(jìn)行減量化、資源化和無(wú)害化處置。
03、提高壓裂返排液重復(fù)利用率，尋找更多壓裂返排液處置方式
根據(jù)工程情況，加大區(qū)塊內(nèi)氣田水管網(wǎng)的建設(shè)，合理調(diào)度壓裂返排液的循環(huán)利用，提高壓裂返排液重復(fù)利用率是頁(yè)巖氣開采過(guò)程中節(jié)約水資源的必修課，建議企業(yè)內(nèi)部制定壓裂過(guò)程中壓裂返排液重復(fù)利用率指標(biāo)和新鮮水用量定額指標(biāo)，最大程度減少對(duì)當(dāng)?shù)匦迈r水使用量，節(jié)約水資源。
目前無(wú)法綜合利用的壓裂返排液普遍采用回注到地層的措施，減少壓裂返排液對(duì)當(dāng)?shù)厮h(huán)境的影響。對(duì)回注井開展全過(guò)程環(huán)境管理，回注前應(yīng)充分論證回注井空間布設(shè)、注入層位、注入壓力和注入水量等環(huán)境可行性，并設(shè)置監(jiān)測(cè)井定期監(jiān)控回注行為對(duì)地下水環(huán)境影響，確保回注過(guò)程不會(huì)引起地下水環(huán)境污染 [6]。但是回注不便于環(huán)境管控，且只是暫時(shí)的控制了污染，沒(méi)有從根本上消除污染，并且回注可能會(huì)存在更多的環(huán)境安全隱患，比如地震、壓覆礦產(chǎn)資源、影響以后可能會(huì)被利用的地下水資源等。因此，建議鼓勵(lì)和支持科技創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步，將石油天然氣行業(yè)廢水如壓裂返排液，進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后排放，以便于環(huán)境管理。為簡(jiǎn)化工藝流程、保護(hù)生態(tài)環(huán)境并促進(jìn)油氣開采，一些新型的壓裂返排液處理技術(shù)，如機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)蒸發(fā)技術(shù)等，正開始逐漸取代傳統(tǒng)處理技術(shù) [7]。
返排液具有產(chǎn)量變化大、成分復(fù)雜、不穩(wěn)定性、難降解、高COD、高TDS、高硬度等特點(diǎn)。
達(dá)標(biāo)外排處理技術(shù)必須包含去除SS、油類、COD、氨氮、硬度和TDS，而難點(diǎn)和重點(diǎn)在于將高TDS從水中分離，以達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)外排水標(biāo)準(zhǔn)，外排處理包含氣浮、催化氧化、軟化沉淀、超濾、提濃、蒸發(fā)結(jié)晶和深度處理等工藝，該工藝不僅能達(dá)標(biāo)外排，還能將返排液中的NaCl作為產(chǎn)品提出。分離出的NaCl可作為化工原料和畜牧用鹽，達(dá)到了有價(jià)物質(zhì)資源化的目的。達(dá)標(biāo)外排工藝中的深度處理裝置主要針對(duì)采用不同的膜提濃工藝或不同蒸發(fā)工況造成不達(dá)標(biāo)而增加的，但需根據(jù)不同的水質(zhì)設(shè)置不同的深度處理裝置。如采用電滲析裝置，需增加淡水除COD裝置；如蒸發(fā)結(jié)晶在堿性條件下蒸發(fā)，氨氮進(jìn)入冷凝水，需增加脫氨氮裝置。由于壓裂返排液達(dá)標(biāo)外排標(biāo)準(zhǔn)較高，處理工藝較為復(fù)雜，流程較長(zhǎng)，所以宜將返排液收集建污水廠集中處理。
廣東環(huán)美環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司是一家專業(yè)從事蒸發(fā)濃縮（結(jié)晶）系統(tǒng)成套設(shè)備業(yè)務(wù)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。擁有專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)70余人，超過(guò)10年的工程經(jīng)驗(yàn)和業(yè)績(jī)，各類發(fā)明和實(shí)用新型專利30余項(xiàng)，廣東環(huán)美已通過(guò)國(guó)家級(jí)高新企業(yè)認(rèn)證、安全生產(chǎn)許可證、以及擁有環(huán)保工程和機(jī)電安裝工程專業(yè)承包二級(jí)資質(zhì)。
文章轉(zhuǎn)載自 廣東環(huán)美MVR蒸發(fā)系統(tǒng)，如有侵權(quán)，可聯(lián)系我們刪除。
工業(yè)環(huán)保網(wǎng)APP/掃碼下載
工業(yè)環(huán)保網(wǎng)APP
企業(yè)手機(jī)版商城
關(guān)注抖音，更多精彩
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
掃碼關(guān)注微信公眾號(hào)
