涪陵页岩气开发主要环境风险分析及对策研究

涪陵国家级页岩气示范区取得重大突破对中国页岩气行业产生了重大影响,但开发过程中的环境风险也不容忽视,主要包括:钻井液漏失、废水污染物、固体废物等。对此,涪陵示范区创新环境管理模式,通过构建完善的环境管理体系、优化井场选址、强化井场标准化建设、细化污染防治措施、开展环境监理工作、强化日常环境监测、加强新技术研究与应用等手段,有效的控制了页岩气开发过程中的环境风险,较好的保护了当地的环境,具有很好的示范和推广作用。

涪陵页岩气开发的生态环境影响及保护对策

涪陵国家级页岩气示范区取得的突破对我国页岩气行业产生了重大影响,但页岩气开发对生态环境的污染和破坏也引起了人们的高度关注。在研究涪陵页岩气田开发情况和当地自然环境的基础上,发现涪陵页岩气开发对生态环境的影响主要体现为对耕地及植被的破坏、水污染、噪声影响、空气污染、钻屑固化填埋影响等。为了将生态环境影响降到最低,实现资源开发与生态保护并重,针对涪陵页岩气开发中的生态环境影响,需要通过管理创新和技术创新,在耕地及植被破坏、水污染、噪声影响、空气污染、钻屑固化填埋等方面采取积极有效的应对措施,进而为其他区块的页岩气绿色高效开发提供示范和借鉴。

涪陵页岩气田一期工程环境影响调查

采用现场调研与实地监测相结合的方法对涪陵页岩气田一期工程污染源和区域环境质量现状进行深入调查研究,剖析涪陵页岩气开发对环境产生的影响。结果表明,涪陵页岩气田开发过程中废水实行循环利用,钻屑固体废物固化填埋,企业环保措施基本落实,短期内页岩气开发未对区域环境产生明显不良影响。指出修建井场、池体、道路等设施对生态环境具有一定影响,且随着时间推移,钻屑固化填埋对周围土壤及水环境也具有潜在影响。

基于GIS的页岩气开发生态环境数据管理系统设计

分析了数据管理系统在生态环境领域的应用现状,以及页岩气开发生态环境数据的特性和管理需求,提出了基于地理信息系统和关系型数据库有效集成的数据管理系统框架,实现对页岩气开发区域水环境、土壤环境、环境空气及污染源负荷在时间和空间尺度的分析与评价,指出大数据、物联网技术的运用是系统发展的重要方向。

页岩气开发废水COD与TOC相关性研究

为了解涪陵页岩气田钻井废水、压裂废水和采气废水的有机物污染情况,弄清典型废水COD和TOC的相关性,在充分调研页岩气开发废水产生情况的基础上,对涪陵页岩气田典型废水进行了取样测试,建立了COD和TOC关系式,分析了COD和TOC相关性及其主要影响因素,结果表明,废水中的还原性物质、有机物组分及其部分理化性质对TOC和COD的相关性存在有较明显的影响;TOC值比COD值更能反映废水中有机物的含量;COD与TOC关系式的精密度和准确性均满足质量控制要求,可以通过TOC值预测废水的COD值,弥补因其他因素导致的COD偏大或偏小的现象。

页岩气水基钻屑制备烧结砖技术及试验

以页岩气水基钻屑替代部分粘土,辅以粉煤灰、煤矸石,制备出了水基钻屑烧结砖,研究了水基钻屑等掺量对烧结砖性能的影响。研究结果表明,水料比为0.18、水基钻屑替代45%粘土、外掺5%的粉煤灰、10%的煤矸石,制备出容重为1167 kg/m^3,抗压强度为10.7 MPa的烧结砖,环保性能优良,且各项性能均满足GB/T 5010-2003中的标准要求。

页岩气水基钻屑制备烧结砖性能研究

以水基钻屑为主要原料制备烧结砖,综合研究并分析了不同掺量水基钻屑烧结砖力学性能、热重性能。结果表明,水料比为0.18、水基钻屑替代40%黏土、外掺5%的粉煤灰、10%的煤矸石,焙烧温度1000℃,焙烧时间100 min的条件下,制备出密度为1310 kg/m3,抗压强度为16.9 MPa的烧结砖;通过XRD、FT-IR和SEM分析结果表明,水基钻屑中的硅铝质矿物参与了体系反应;页岩气水基钻屑作为烧结砖的部分原料,是一种资源化、无害化的安全环保处理方法。

涪陵页岩气勘探开发环保现状分析

为了推动页岩气产业的可持续发展,了解涪陵地区页岩气开发的环保现状,对生态环境、水资源消耗、水污染防控、固废处理等环境问题做了系统调研。通过调研发现中石化已建立页岩气开发环境保护管理体系,对大气、水、噪声、钻井液和固体废物等易污染领域进行了严密排查和防控,对环保措施落实情况进行了严格监督。在分析了页岩气勘探开发现有环保措施后,提出了一些对策和建议,如加强地质灾害的防控和预警、提高压裂液返排率、研发高效经济的废水处理技术、钻井液处理技术、钻屑处理技术和钻屑综合利用技术研究等。

涪陵页岩气田绿色开发的实践与探索

中国页岩气资源丰富,绿色高效开发是我国生态文明建设大背景下页岩气行业持续健康发展的必然要求。在调查研究涪陵页岩气勘探开发实践的基础上,发现涪陵页岩气开发面临的环保挑战主要体现在人地矛盾突出、水污染与控制难度大、钻井固废处理处置问题、废水处理问题及环境监管难度大等方面。为实现页岩气开发经济、社会和环境效益的协调发展,涪陵页岩气示范区通过技术和管理创新形成了以"土地集约化利用、绿色钻井工艺、环境友好型压裂试采、钻屑无害化处理及资源化利用、废水循环利用"为核心的绿色开发技术集成,减少了碳排放,做到了废水零排放,固体废物减量化、无害化及资源化,节约了用地、用水,降低了能耗、物耗及工程成本,实现了区域水环境的有效保护,为国内页岩气绿色高效开发发挥了重要的示范和指导作用。

页岩气采气废水达标排放处理工艺研究

通过分析国内某典型页岩气田采气废水水质特点,对页岩气采气废水达标排放处理进行了工艺理论分析,并提出了整套工艺流程,主要采用电絮凝-复合碱法软化水质-折点法除氨氮的预处理工艺,以四效蒸发脱盐作为深度处理工艺。在电絮凝电流为40 A,流量为5 m3/h,碳酸钠和氨氮去除剂的投加量分别为废水量的0.3%和0.06%的条件下进行预处理,出水进入四效蒸发器。结果表明,该工艺处理后的水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准,氯离子浓度满足DB 51/190—93《四川省水污染物排放标准》中C类水域二级标准要求,同时制得的盐可用作纯碱厂的原料。

页岩气开采废水特点及相关处理技术探讨——以四川盆地为例

近年来,我国页岩气勘探开发得到了长足发展,但是页岩气开发也带了许多环境问题,其中尤以页岩气开采废水的处理和排放问题最为突出。页岩气开采废水属于具有放射性的高盐、高有机物废水,呈现出污染物种类多、浓度高、盐度高、难降解等特点。在页岩气开发早期,主要通过内部循环回收利用的方式处理。随着页岩气开采区域的不断扩大,页岩气开发区不能完全消耗页岩气开采产生的废水,必须通过污水处理厂处理后达标排放。由于相关政策和标准缺失,有的废水处理站没有建脱盐单元,未脱盐的外排水不仅对生态环境造成不良影响,也造成环境管理混乱。因此,建议国家和地方尽快出台页岩气开采废水综合排放标准或指南,规范和指导页岩气开采废水处理,推动页岩气行业绿色可持续发展。

我国页岩气油基钻屑处理及其资源化利用前景

基于国家的能源需求与环境保护,努力建设成一个环境友好型与资源节约型社会,综述了当前油基钻屑的各种处理方式及其优缺点,并着重阐述了热解析技术;通过研究该热解渣的相关性能,页岩气油基钻屑热解渣是可用来制备混凝土、免烧砖等建材。

水基钻屑固化填埋对土壤环境影响变化趋势研究

为了解水基钻屑固化填埋池周围土壤环境质量现状,以西南某页岩气田为例,选取了3个典型井场的水基钻屑固化填埋池,先对水基钻屑固化原料成分、固化机理、固化效果进行了分析,再对池体上覆土壤和周边土壤进行长期定位监测,最后采用内梅罗指数法对土壤重金属污染状况进行综合评价,并分析了水基钻屑固化填埋池土壤重金属综合污染指数变化趋势。结果表明,水基钻屑呈碱性,含有一定量的重金属及石油类,采用水泥和粉煤灰对水基钻屑进行现场固化,固化体抗压强度可达0. 65 MPa,浸出液满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级排放标准,水基钻屑固化效果较好。经过2a的水基钻屑固化填埋池土壤跟踪监测,与土壤背景值相比,水基钻屑固化填埋池上覆土壤和周边土壤Cd、Hg、Cr及石油类质量比均随着时间呈现波动变化,但是土壤各项监测指标均未超标; 3个井场的水基钻屑固化填埋池上覆土壤重金属综合污染指数分别为0. 42-0. 54、0. 47-0. 53、0. 33-0. 56,周边土壤重金属综合污染指数分别为0. 45-0. 64、0. 48-0. 66、0. 29-0. 51,土壤重金属综合污染指数均小于0. 7。水基钻屑固化填埋短期内对周围土壤环境影响较小,长期可能会增加土壤的潜在环境风险。

涪陵页岩气田钻井岩屑资源化利用实践

总结了涪陵页岩气田开发初期钻井岩屑采用固化填埋方式处置存在占地面积大且易产生二次污染隐患等问题,因地制宜地探索钻井岩屑的资源化利用。分析了水基岩屑随钻预处理和油基岩屑热脱附技术,结合钻井岩屑的理化性质,开展了水基岩屑脱水后干渣制路基材料、制砖及水泥窑协同处置,油基岩屑灰渣制混凝土、制砖及水泥窑协同处置的探索和实践,基于环境安全、技术稳定可靠、消纳量大的原则,最终形成了涪陵页岩气田钻井岩屑资源化方案:水基岩屑"随钻预处理、水泥窑协同处置",油基岩屑"热脱附、水泥窑协同处置",实现了钻井岩屑的资源化综合利用。

页岩气油基钻屑真空热解工艺优化试验

涪陵页岩气田油基钻屑热解技术具有油回收率高、稳定可靠、安全环保的优点,针对其存在能耗高、易结焦、回收油品质量低等工程实际问题,在充分调研现场热馏炉式连续回收处理设备的基础上,自制了热解模拟试验装置。通过研究单因素对热解效果的影响,优选了油基钻屑热解参数,试验表明:热解终温、停留时间、升温速率、真空度对油基钻屑热解效果均有影响,其中热解温度是影响油基钻屑热解效果的主要因素;其次正交试验筛选出了油基钻屑热解最佳运行条件,当热解温度为400℃,停留时间为50 min,升温速率为30℃/min,真空度为0.1 MPa,试验未发现结焦现象,处理后的油基钻屑残渣含油率为0.29%,满足GB 4284—2018《农用污泥污染物控制标准》农用地标准(含油率小于0.30%);热解矿物油测试分析表明热解前后矿物油的组分分布基本一致,以烷烃类(60%以上)和芳烃类(约占10%)为主,属典型油基钻屑中总石油烃类分布,热解试验并未破坏基础油组分,回收矿物油的品质较高。

涪陵页岩气田油基岩屑安全处置与利用实践

结合涪陵页岩气田油基岩屑理化性质,调研分析了目前各气田油基岩屑处置利用方案,开展了涪陵页岩气田油基岩屑安全处置及利用的研究与实践,分析了涪陵页岩气田热馏炉和回转窑热脱附设备运行工艺。实践表明:热馏炉设备处理能力可达40～50m^3/d,但炉内易结焦,设备检修率为每月5～8d;回转窑设备单炉处理能力为10m^3/d,能耗高,对原料的适应性广;回收的矿物油用于配制油基钻井液,脱油后灰渣的含油率均低于2%,送至水泥窑协同处置。涪陵页岩气田通过热馏炉和回转窑的协同作业,有利于油基岩屑的安全处置与资源化利用。

页岩气油基钻屑脱油灰渣资源化利用进展

针对页岩气开发过程中产生的油基钻屑在堆放、运输和处理过程中均有可能对环境造成危害的问题,研究油基钻屑脱油灰渣的处置和资源化利用现状。在实际应用中,各种资源化利用技术由于政策、环保标准、经济性等原因,除水泥窑协同处置技术外,很多技术还不能大量推广应用。文章通过系统调研,阐述了各项技术的原理、优缺点及资源化利用所面临的政策障碍、实际应用及二次污染等问题,指出了资源化利用技术在开发过程中需要加强过程污染控制、开展相关政策和标准制定、提高产品高附加值等方面研究。

基于降雨滑坡模型的两种边坡破坏模式研究

实验室滑坡监测模型是评估滑坡破坏方式规律的一种常见有效的手段,为研究边坡的几何形态对边坡破坏模式的影响,在考虑"降雨是引发滑坡的主要因素"的前提下,基于降雨引发滑坡的渗透特性构建降雨型滑坡监测模型,在对相关仪器设备进行检测和校准的基础上,模拟了近似无限边坡和削平坡顶的两种几何形态在相同降雨事件中的失稳状况,同时,结合SEEP/W进行了数值模拟计算,并进行对比研究。结果表明:与传统的大面积或者整体破坏的滑坡有所不同,对于非整体破坏滑坡,特别是从坡脚开始的降雨引发的牵引式浅源滑坡,尽管水平坡顶降低了整体下滑力,但是更易由降雨入渗导致浸润线升高或孔隙水压增加,导致较早发生大范围破坏。研究成果对完善边坡稳定方案设计方法具有一定指导意义。

涪陵页岩气开发区域地下水环境质量研究

页岩气开发带来巨大的经济效益的同时,也带来了许多环境风险,如地下水污染等。为了准确评估页岩气开发对地下水的影响,有必要对页岩气开发前的水文地质情况、地下水地球化学特征及主要污染源进行调查,以及对页岩气开发前后的地下水环境质量进行监测。从调查结果来看,涪陵区块地下水与地表水转化频繁,地下水以HCO3·SO4-Ca水型为主,其p H为7.21~7.38,平均矿化度549.8 mg/L,平均硬度为383.8 mg/L;页岩气开发前地下水污染源主要为生活污染源、农业污染源;从监测结果来看除p H、硬度、硫酸盐含量、氯化物含量、高锰酸盐指数和氨氮指数等6个参数外,其余指标均在检出线内;从评价结果来看,单项组分评价法和综合评价法的评价结果表明页岩气开发对地下水环境质量有一定影响,但开发区的地下水水质均未超过III类水质标准,对地层地下水位影响也较小。

我国钻井固废制备烧结砖研究现状

钻井固废产生量大,对环境存在安全风险,本文基于钻井固废的物理特性,分析了其作为烧结材料的可行性,并综述了当前我国钻井固废制备烧结砖的研究现状,同时指出当前存在的问题和建议。