新形勢下頁巖氣開發(fā)建設中存在的環(huán)保問題及處理技術

胡佑立

【摘 要】新《環(huán)保法》實施以來，在國家環(huán)保監(jiān)管力度加強、相關法律法規(guī)深入實施的背景下，我國開發(fā)建設規(guī)模越來越大的油氣田企業(yè)所面臨的環(huán)境問題越來越嚴重。頁巖氣開發(fā)過程中產(chǎn)生的主要污染物有油基鉆井液廢棄物、水基鉆井液廢棄物、壓裂返排液等，這些物質(zhì)會對環(huán)境造成嚴重污染，基于此，形成了處理各類污染物的配套工藝和技術，而解決這些工藝與技術存在的不足將成為我們今后努力的方向。

【Abstract】Since the implementation of the new " Environmental Protection Law" and relevant laws and regulations， under the background of strengthening supervision and deeply inplemetation of related laws， the environmental problems in oil and gas field development and construction enterprises in our country increasingly large scale facing more and more serious. The main pollutants produced in the process of shale gas development are the oil base drilling fluid， waste drilling fluid wastes， fracturing fluid， these substances cause serious pollution to the environment， therefore， supporting the formation process and processing technology of all kinds of pollutants， solving the disadvantages of technology will become the direction of our efforts in the future.

【關鍵詞】新形勢；各類鉆采廢棄物；廢棄物處理工藝技術

【Keywords】new situation； various drilling waste； waste treatment technology

【中圖分類號】R139+.1 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0059-02

1 引言

隨著我國油氣田開發(fā)建設范圍的不斷擴大，它所帶來的環(huán)境問題也越來越明顯。2014年4月24日，《環(huán)保法》完成第一次修訂，并定于2015年1月1日起正式實施。新《環(huán)保法》在環(huán)境保護領域內(nèi)的重大制度建設，給油氣田開發(fā)建設工作提出了嚴峻挑戰(zhàn)，在這種新形勢下，迫切需要我們突破油氣田環(huán)保問題瓶頸，為油氣田開發(fā)工作提供可持續(xù)發(fā)展道路。

2 頁巖氣開采過程中存在的環(huán)保問題及處理難度

新《環(huán)保法》對油氣田開發(fā)過程中所產(chǎn)生的各類物質(zhì)進行了標準化的界定，頁巖氣開采過程中產(chǎn)生的各類污染物，基本分為3類：油基鉆井液廢棄物、水基鉆井液廢棄物、壓裂返排液，根據(jù)相關技術標準分析，該類污染物存在腐蝕性污染、石油開采業(yè)特征污染、重金屬污染、有機類污染和生態(tài)污染等。油基鉆井液廢棄物是一類含油率很高的固體廢棄物，對環(huán)境產(chǎn)生的危害非常嚴重，目前對處理油基鉆井液廢棄物提出的要求很高，《廢礦物油回收利用污染物控制技術規(guī)范》（HJ607-2011）規(guī)定含油率大于5%的含油廢棄物，必須進行油品回收利用，同時《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》（GB4282-1984）規(guī)定了含油率低于0.3%，這兩項標準給油基鉆井液廢棄物處理提出了嚴格要求。隨著逐步加深的鉆井深度，以及逐步復雜的鉆井液體系，水基鉆井液廢棄物處理應在破膠脫水技術上持續(xù)攻關，進一步深化固液分離及固體廢物處理技術。目前使用的壓裂液都是一次性壓裂返排，主要是以高聚物稠化劑為主的水基體系，其中含有的大量化學藥劑是不容忽視的污染物，而這些大量的化學藥劑保證了壓裂液的使用性能。針對壓裂返排液的處理起步較晚，目前基本集中在處理工藝的研究中，這些處理工藝運用在實際操作中比較困難，以前各大油田都在邊遠地區(qū)進行集中掩埋，隨著環(huán)保執(zhí)法力度的加大，應大力加強對返排液的處理來減弱返排液對環(huán)境帶來的影響。

3 頁巖氣開采過程中各類廢棄物的處理技術

頁巖氣是新興的清潔能源，在我國的勘探開發(fā)還處于初期階段，鉆井過程中使用到的各類鉆井液均與以往常規(guī)油氣井有所區(qū)別，由此產(chǎn)生的各類廢棄物也有所不同，針對頁巖氣開采過程中產(chǎn)生的油基鉆井液廢棄物、水基鉆井液廢棄物、壓裂液廢棄物等均需根據(jù)其特點，形成適用于處理各類廢棄物的技術及處理裝備，且各項技術處于迅速發(fā)展中。

3.1 油基鉆井液廢棄物的處理技術

油基鉆井液廢棄物主要由廢棄油基泥漿、鉆屑組成，產(chǎn)生于頁巖氣鉆采過程中的水平段，在鉆井過程順利的情況下，每口井產(chǎn)量約為250～350方，其量遠遠小于水基泥漿廢棄物，但其處理難度遠遠高于水基泥漿廢棄物。這種含油類固體廢棄物是頁巖氣開采過程中對環(huán)境危害最大的一種，要求按照國家危險固體廢棄物的標準進行處理，國內(nèi)處理指標要求其處理后的殘渣含油率≤0.3%。處理理念主要為減量化、無害化、資源化，為了響應新形勢下的環(huán)保要求，大量研究工作者先后提出焚燒法、固化法、溶劑萃取法、熱處理法、離心分離法、生物反應器等眾多方法[1]。根據(jù)國內(nèi)外長久以來的探索和實際應用情況，油基鉆井液廢棄物處理采用高速離心+熱解析技術為最佳工藝，完全響應了廢棄油基鉆井液的處理理念。第一步高速離心達到減量化，回收的油基泥漿通過性能調(diào)整，可重復利用。熱解析技術是含油類固體廢棄物無害化處理水平最高的一種，可實現(xiàn)自動化全過程控制，優(yōu)化處理工藝，處理后的基礎油、少量水、不凝氣體、清潔無害的渣均可實現(xiàn)資源化利用。

3.2 水基鉆井液廢棄物的處理技術

水基鉆井液廢棄物由廢棄水基泥漿、鉆屑和設備清洗廢水組成，主要產(chǎn)生于頁巖氣鉆采過程中的垂直段，是主要的鉆井廢棄物之一。其處理理念主要為源頭減量化、處理后再利用、處理后再循環(huán)、回收再生處理等。為了響應新形勢下的環(huán)保要求，水基鉆井廢棄物的處理技術先后出現(xiàn)了水基鉆井液回收再利用技術、高效固液分離技術、廢水無害化處理再利用技術、微生物處理等終端處置技術、水基鉆井廢棄物“不落地”無害化處理技術等[2]，每一種方法都有其獨特的優(yōu)勢，經(jīng)綜合評價，目前國內(nèi)各地區(qū)頁巖氣鉆井平臺均要求水基鉆井液廢棄物達到“不落地”隨鉆處理。處理后的巖屑、廢渣等固相用于墊井場、填埋等，處理后的達標廢水的最佳去處是鉆井循環(huán)利用。

3.3 壓裂返排液處理技術

壓裂反排液主要由黏土顆粒、巖石鉆屑、各種添加劑等組成，呈現(xiàn)高酸度、高黏度、高穩(wěn)定性、高COD和高礦化度等特點，目前的處理方法包括復合催化氧化技術、納米光催化氧化、高鐵酸鹽氧化絮凝、生化法、微電解法等[3]，每種方法對廢水的處理都不徹底。隨著越來越成熟的壓裂技術，壓裂液體系為滿足不同復雜井況，也形成了胍膠壓裂液體系、改性胍膠壓裂液體系、高分子聚合物滑溜水膠液體系等。每一種體系，有其不同的處理難點和不同的工藝技術。江漢環(huán)保采用電絮凝—氣浮沉淀—氧化—多級過濾的處理工藝，實現(xiàn)了壓裂返排液的回用。江蘇油田采用的絮凝—隔油—沉淀—雙級氧化的處理方法，處理后的污水達標。這說明，將有效的方法聯(lián)合使用，可增強處理效果。還有一些致力于研究壓裂返排液的重復利用，這種方法需經(jīng)過長時間、高頻率的試驗，在大量的試驗后總結共性，尋找合適的化學處理劑，但這種試驗得到的處理手段一般不具有普用性。

4 措施與建議

①新形勢下，國家和集團公司對環(huán)保問題的重視和對鉆井廢棄物的管理日益嚴格，一線操作者應轉換環(huán)境保護理念，確立環(huán)境優(yōu)先原則，不越生態(tài)紅線，為油氣田的勘探開發(fā)建設提供綠色道路。②油基鉆井液廢棄物的處理工藝已有了一定性的突破，但在實際現(xiàn)場運用中，與工藝配套的設備處理效率不高、能耗高、故障率高等一系列本質(zhì)性問題急需解決。處理設備類型很多，但無法實現(xiàn)經(jīng)濟、高效并存。針對這一問題，可結合目前國內(nèi)外成熟處理設備，分析同一處理工藝，不同設計構造的設備類型，將問題集中分析，全面優(yōu)化，達到更經(jīng)濟、更高效、更環(huán)保?；A油、不凝氣體的回收利用，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益明顯，但無害化和最終環(huán)境處置必須取得排放許可，因此，仍需對具體問題找出可持續(xù)發(fā)展的途徑。③水基鉆井廢棄物“不落地”無害化處理技術也存在上述問題，且更突出，應結合鉆井液體系和地方環(huán)境保護要求，加強配套處理設備的研發(fā)力度，形成技術裝置模塊化、標準化、撬裝化。水基鉆屑的毒性、污染性較小，應保證清潔生產(chǎn)，加強對無害化鉆屑的資源化探索，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。④在壓裂返排液的處理技術上，根據(jù)壓裂液體系特點，建議加強功能性模塊的組合技術來提高壓裂返排液的處理效果。其次，適當提升處理效果的同時，務必考慮壓裂返排液的回用技術，原因在于壓裂液返排量特別大，徹底凈化將很大程度的增加處理成本，因此應采用經(jīng)濟合理的有效手段。最后，清潔壓裂液的小范圍成功使用，為壓裂返排液的處理提出了正確的方向，應加大研發(fā)力度，擴大這種環(huán)境友好型的處理方法。

【參考文獻】

【1】單海霞，何煥杰，袁華玉，等.油基鉆屑處理技術研究進展[J].河南化工，2012（15）：26-29.

【2】劉光全，陳海濱，胡彬，等.水基鉆井廢棄物“不落地”處理技術發(fā)展的分析[J].長江大學學報（自然版），2015，12（35）：49-54.

【3】嚴志虎，戴彩麗，趙明偉，等.壓裂返排液處理技術研究與應用進[J].2015，32（3）：444-447.