页岩气开采过程中造成的环境问题及压裂返排液废水处理解决方案

01、川南地区敏感点多、居民点分布较多，钻井噪声对居民影响较大

川南地区森林覆盖率高、江河纵横、人口众多，自然保护地 [2] 水源保护区等环境敏感区分布较多 [2]。页岩气平台周边一般都会分布有分散居民点，井口周边200 m评价范围内少则10户，多则30~50户不等，易造成钻井施工阶段的噪声扰民投诉，钻井作业施工环保压力大。尤其是川南泸州和宜宾地区电网集输设施建设能力有限，井场接入电网难道大，钻井过程采用柴油机发电，柴油发电机噪声源强高达85~90 dB (A)，加上钻井设备噪声，平台井场边界噪声无法达标，同时钻井施工为一天24 h钻井，对平台周围300 m内的居民造成了严重的声环境扰民。近年来，出现了多起钻井期间噪声扰民投诉案例，钻井噪声问题为川南页岩开发过程中突出的一项环境影响问题。

02、钻井固废处置压力大

川南页岩气水基钻井固废主要为水基泥浆钻井过程中产生的废弃水基泥浆和钻井岩屑，据统计，单井(井深约3000 m)水基固废平均产生量约700 m3，目前普遍采用资源化综合利用的方式处理，主要为预处理后作为掺烧水泥或烧结砖的原材料进制砖或制水泥，将水基钻井固化；此外，页岩气钻井过程中储层长水平段常采用油基钻井液钻进，该钻井过程中产生的钻屑属于危险废物，单井(水平段长约2000 m)油基岩屑平均产生量约300 m3，委托有危险废物处理资质的单位处置。据预计 [3]，2020年川南水基钻屑产生量约13.0万m3，油基钻屑约6.0万m3。产生量大，远远超过了当地水泥、砖瓦企业接纳能力，同时，油基钻屑处理量需求量也与区域内现有危险废物处理资质的单位的处置能力不匹配，导致页岩气平台上滞留钻井固废无法及时转运处置，给当地环境带来了不可控的环境污染风险。

03、水资源消耗大、压裂返排液处理难度大

页岩气在成藏与赋存方面有别于常规天然气，其储层具有超低孔渗的特征，为实现工业气流须通过相关技术来改善储层。水平井与水力压裂所具有的优势成为了当前开采页岩气蕞广泛的技术，同时也消耗了大量的水资源，四川、重庆地区统计页岩气开发单井需水量在10,000~40,000 m³不等，压裂用水量平均每口井为3.15 × 104 m³。压裂完成后，占注入压裂液量约15%~80%的返排液会返回到地面 [4]，页岩气开发不仅造成水资源消耗还会带来水资源污染，这与页岩气水力压裂中压裂液有着密切的关系。页岩气开发采用大规模水力压裂，其原理是将含有多种添加剂的压裂液在高压条件下注入地层，从而改善储层裂缝网络结构达到增产的目的。压裂液中含有杀虫剂、减阻剂、防垢剂、交联剂、表面活性剂等多种化学添加剂。如长宁–威远区块单井返排液量达1 × 104~2 × 104 m3，水中TDS、悬浮物、高价金属离子和有机物等浓度随返排时间的延长和回用次数的增多而逐渐增大，水质变黑发臭 [5]。由于区域内各平如果注入的压裂液进入地下水层这将会带来严重的水污染。压裂液返排到地面不仅有添加剂的成分而且还含有溶解性盐类、放射性元素、重金属等其他化学物质，压裂液中盐分含量可达10%以上，大量废水进入水体，对水环境有影响。

01、加强页岩气开采区块内网电基础设施建设，提供网电钻井

优先采用网电对井场进行供电，减少钻井过程中柴油发电机的噪声，能够大大降低钻井平台噪声源强，减少钻井噪声对周围居民的影响；尤其是在夜间，尽可能减少设备的使用，材料运输集中白天运输，严格控制仅在白天开展压裂作业工作，减少井场噪声产生。若无法使用网电，对于柴油发电机的噪声，应修建带隔音功能的活动板房隔声，同时安装减振垫层和阻尼涂料，减少柴油机发电噪声的产生，在实际施工时，针对实际监测噪声值超标的居民采取协商补偿、临时撤离(可租用当地民房、在噪声达标距离之外进行妥善安置)等噪声防治措施，取得居民谅解，避免环保纠纷。

02、积极寻求固废减量化、资源化和无害化防治措施

水基钻井固废属于一般工业固废，为减少当地砖厂和水泥厂处理压力，可积极探索更多的可靠的水基钻井固废综合利用方式，比如水基岩屑脱水后干渣制路基材料铺路或者制作建材等方式。油基岩屑处置除增加当地危废处置单位能力以外，油气开采产生的废弃油基泥浆、含油钻屑及其他固体废物，应当遵循减量化、资源化、无害化原则，按照国家和地方有关固体废物的管理规定进行处置。鼓励企业自建含油污泥集中式处理和综合利用设施，提高废弃油基泥浆和含油钻屑及其处理产物的综合利用率，对油基岩屑进行减量化处置，同时建议有关部门颁布相关油基岩屑预处理后豁免危险废物的条件及豁免内容的可能，鼓励企业自主在源头对油基岩屑进行减量化、资源化和无害化处置。

03、提高压裂返排液重复利用率，寻找更多压裂返排液处置方式

根据工程情况，加大区块内气田水管网的建设，合理调度压裂返排液的循环利用，提高压裂返排液重复利用率是页岩气开采过程中节约水资源的必修课，建议企业内部制定压裂过程中压裂返排液重复利用率指标和新鲜水用量定额指标，蕞大程度减少对当地新鲜水使用量，节约水资源。

目前无法综合利用的压裂返排液普遍采用回注到地层的措施，减少压裂返排液对当地水环境的影响。对回注井开展全过程环境管理，回注前应充分论证回注井空间布设、注入层位、注入压力和注入水量等环境可行性，并设置监测井定期监控回注行为对地下水环境影响，确保回注过程不会引起地下水环境污染 [6]。但是回注不便于环境管控，且只是暂时的控制了污染，没有从根本上污染，并且回注可能会存在更多的环境隐患，比如地震、压覆矿产资源、影响以后可能会被利用的地下水资源等。因此，建议鼓励和支持科技创新、技术进步，将石油天然气行业废水如压裂返排液，进行处理达标后排放，以便于环境管理。为简化工艺流程、保护生态环境并促进油气开采，一些新型的压裂返排液处理技术，如机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发技术等，正开始逐渐取代传统处理技术 [7]。

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