页岩气开发环境影响评价探讨

中国是继美国、加拿大后第三个对页岩气进行开发利用的国家。但是,页岩气开发的环境影响问题突出,主要集中在大量占用土地、大量消耗水资源、水力压裂水污染风险、页岩气泄漏风险等方面。目前,我国页岩气项目环境影响评价工作,主要依据《环境影响评价技术导则陆地石油天然气开发建设项目》,在污染因子选择及其量化分析上缺少较明确的指导。本文借鉴美国页岩气开发经验,对页岩气开发需要注意的突出环境问题进行分析总结,探讨页岩气开发环境影响评价技术导则应补充的内容,以完善环境影响评价体系。     

页岩气开采:对环境政策和环境评价实践的挑战(下)

页岩气开采的环境和社会影响一直存在着争议。通过综述近年来的相关文献,澄清了以下问题的研究现状:水力压裂过程中产生的化学物质和废水的物理、化学和毒理学性质,其进入地表水和地下水含水层的机制和途径,以及对人类健康和生态系统构成的风险。页岩气开采影响评价显然受到一系列因素的制约,如本底信息缺乏,碳氢化合物自然迁移水文地质史复杂,监测和验证水资源污染来源、时间和机制的示踪剂匮乏,决策的透明度和问责机制欠缺。文章认为,页岩气开采的社会和环境风险管控呼唤着新一代影响评价的产生,新一代的影响评价应综合战略环境评价、累积影响评价、倒推法以及协商、包容的社区参与过程,以达到综合性的风险管控。     

页岩气开采返排/产出水处理技术选择的评述与展望

页岩气是常规油气资源最现实的接替资源之一,但采用水力压裂(HF)技术的开采方法不仅水量耗费大,还会产生含复杂有机物的高盐度返排/产出水(FPW).这可能诱发水资源短缺、环境污染、人体和生态健康损害等风险.因此优化FPW的处理方法对于缓解和消除页岩气开采的生态环境风险极为重要.通过系统综述相关文献资料,主要从功效方面对FPW处理技术进行评估.以水资源利用最大化为目标,提出了处理后内部HF回用-外部回用-深井回注的FPW管理模式,并结合FPW的污染特征和不同处理目标以及多个国内外典型实例对相应管理模式下的处理技术进行推荐.最后基于资源化利用的理念,对FPW处理技术进行了展望,以期为页岩气开采FPW的管理提供支持.     

页岩气加砂压裂高压管汇失效爆裂风险 控制措施研究与实践

随着页岩气平台井工厂化压裂施工启动,在大排量、高压力、长时间施工条件下,高压管汇失效爆裂大幅增加。为减少高压管汇在压裂过程中失效爆裂风险,运用故障假设、因果分析法从人的因素、物的因素、技术工艺、生产管理、工作环境5个方面分析事故的原因,提出了提升采购产品质量、修订完善高压管汇使用技术规范和管理制度、实施专业化管理、应用大数据管理高压管汇、优化现场地面高压管汇流程分配布局设计与联接工艺等高压管汇失效爆裂风险预防控制措施和失效后应急安全防护措施,建立了生命周期全过程、专业化的高压管汇失效爆裂防控与应急防护体系,实现风险可防受控。为页岩气压裂作业的安全提供了参考。     

页岩气开发环评与“三同时”管理及建议

针对目前建设项目环评和"三同时"管理不能满足页岩气开发这一新兴产业环境保护需要的问题,通过对涪陵示范区页岩气开发特点及环境影响进行分析,总结了现阶段页岩气开发环评和"三同时"管理存在的问题:环评单元、介入时机不明确,评价依据与页岩气开发特征不符,评价内容和深度不够;"三同时"管理困难,环保竣工验收对象、内容、时间不明确。提出的建议包括:加快页岩气开发环境影响监测和研究,制定页岩气开发相关环保法规、导则和技术规范,开展页岩气开发规划环评,建立环评管理体系;建立页岩气开发"三同时"全过程动态管理机制,推进页岩气开发环境监理,制定页岩气开发环保竣工验收管理规范。     

辛置煤矿水力压裂卸压增透影响半径数值模拟研究

随着开采深度的增加,辛置煤矿瓦斯涌出量显著增大。为了提高瓦斯抽采效率,拟采用水力压裂卸压增透技术。理论分析了水力压裂对煤层的卸压增透作用,基于此利用RFPA模拟软件对辛置煤矿2-559回采工作面水力压裂卸压增透进行了数值模拟。研究表明,水力压裂主要在以下3个方面对煤体起到增透作用:使煤体卸压、提高煤层透气性;湿润煤体,增加塑性;改善瓦斯抽放环境。辛置煤矿2-559回采工作面水力压裂所需压力约为15MPa,压裂半径为5-6m,以此可以初步确定现场施工过程中水力压裂钻孔间距以不大于10m为宜。     

地下水开发引起的环境问题与治理

随着社会经济的飞速发展,人民生活对水资源的需求量日益增加,水资源开发已然成为备受社会各界关注的一项话题。而若是未能重视资源开发合理性与适宜性,必然会造成一定的环境污染。本文阐述了我国水资源开发与利用现状,分析了地下水开发引起的环境问题,并探究了新形势下治理地下水开发环境问题的有效对策。     

水力压裂有效压裂半径的影响因素研究*

为改善水力压裂增透效果,提高煤层瓦斯抽采效率,减少矿井瓦斯灾害,明确不同因素对水力压裂有效压裂半径的影响,基于Mohr-Coulomb准则建立水力压裂渗流—损伤耦合方程,并且求得水力压裂破裂区半径运算公式;运用ABAQUS软件模拟并分析地应力σ、注水水压P、压裂孔径d及弹性模量E对水力压裂有效压裂半径L的影响;并通过灰色关联分析方法确定水力压裂有效压裂半径的主控因素。研究结果表明:水力压裂有效压裂半径与注水水压、压裂孔径及弹性模量呈递增关系,与煤层地应力呈递减关系;水力压裂有效压裂半径受煤层地应力的影响最大,注水水压次之,受压裂孔径和弹性模量的影响相对较弱。     

页岩气压裂施工作业职业病危害因素及应对措施

<正>页岩气压裂是储层增产改造的主要途径,压裂作业工艺工序繁多,涉及专业技术种类多,因此页岩气压裂工艺选择时,除了考虑环境和安全风险外,还应考虑职业危害影响。压裂作业过程中存在诸多职业危害因素,如密集设备噪声、粉尘及有毒有害气体等危害因素,本文主要根据压裂作业中的职业危害因素,制定职业危害因素控制措施,以保障作业人员压裂施工的职业健康。     

水资源开发利用对地下水环境影响评价若干关键问题的探究

资源开发和环境保护需要平衡对待,为了谋求社会的发展,资源的开发和利用必不可少,然而资源的开发必然牵扯到与资源相关的环境变化。随着我国环境保护事业的逐步推进,资源开发利用对环境的影响越来越受到重视,环境影响评价成为资源开发利用前的必要环节。地下水环境不仅是水资源环境的一部分,还是生态系统的一部分,与社会生产、生活的多个方面都有牵连,而矿产资源、水资源、石油天然气资源的开发利用都或多或少会影响到地下水环境。本文从地下水环境影响评价入手,分析地下水环境影响评价的内容,探讨地下水环境影响评价中的关键问题。     

台州地区地下水环境承载力评价研究

以台州地区为例,采用层次分析法对地下水环境承载力进行评价.结果表明,台州地区地下水环境承载力属于中等水平.台州东西部地区影响地下水环境承载力的最大制约因素有所不同,西部主要受自然条件制约,东部则是社会条件.为提高台州地区地下水环境承载力,必须加强对地下水资源开发的统一管理,并且因地制宜加快调整产业结构,大力发展节水型产业.     

顶板水力致裂抽采瓦斯技术研究

为提高水力压裂技术在瓦斯治理方面的效果,增强适用性,针对本煤层压裂工艺的局限性以及软煤难以改造的现实,采用理论分析和现场试验相结合的方法,探讨顶板水力致裂高效抽采瓦斯机理;根据顶板水力压裂的特点,提出顶板顺层、顶板穿层、顶板多分支等3种水力压裂实施工艺方案,并在生产矿井进行现场试验。研究结果表明,顶板水力致裂增透后,大量瓦斯得以快速解吸,并以最短距离扩散至顶板裂隙"网络系统",然后经岩层抽采钻孔以渗流形式快速产出;经考察,压裂后平均瓦斯流量较压裂前提高了54倍,瓦斯突出效检指标值大幅降低,瓦斯治理效果显著。     

综合水力压裂技术在丁集矿的应用分析

水力压裂技术被广泛应用于煤层增透及煤岩体结构改造。针对常规水力压裂注水压力大、压裂操作时间长等问题,提出综合水力压裂技术,先对穿层钻孔的煤层段进行高压旋转水射流割缝扩孔,再对扩孔后的钻孔进行水力压裂。阐述了水力压裂的过程及机理,介绍了综合水力压裂的工艺流程。现场应用表明,相对于常规水力压裂,综合水力压裂能够缩短压裂所用时间降低裂隙起裂压力,对提高瓦斯抽放效果具有一定的促进作用。     

水力压裂技术在极薄煤层中的应用研究

本文针对磨心坡煤矿地质构造复杂、瓦斯压力大、煤层厚度较薄、透气性系数低、抽采难度大等问题,对该矿极薄煤层进行顺层钻孔的水力压裂试验研究,分析探讨了极薄煤层水力压裂半径的确定问题,然后进行了水力压裂试验,通过现场应用分析发现压裂区域比非压裂区域瓦斯纯量提高4倍以上,抽采效果良好;同时对于水力压裂过程中的各种现象和规律进行分析研究,为极薄煤层瓦斯抽采提供技术参考。     

多点控制水力压裂增透快速消突技术研究及应用

针对单一、低透气性突出煤层消突困难、煤巷掘进速度低的问题,提出了多点控制水力压裂快速消突方法.以鹤壁六矿为试验矿井,通过理论分析多点控制水力压裂煤层破裂过程,结合适用于鹤壁六矿瓦斯地质条件的RFPA2D-Integrated软件进行水力压裂数值模拟,研究了多点控制水力压裂增透快速消突机理,确定了适合六矿2123回风巷的压裂设备型号及压裂工艺参数.结果表明,多点控制水力压裂效果要优于常规水力压裂,试验工作面实施控制压裂措施后,瓦斯抽采浓度、瓦斯流量和掘进速度均有大幅提高,达到了快速消突的目的.     

基于适水发展分区的京津冀精细化水管理对策

基于分区管理,因地制宜提出精细化对策,能够提高环境管理的针对性与有效性。对京津冀地区水资源环境状态进行现状调查与情景预测,在此基础上建立包括当前地下水超采程度、当前水环境质量优劣、未来发展具备的水资源条件、生态用水保障的难易程度、未来环境容量超载程度5项指标在内的指标体系,对区域内203个区县单元的适水发展特征进行综合评价,根据评价结果形成适水发展分区方案。在三级分区的引导下,依据区域水资源环境保护战略目标,提出分区分级分阶段的管控要求与实施对策,为规划管理提供参考。     

煤炭开发西移面临的环境形势与政策建议

煤炭开发布局西移的环境保护工作面临重大挑战。通过分析煤炭开发布局西移中面临的环境形势与存在问题,提出制定生态红线指标,优化煤炭开发布局;实施保护性开采措施,制定差别化管理要求;加大矿区规划环评地下水评价深度,尽快开展矿区跟踪评价;研究推广绿色开采技术,促进循环经济发展;加强环境保护优化经济健康发展等建议。     

河北省水资源演化分析及预测

分析了自20世纪50年代以来河北省水资源环境的演变机制,并在此基础上,采用灰色系统方法预测了河北省水资源环境的发展趋势.分析表明,受全球气候变化影响,河北省年降水量整体呈下降趋势,且人为活动对水资源系统的扰动加剧,水资源开发利用程度极高;河北省地表水和地下水水质恶化,地下水类型发生变化,矿化度和硬度升高,重碳酸型和硫酸盐型地下水面积增加,河北平原浅层地下水水位呈下降趋势.灰色预测表明,未来河北省的降水将稍有减少,地下水开采量将持续增加,进一步破坏河北省脆弱的地下水系统;农业用水将持续下降,而生活用水将持续增加;河北省地表水和地下水水质继续恶化.地下水测井超标率居高不下,地表水超Ⅴ类河长所占比例持续增加,到2010年将达到63.62%,河北平原浅层地下水水位呈下降趋势,预计2010年浅层地下水平均埋深将达到19.92 m.     

定向水力压裂裂隙扩展动态特征分析及其应用

为减少煤矿井下水力压裂卸压盲区,扩大压裂影响范围,提高卸压增透效果,在分析水力压裂起裂机理和裂隙发展特征的基础上,提出定向水力压裂技术,分析定向水力压裂过程中煤体的裂隙发展分布规律,并利用RFPA2D-Flow软件模拟了压裂的起裂、扩展和延伸过程,对定向压裂与非定向压裂的效果进行了比较。最后将定向水力压裂技术在平煤集团十二矿己15-31010工作面进行了现场应用,得出在27 MPa的水压下,单孔压裂有效影响半径达6 m;单孔瓦斯抽放平均浓度较未压裂时提高80%,平均流量上升了382%,取得了显著的效果,具有良好的推广应用价值。     

煤层水力压裂合理参数分析与工程实践

煤层水力压裂技术是近年来应用于高瓦斯低透气性突出煤层的一种卸压增透消突技术,人们对水力压裂的卸压增透消突机理有了较充分的认识,现场工程应用的效果也较好,但有关煤层水力压裂参数是如何确定的系统分析却是很少。笔者在阐述水力压裂机理及压裂过程的基础上,系统地阐述高瓦斯低透气性突出煤层水力压裂所需的注水压力、流量、注水时间、注水速度、孔间距、封孔长度等技术参数以及煤体内在因素的影响作用;最后在义安矿FD003工作面进行了水力压裂试验研究和效果考察,得出适合义安矿的水力压裂合理注水参数。通过水力压裂,煤层瓦斯抽放量和抽放浓度得到大幅度提高,达到了卸压增透防突效果,同时起到了润湿煤体和降尘效果。