贵州寒武系牛蹄塘组页岩气开采过程环境影响浅析

贵州省寒武系牛蹄塘组特有的黑色页岩,具有高有机碳、高成熟度、高脆性矿物含量、微孔隙较为发育等特点,是贵州页岩气勘探开发的主要层位。牛蹄塘组页岩沉积环境有利,沉积厚度大,有望获得较好的含气量,为贵州开采页岩气提供了有利条件。然而页岩气开采过程中水力压裂法的应用导致的泄漏、压裂液回流污染、集输管道破裂或腐蚀等,会导致地下水储层破坏及地下水重金属污染等环境问题。着重阐述页岩气勘探开发中水力压裂法可能产生的相关环境影响问题并开展预期研究,为贵州页岩气勘探和开发提出考虑环境破坏的可能,提出防治措施。     

页岩油气低碳烃无水压裂液体系性能研究

滑溜水压裂液因为具有成本低的优势而在页岩气压裂中被广泛应用,但在水资源匮乏及运输困难的情况下,需要大量水源的页岩气滑溜水压裂液应用受到一定的制约,另外滑溜水压裂液对具有低孔低渗特点的页岩气储层污染严重。为解决传统页岩油气滑溜水压裂液可能带来污染与油基压裂液成本高的问题,首先合成烷基磷酸酯胶凝剂,同时采用混合烃(C_6-C_8)为基液,配合复合交联剂形成无水低碳烃压裂液体系,体系的基本配方为质量分数98%混合烃+0.70%胶凝剂+0.80%复合交联剂+0.50%破胶剂。体系性能评价表明:压裂液具有良好的抗温(60～100℃)、抗剪切(170 s~(-1),90 min)性能,而且破胶效果优良(小于2 mPa·s)     

页岩气压裂返排废水处理方法探讨

页岩气作为重要的非常规天然气资源,已成为全球油气资源勘探与开发的新亮点,但其特殊的钻采开发技术可能带来新的环境污染问题,尤其是在页岩气压裂作业过程中将产生大量压裂返排废水,这类废水中含有随着返排废水带出的地层地下水、废压裂液和钻屑等,具有高盐、高矿化度、高色度、含有毒有害物质、可生化性差和难处理的特点。为此,在查阅相关文献的基础上,对页岩气开发现状、页岩气压裂液体系、页岩气压裂返排废水处理现状以及高盐度难降解有机废水处理现状进行了总结和分析,并结合西南地区页岩气压裂返排废水的水质污染特征,提出了组合工艺是处理页岩气压裂返排废水的有效方法,同时应加强对页岩气压裂返排废水中有机污染物的降解历程、机理和反应动力学规律的研究。     

页岩气开发地下水污染风险评价指标体系构建

为分析页岩气开发对地下水环境风险的影响,采用文献计量学和频数统计法,进行页岩气开发地下水污染风险共性指标筛选,并通过分析页岩气开采环境的特征,进行页岩气开发地下水污染风险个性指标识别,构建了页岩气开发地下水污染风险评价指标体系.结果表明,页岩气开发的钻井、水力压裂和压裂返排以及返排后处理等阶段为发生污染地下水风险的主要环节,其中钻井阶段钻井液、水力压裂阶段压裂液、压裂返排阶段返排液和甲烷气体的泄漏是影响地下水环境的重要污染源;筛选出页岩气开发地下水污染风险共性指标14个,其中地下水埋深、含水层岩性、溶解性总固体和氨氮涉及行业项目多且频数占比较高,为核心评价指标;识别出页岩气开发地下水污染风险个性指标12个,分别为地质状况指标（断裂性质、褶皱发育状况）、开采过程污染物指标（返排液返排率、返排液回用率、钻井废水产生量、压裂废水产生量、钻井泥浆循环率、设备泄漏概率和废弃井分布）,以及地下水特征污染物（苯系物、放射性物质和甲烷含量及其碳同位素形态等）.研究显示,通过频数统计和理论分析识别页岩气开发地下水污染源,可以快速有效地确定页岩气开发对地下水环境影响因素,并构建地下水污染风险评价指标体系,对页岩气开发地下水环境管理具有重要参考价值.      

页岩气开采知识问答

你对页岩气资源的开采及其引发的争议了解有多少? ■什么是页岩气? 页岩气特指赋存于页岩缝隙中的天然气,是一种重要的非常规天然气资源.页岩气的形成和富集有着自身独特的特点,往往分布在盆地也内厚度较交大、分布广的页岩烃源岩地层中.页岩气开采寿命长,可开发利用自的介值大,决定了它巨大的发展潜力.随着世界能源消费的不断攀升,包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视.目前页岩气的开采技术主要采用水力压裂法.美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发.在中国,国土资源1部2009年10月份在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目,这标志着中国正式开始这——新型能源页岩气资源的勘探开发.     

地球化学远景评价准则

我们现在对导致油气形成有经济价值的聚集的地球化学过程的理解,可以简化成简单的准则和公式,石油地质工作者就能在钻探之前用地球化学估计输送到圈闭中的油气体积和成分。在大多数沉积盆地中,油在120—150℃之间从油源岩中排出,而大多数气和凝析油在150—230℃之间释放。当油源岩的初期产量超过10kg/t时,油的排出效率为60—90%。排出的油和气以被流体位能梯度所驱动的富油相形式运移。在水平有效渗透率大于1md的地层中,油和气大多数沿倾向横着向上运移。在渗透率低的岩石中,石油流体沿着将它和高渗透横向运油层隔开的阻力最小的通道(即渗透性最好或最薄的地层)垂直向上或向下运移。留在运移通道内的石油的剩余饱和度与百分之几的孔隙度不相上下。油源岩的地球化学分析可帮助人们确定在石油远景区储油区中排出的石油流体的产量和组成。根据石油流体的相关系和密度,可将这些流体质量转换成体积。对可能运移石油的岩石总体积和构成运移通道的岩石的平均孔隙度进行估算,便有可能估算出运移损失。这些损失限制了石油流体离开成熟油源岩的运移范围和在远景区聚集的剩余石油的体积。     

美国“页岩气革命”的水环境影响及其监管

页岩气,作为一种"非常规天然气资源"早已为人所知,但由于它通常都深埋于地下几千米的页岩层中,受制于开采技术和高成本的制约,长期以来还未实现规模化商业开采。直到20世纪90年代,随着美国一些油气企业在水平钻井与多段水力压裂技术上的巨大突破,页岩气的规模化开发才变为现实。目前,美国全国的页岩气技术可开采储量已达到482万亿立     

涪陵焦石镇页岩气开发区地下水质量评价

页岩气开发存在潜在污染源,在开采、运输、处理及处置不当的情况下,会对页岩气井场附近地下水造成污染。因此需要对页岩气开发区地下水质量进行评价,以确保用水安全。以涪陵焦石镇页岩气开发区一带为研究区,利用研究区内的地下水调查资料,采用单因子指数法对比分析了污染来源,并利用模糊数学法对该页岩气开发区浅层地下水质量进行了综合评价。结果表明:研究区浅层地下水中仅硬度和浊度2项评价因子超标,其他评价因子均达标,浅层地下水点未受到深部钻井液及钻屑、返排液等高矿化度液体及甲烷气体的污染;研究区浅层地下水质量总体较好,所取水样达到《地下水水质标准》(Ⅰ~Ⅲ类)的占96.23%,两个岩溶水点因井漏受到污染,不建议作为饮用水点。     

页岩气开发废水污染控制技术与环境监管研究

水力压裂是页岩气开采的核心技术,但在开发过程中会产生大量的废水,其废水复杂,处理难度高、环境危害大。为此,利用重庆涪陵页岩区块的返排水调研结果,并借鉴美国页岩气开发废水的成功管理经验,分析整理了压裂返排液的水质特点、处理方式及技术,对回用技术、外排技术选择进行了推荐。结合中国现有环境监管体系,对页岩气返排废水的处置方法提出了监管对策,为中国页岩气大规模开发产生的返排废水管理提供参考。     

页岩气开发压裂返排液环境监管及对策建议

水力压裂技术是目前页岩气开发广泛采用的储层改造技术,但该技术的应用产生大量的返排液,返排液如何处置和监管引起了人们的广泛关注。本文收集了国内外压裂液的成分、返排液的水量和水质等资料,从深井灌注、市政污水处理厂处理后外排、现场处理后回用、现场处理后外排四种处理方式上,分析我国返排液环境监管存在的问题,针对实际问题提出对策建议,包括对化学品进行申报登记、制订污水排放的行业标准、对页岩气开发项目进行分段验收、鼓励研发污水处理新技术等。     

页岩气开采的环境影响分析

页岩气开发热潮席卷全球,页岩气开采过程是否会导致严重环境污染引起众多政府部门、专家学者和环保人士的争议,尤其是水力压裂法在页岩气开采中的应用。本文针对页岩气开采工艺技术,结合美国页岩气开采现状分析页岩气开采可能造成的环境污染,主要有：（1）大量消耗水资源;（2）污染地下水层：（3）甲烷泄漏;（4）引发地震。此外,就我国而言,还面临因地理环境限制和环境立法不足更易造成环境污染的可能。在页岩气勘探开发进程中,我们应重视页岩气开采的环境污染评估,争取以技术进步和相关环境立法来克服环境隐患。     

异常压力流体区间中石油的生成与运移

地球上大量石油和天然气都是由地壳深部(>3000m)封闭流体区间里的生油岩形成的形成的石油数量取决于这些生油岩的埋藏历史和其中干酪根的数量和成分。油、气从这些区间往外运移是一种压力驱动过程,流动方向受流体区间的形态和内部压力控制。很多沉积盆地含有两个或两个以上叠合的水文地质系统的层位。其中浅层系统往往与盆地一样宽阔,并保持正常的流体静压。而生成石油的深层系统没有盆地那样宽阔,并出现异常的高压。深层系统往往由一系列独立的流体区间组成,它们彼此之间以及它们与上层系统之间没有液压传递关系。在通常的沉降盆地中,流体区间的顶并不总有特殊地层。它们常有平展的顶,地下温度多在90—100℃之间。在碎屑沉积物中流体区间的顶显然沿着跃温层由碳酸盐矿化作用而形成。在北海,这种流体区间最深的封顶深度随地温梯度的变化而变化。地温梯度较低,这种封盖就比较深。 在盆地沉降过程中,这种区间内油和气的形成,加上孔隙流体的热膨胀最终导致区间的封盖破裂。于是,烃类以及其他孔隙流体就向上进入压力较低的沉积物中,并聚集在最近处的构造和地层圈闭中。随着封盖的破裂,区间中的流体从裂口挤出,压力就下降。于是这区间又重新封闭,压力增大到又再次破裂。在如美国墨西哥湾沿岸那样快速沉降的盆     

南方地区沉积盆地CO_2地质储存潜力与适宜性评价方法研究

南方地区沉积盆地个数多达140有余,之前仅有少数盆地进行了CO2地质储存潜力与适宜性评价。本文在综合国内外CO2地质储存潜力与适宜性评价方法及南方地区沉积盆地具体的地质特点的基础上,通过对《全国CO2地质储存潜力评价与示范工程实施技术要求》评价指标体系进行优化和改进,建立了7个指标层、20个指标和5个指标划分等级的CO2地质储存潜力评价指标体系,对南方地区沉积盆地进行了D级CO2地质储存潜力与适宜性评价。结果表明:南方地区各储存介质(深部咸水含水层、油气田、煤层)的CO2地质储存潜力值合计为165.15×108 t,其中深部咸水含水层是南方地区沉积盆地最主要的CO2地质储存场所;楚雄盆地、洞庭湖盆地、江汉盆地可圈定CO2地质封存远景区及目标靶区。     

页岩气压裂返排液的组成及处理技术

压裂液和地层组成共同影响着页岩气压裂返排液的污染组成,导致返排液成分复杂,处理难度大。为了能选择合理的水处理方法,对国内、外返排液的主要参数进行了对比,对国外返排液中的金属元素和有机污染物组成等进行了分析,发现国内对金属元素和有机污染物组成可供参考的资料很缺乏。目前国外对于压裂返排液主要有2种资源化处理方法:循环利用和处理再利用。金属离子、盐份、细菌和有机物是返排液处理的重难点。针对不同的处理方法和不同的特征污染物,对现行的处理技术进行了分析。指出现行的主要处理工艺虽能使水质达到相关标准,但存在结垢、膜污染、成本高等问题。提出要从源头优化压裂技术,在末端加强水处理工艺,最大程度地实现压裂返排液的资源化。     

滨海平原区某生活垃圾填埋场地下水污染修复模拟

渗滤液是垃圾填埋场区地下水的主要污染源。以滨海平原区某生活垃圾填埋场为例,采用MODFLOW/MT3D建立模型进行污染物的迁移模拟和修复模拟,模拟持续污染和清理污染源并配套抽水井的2种工况下,COD_Mn在浅层地下水中的迁移扩散特征。模拟结果表明：由于滨海平原区浅层地下水含水层渗透系数很小,水动力条件差,污染物主要影响埋深10 m以浅的2个含水层;持续泄漏将造成污染羽中污染物含量很高,但污染物向场外迁移扩散的距离却很有限,20年后污染物超出场界的迁移距离不超过70 m;设置抽水井可有效地清理污染物,但污染羽的清除速度很慢,需要5～10年的连续抽水方可使污染羽收缩至场内。实际修复中,可根据修复进展情况实时调整抽水井的运行和布设,关停已修复好区域的抽水井,同时加大污染中心抽水井的出水量,并在修复多年污染物浓度依然较高的地段增布抽水井,以加快污染修复速度。建立的污染物迁移和修复模拟模型可为其他相关垃圾填埋场地下水环境调查评估和污染治理提供参考与借鉴。     

某污染场地地下水硝态氮迁移过程的数值模拟

以西北某沙漠地区的废水排放场地为例,利用Visual MODFLOW 2010.1软件构建污染物溶质运移模型,模拟废水中硝态氮在该场地饱和带地下水中的迁移、扩散和衰减规律,从而定量模拟预测未来20年内污染晕的扩散范围和浓度变化趋势。结果表明:含硝态氮废水在进入含水层后对地下水造成明显污染。随着时间延长,地下水中污染晕的范围在水平方向上呈椭圆状缓慢扩大,污染中心区地下水硝态氮浓度明显降低。受场地地下水水力梯度的限制,地下水流动缓慢,污染晕的空间扩散范围非常有限。废水进入含水层后第1年、第5年、第10年和第20年年末,污染晕的水平分布面积分别为18.52万,21.25万,24.15万,28.24万m~2,面积平均扩散速率为0.512万m~2/a;硝态氮的最大浓度分别为1.32,0.68,0.27,0.14 mg/L。污染晕中心相对于第1年、第5年、第10年和第20年分别沿地下水流线方向迁移447.21,948.68,1 755.63 m,距离平均迁移距离为87.78 m/a。在切断污染源后,随着时间延长,废水排放对地下水水质产生的影响将逐渐减弱,最终能够达到可接受水平。     

宁东镇煤矸石堆放场区土壤综合评价

该文运用单因子指数、内梅罗指数法对银川盆地灵武市宁东镇红石湾—马莲台、任家庄煤矿一带的煤矸石堆放区及附近浅层土壤(0～10 cm)中Cu、Pb、Ni、Cr、Cd、Zn、As、Hg八大重金属元素污染情况进行了综合评价分析,并建立了典型土壤剖面来研究不同地理环境和包气带对重金属污染物下渗迁移过程的影响作用。研究发现:以银川市土壤环境背景值为评价标准时,区域内土壤质量主要为尚清洁和轻度污染2个级别,且部分区域Hg的各项相关指数与系数均较大,对土壤污染影响较大,须重点监控;从区域内地理环境来看,煤矸石堆放区域和地表坑洼积水处附近土壤多受煤矸石淋滤液浸染,污染较严重;研究区内浅层土壤沙化严重,包气带结构多为渗透性较强的黏土质粉砂,可加快重金属污染物的下渗,从而造成深部土壤的污染。     

四川西昌盆地下二叠统层序特征及充填模式

四川西昌盆地下二叠统的地层划分对比争议较大,油气勘探程度低。本文通过详细的露头层序地层学研究,结合层序地球化学方法和原理,对西昌盆地下二叠统进行了层序划分和对比,结果表明：西昌盆地下二叠统地层可划分为1 个二级层序、2 个层序组和6 个三级层序;P₁q 层序组构成下二叠统二级层序的LST 和TST,层序4 下部发育的（茅口组底部）凝缩层相当于二级层序的最大海泛面,而P₁m 中上部（包括层序4 中上部、层序5、6）则构成HST;西昌地区下二叠统层序发育形成过程,总体表现为海平面上升和盆地不断向古陆超覆;沉积序列、古氧相含量、锶含量、碳氧同位素和TOC 的变化旋回揭示西昌盆地早二叠世经历了六次三级海平面变化旋回（六个三级层序）,在华南地区乃至全球范围内均可进行对比;建立的层序充填模式揭示出早Hessian 早期全球海平面上升,盆地不断向古陆超覆,奠定了早二叠世西昌海域盆地的轮廓,Roadian 早期海平面上升达到最高位,并沉积一套整个华南均可对比的眼球状灰岩或页状藻灰岩,Capitanian 晚期全球构造海平面下降,结束了西昌地区克拉通盆地的演化阶段。     

河南省孟州市石庄生油岩特点及潜力分析

河南省孟州市石庄位于济源盆地东南缘,地层属华北地层区山西分区太行山小区.出露的主要地层有中生界三叠系、新生界第三系、第四系.中生代经历了长期陆相湖盆沉积阶段,岩石中有机物含量高.所以该区中生界地层一直作为煤系地层并进行了煤矿资源的勘查工作.本文通过对中生界上三叠统谭庄组的灰黑色岩系取样分析研究,认为该区上三叠统谭庄组为一套含生油岩地层,是济源盆地东侧生油区.在具备一定的运移、储集及盖层等地质条件下可以形成一定规模的油气资源.为今后在河南西北济源盆地寻找油气资源提供了启示.     

4种NAPLs污染物在二维砂箱中的指进锋面形态特征研究

为明确介质和流体性质等因素对非水相液体(NAPLs)在多孔介质中入渗迁移的影响,利用数码图像分析技术对甲苯、柴油、1,2-二氯乙烷和四氯乙烯这4种NAPLs在4种不同粒径多孔介质中的非饱和入渗特性进行了实验研究.结果表明,数码图像分析技术能够动态、全过程记录NAPLs的迁移锋面;NAPLs在驱替气体过程中会出现指进形式的不稳定流;指进生长过程中出现分叉、合并和屏蔽等现象;NAPLs的迁移特性受介质性质和流体特性的共同影响,入渗过程中垂向上的迁移速率和污染面积增长率与介质粒径大小呈正相关,与流体密度呈正相关(甲苯除外),入渗过程中形成的指进与介质和流体本身性质也密切相关.相同时间内,DNAPL相较于LNAPL入渗的距离更深,造成的污染面积更大,其环境风险明显大于LNAPL.