頁巖氣井水力壓裂技術(shù)及環(huán)境問題探討

■武志學(xué)郭萍

（1咸陽川慶鑫源工程技術(shù)有限公司陜西西安710021；2長慶油田分公司第三采氣廠陜西西安710021）

頁巖氣井水力壓裂技術(shù)及環(huán)境問題探討

■武志學(xué)1郭萍2

（1咸陽川慶鑫源工程技術(shù)有限公司陜西西安710021；2長慶油田分公司第三采氣廠陜西西安710021）

通過水力壓裂的方法來對天然氣進(jìn)行開采的時候由于高壓會造成混合有化學(xué)成分以及沙子的水滲透到低下的頁巖層當(dāng)中，由于高壓的作用導(dǎo)致水會壓裂巖石，頁次同時，利用沙子或者其他支撐物來支撐裂口可以使頁巖破壞，從而釋放氣體?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外使用的頁巖氣井水的壓裂增產(chǎn)技術(shù)包括：同步壓裂、清水壓裂、水平壓裂以及重復(fù)壓裂等多種技術(shù)。頁巖氣井的水利壓裂會帶來相關(guān)的環(huán)境污染，包括甲烷以及其他化學(xué)反應(yīng)造成的污染。本文主要針對壓裂過程中所產(chǎn)生的環(huán)境問題進(jìn)行探討，爭取找到相對應(yīng)的應(yīng)對措施來減少環(huán)境污染。

水利壓裂技術(shù)探討環(huán)境問題頁巖氣

前言：現(xiàn)代社會，由于油價的逐年提高，頁巖氣已經(jīng)成為新興的廣泛應(yīng)用的綠色能源，其受重視程度正在與日俱增，受到了世界各國的認(rèn)可和追捧。對于頁巖氣的開發(fā)起源于美國，早在1821年，美國就開始使用頁巖氣。近年來由于環(huán)境保護(hù)越來越受到人們的重視，頁巖氣的開發(fā)帶來的環(huán)境污染也開始得到了專家和業(yè)內(nèi)學(xué)者的廣泛重視，對于頁巖氣技術(shù)環(huán)保問題的研究，具有十分重要的應(yīng)用價值。

1　頁巖氣井水力壓裂增產(chǎn)技術(shù)

1.1清水壓裂

現(xiàn)階段，美國對于頁巖氣的開發(fā)采用的增產(chǎn)技術(shù)主要是用來清水壓裂，也就是將混合了減阻劑的清水當(dāng)作壓裂液體。這種壓裂液體除了含有水和減阻劑之外還含有表面活性劑以及粘土穩(wěn)定劑。使用這種壓裂液體的主要原因在于水的低粘度性質(zhì)可以十分容易的產(chǎn)生復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)，不需要過多的清理，這種壓裂技術(shù)相對比較情節(jié)，有利于壓裂支撐劑的運(yùn)輸，可以取得良好的增產(chǎn)效果。

1.2重復(fù)壓裂

所謂重復(fù)壓裂，指的是采用不同方向的誘導(dǎo)而產(chǎn)生的裂縫來增加裂縫網(wǎng)絡(luò)，借以達(dá)到增產(chǎn)的目的。一般在初次壓裂無效或者支撐劑遭到破壞的時候，進(jìn)行第二次壓裂的時候需要重新構(gòu)建儲層線性流，可以提高最終的采收率，達(dá)到增產(chǎn)的目的。這種增產(chǎn)技術(shù)成本較低，二次壓裂得到成功之后，產(chǎn)量可以接近或者趕超初次壓裂的氣產(chǎn)量。

1.3水平井壓裂

所謂水平井壓裂指的是不經(jīng)過壓裂就不能產(chǎn)生氣體的時候，通過對油氣田實(shí)施水平井壓裂，使其產(chǎn)氣速度提升的方法。進(jìn)行水平井壓裂有利于提高核心區(qū)域的氣產(chǎn)量。

1.4同步壓裂

同步壓力指的是對配對井同時進(jìn)行壓裂，即在同一時間對兩口或者多口井實(shí)施壓裂。這樣可以使支撐劑以及壓裂液在高壓的作用下縮短運(yùn)移距離，快速的從一口井到達(dá)另外一口井，可以增加裂縫的網(wǎng)絡(luò)密度以及裂縫的表面積。此項(xiàng)技術(shù)對于頁巖氣的開發(fā)方面有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2　環(huán)境污染

由于水利壓裂作為現(xiàn)階段頁巖氣開發(fā)的一項(xiàng)重要的提升產(chǎn)量的技術(shù)，因此，得到了十分廣泛的應(yīng)用。在提高了產(chǎn)量的同時，也帶來了許多環(huán)境污染問題。首先，水利壓裂需要消耗大量的水，而且這些水由于混合了很多化學(xué)物質(zhì)是不可再利用的，因此，是一種水源的巨大消耗。其次，由于水力壓裂的時候混入水中的減阻劑以及表面活性劑都含有很多對環(huán)境和人類健康具有危害的化學(xué)物質(zhì)，甚至有時候還會含有放射性物質(zhì)，如果污染地下水源，將對人類生存帶來極大的威脅。甲烷等一些有害氣體，對于空氣的污染也會導(dǎo)致人類生存環(huán)境的破壞。

3　補(bǔ)救措施

3.1控制壓裂過程中產(chǎn)生的廢水的排放

要想有效的減少壓裂對于環(huán)境帶來的污染，就必須在壓裂之后，將壓裂過程中使用的水源進(jìn)行重新的回收，只有水可以被處理，捕獲，并且運(yùn)用到下一次壓裂中，才能有效的減少對寶貴水資源的浪費(fèi)以及減少添加的各種化學(xué)物質(zhì)對于地下水造成污染的可能。

3.2減少壓裂產(chǎn)生有害氣體對于空氣的污染

現(xiàn)階段，很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)頒布了新的法規(guī)來控制水利壓裂過程中帶來的有害氣體對于空氣造成的巨大污染。在運(yùn)用壓裂技術(shù)的同時需要安裝相應(yīng)的設(shè)備來減少那些對于空氣有污染的有毒有害氣體的排放量，例如苯和甲烷等。我們國家也可以效仿國際上的發(fā)達(dá)國家制定相應(yīng)的法規(guī)來控制和減少油氣開采造成的空氣污染。只有立法跟得上，才能更加有效的防治開采過程中對空氣帶來的肆意污染。

3.3倡導(dǎo)清潔開發(fā)，制定黃金準(zhǔn)則

在頁巖氣的開發(fā)過程中如果使用一些全新的技術(shù)，勢必會帶來一些更大的風(fēng)險以及挑戰(zhàn)。因此，在研究頁巖氣產(chǎn)量提升的方法的時候一定要倡導(dǎo)清潔開發(fā)，新技術(shù)的應(yīng)用必須要符合減少污染這項(xiàng)黃金準(zhǔn)則，借以確保地下水，以及大氣受到應(yīng)有的保護(hù)。只有頁巖氣的開發(fā)朝著清潔開發(fā)的方向努力，頁巖氣的開發(fā)和產(chǎn)量的提升才能是可持續(xù)性的，其未來的發(fā)展道路才會更加順暢。因此，未來的研究和開發(fā)道路上，必須要提高監(jiān)管能力，制定相對應(yīng)的法規(guī)和準(zhǔn)則，借以保障頁巖氣資源的未來發(fā)展。

4　總結(jié)

綜合以上，現(xiàn)階段，頁巖氣的水利壓裂技術(shù)對環(huán)境以及生態(tài)帶來了嚴(yán)重的破壞，其開采的各個環(huán)節(jié)中由于大量的化學(xué)物質(zhì)會滲透到地下水，排放到空氣中，因此，會對人來的生存環(huán)境帶來極大的破壞，威脅人類的健康。因此，在未來的頁巖氣開發(fā)和增產(chǎn)技術(shù)的研究過程中，必須要注重對于污染水的回收和多次利用，嚴(yán)防有毒、有害氣體排放到空氣中。新技術(shù)的研發(fā)更要秉著清潔開發(fā)的原則，制定符合人類社會發(fā)展的可持續(xù)性頁巖氣開發(fā)規(guī)范。我國的頁巖氣開發(fā)和增產(chǎn)相對國外發(fā)達(dá)國家還有一定的距離，因此，我們必須要制定出一條適合我國國情的獨(dú)特發(fā)展道路，將環(huán)境污染問題融合到頁巖氣開發(fā)和增產(chǎn)的管理體系中。借以加強(qiáng)頁巖氣的水力壓裂過程中對于環(huán)境保護(hù)的重視程度，積極的制定相關(guān)的法律、法規(guī)。

［1］美國公司頁巖氣開發(fā)的環(huán)境影響及其對策，Hasan Mahmud-《中國地質(zhì)大學(xué) （北京）》 -2014.

［2］頁巖氣資源-環(huán)境-技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展對策，郭小哲 -《石油科技論壇》 -2014.

［3］頁巖氣井水力壓裂技術(shù)產(chǎn)生的環(huán)境問題分析，劉偉，李唯多，閆夕堯-《中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》 -2014.

［4］頁巖氣開采對地下水的污染及對策研究進(jìn)展及啟示，張煒，田黔寧，王海華 -《國土資源情報》 -2015.

［5］頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)與環(huán)境問題研究現(xiàn)狀，楊德敏，夏宏，袁建梅-《現(xiàn)代化工》-2014.

［6］頁巖氣開發(fā)水管理對策分析，朱景義，李冰，謝衛(wèi)紅-《石油規(guī)劃設(shè)計(jì)》 -2014.

［7］中國頁巖氣開發(fā)的環(huán)評管理及建議，梁睿，童莉，向啟貴-《天然氣工業(yè)》 -2014 .

P66［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-479-1