中国开发页岩气藏巨大水危机单井污水总量数百万升

时间:2019-03-04 18:04:21 来源: 2019私彩平台信誉排名 作者:匿名
在页岩气革命引发的众多环境问题中,水资源管理是最受争议的话题。 页岩气开采的核心技术主要是水平钻井和水力压裂,而美国一半以上的天然气是通过水力压裂获得的。这种方法促进了页岩气的快速发展,但也引发了一系列争议。 水力压裂方法,仅通过高压,将大量的水,沙和化学物质混合物通过钻孔推入地下,并使页岩层破裂,导致越来越多的裂缝释放出石油或天然气储量。出来的采矿方法。 造成这种争议的主要原因之一是它在生产过程中消耗了大量的水。在美国,根据页岩结构的地质特征,水力压裂作业需要超过1000万升的水消耗,采矿产生的大量废水将威胁到地表水和地下水的质量。 根据麻省理工学院2011年天然气报告,对公开报告的天然气井钻井事件进行了三项研究。结果发现,在2000 - 2010年期间,观察到涉及“广泛报道”的天然气井钻探的水污染事件。从43.在此期间,钻探了大约20,000个页岩气井,几乎所有的气井都被水力压裂。在所有地下水污染事故中,48%与天然气或钻井液有关; 33%涉及井表渗漏,10%涉及进水和空气质量,井喷问题;其余9%涉及井场外的不当处置。 因此,在中国复制美国页岩气的革命性经验中,其在水资源管理方面的经验特别值得注意和吸引人。 一口井的耗水量约为1000卡车。 淡水供应不足已成为制约该行业发展的严重问题。 水力压裂需要大量的水,这是页岩气生产中水管理的主要问题。 根据埃森哲最近发表的《水资源和页岩气开发》(以下简称《水资源》)报告,在页岩气生产过程中,每口井的用水需求差异很大。 通常,水平页岩气井钻井和压裂所需的水量约为500万加仑,相当于1000辆卡车运输的水量。其中,最大量的水是压裂过程,最大耗水量可达到总耗水量的90%;耗水量较多,淡水是钻井液的主要成分;在压裂后冲洗和清洗设备在链路中,水很少。因此,淡水供应不足已成为制约该行业发展的严重问题。《水资源》报告分析表明,在水资源日益枯竭的干旱地区,或者水流和供水受季节变化影响的地区,运营商获取水资源的机会可能受到更严重的限制。 例如,在宾夕法尼亚州,夏季需要保持最低水流量,因此获得许可可能是一项艰巨的挑战。 2012年7月,由于萨斯奎哈纳盆地的水流量减少,萨斯奎哈纳河流域委员会(SRBC)暂停了取水许可证,该许可证涉及包括切萨皮克能源在内的大多数页岩运营商。公司和Talisman能源公司。在德克萨斯州的干旱地区,页岩气生产用水需求被认为与灌溉用水和生活用水竞争。 据埃森哲大中华区副总裁杨伟介绍,在开发初期,美国也在进行无水压裂液(包括液态丙烷,液态二氧化碳,氮气泡沫和凝胶)的研究。然而,这些液体目前正面临着自己的挑战。例如,当使用液态丙烷时,由于在地下使用爆炸性气体,存在一定的安全风险。 地表水污染风险 单井的总生产废水可达数百万升。 除水质外,页岩气对水的影响更多地反映在水质上。如果管理不当,水力压裂产生的大量废水将威胁到地表水和地下水的质量。 根据美国自然资源保护委员会《借鉴国际经验:中国页岩气资源环境友好开发之路》(以下简称《友好之路》)完成的报告,注入水力压裂液并释放压力后,原液量的10%-70%,或约10,000-60,000桶(160-960万升)液体将返回地表,俗称“废水回流”。一些气井也产生“生产废水”(称为天然存在于地下地层中的水,与石油和天然气共同开采),从长远来看,每百万立方英尺的天然气产量通常伴随着200-1000加仑的生产。废水(每百万立方米的天然气产量将与30,000-130,000升生产废水相关联)。由于每个页岩结构不同,页岩气井的生命周期可长达40年,该单井的总生产废水可达数百万升。这两种类型的废水含有用于减少摩擦的有毒化学润滑剂,用于腐蚀和细菌生长的添加剂,以及天然存在的污染物,例如碳氢化合物,重金属,盐和天然存在的放射性。物质(NORM)。其中许多是有毒有害的化学物质。 如果废水排放前的处理不到位,表面和地下水将受到污染;化学物质会渗透到浅层土壤中,然后进入含水层;水力压裂液和废水将在储存和运输过程中运输到钻井现场和从钻井现场运输。意外的表面溢出。 为了降低上述风险,美国在页岩气开发方面积累了比较成熟的方法。根据美国自然资源保护委员会《水力压裂开采来势汹汹:需要制定新规定来保护我们的健康和环境免受废水污染的侵害》(以下简称《来势汹汹》)的报告,页岩地层天然气生产废水通常有五种基本管理方法:尽量减少废水产生量。天然气钻井作业中的回收和再利用;储罐或储罐以及生产场所的处理;在运营之外的处置和有益的再利用。 其中,“抗排放废水”的处理通常采用前三种方法,而“生产废水”的处理往往采用后两种方法。 据杨澜介绍,在处理“生产废水”时,地下注入是传统油气生产中的常见做法。操作人员可以使用将废水注入地下注入井或II类井的方法,或雇用第三方商业加工公司将废水注入处理井。在美国,任何类型的井必须由州政府机构或州环保局根据地下注入控制(UIC)计划批准。根据要求,大多数注入的地下多孔岩层位于地下数千英尺处。 然而,这种方法存在引发地震的风险,因此监管机构增加了限制注入井废水处理的压力。 2011年,阿肯色州石油和天然气委员会(AOGC)在盖伊镇附近发生地震后关闭了费耶特维尔页岩区的四口处理井。在没有地下注入井的情况下,Marcellus的操作人员不再使用地下注入方法,而是采用水回用方法。除地下注入外,另一种常用方法是水处理技术。根据《来势汹汹》,水处理是最复杂的废水管理方法。它可以在生产现场内部或外部进行处理,也可以回收/再循环,排放和处置。特别值得注意的是,废水处理的重点是去除导致井内污染的有机污染物和无机成分。 《来势汹汹》这是一个例子。在某些地区,包括Marcellus区块运营商在内的页岩气运营商将废水运往公共污水处理厂(POTW)进行处理,但这可能会对环境造成严重后果。马塞勒斯页岩气废水中最常见的污染物之一是盐,公共污水处理厂的设计不考虑去除可溶性固体,因此这些设施根本不对盐进行任何有意义的处理。 需要公开压裂液化学品 大多数州允许披露被视为“商业秘密”的化学信息的豁免。 页岩气造成的水污染风险不仅存在于地表水中,也存在于地下水中。 《友好之路》引言气井中的甲烷,重金属,放射性物质,压裂液和其他污染物可能会通过各种潜在途径流出,污染地下水资源。劣质套管,水泥注入和完井工作都可以成为污染物流出的通道。此外,液体可能通过天然断层,裂缝,可渗透的岩层,不适当的废弃井和完井迁移以及直接注入地下含水层或地下含水层对地下水构成威胁。 根据中国能源网《中国页岩气开发与未来监管框架研究》的研究报告,污染可能分三个阶段发生:钻井阶段将穿过地下水层,井和地下水层将不能很好地隔离,压裂液将渗入地下水层;在开裂阶段,强烈的压裂可能破坏气顶岩层的压力平衡,增加裂缝或断层,使压裂液向上渗透到地下水层;废水排放阶段可以在没有处理的情况下排放到地下水并排放到地面。 。 然而,通常,页岩气开发不会污染由于页岩气(例如,低于-1000米)和地下水(例如,-300米)在不同深度处的地下水。关于污染事件,麻省理工学院2011年天然气报告指出:“在过去十年中,已经钻探了超过20,000个页岩井。虽然大多数页岩气开发保持良好的环境记录,但重要的是要认识到不正确的操作可能会造成潜在的风险和损害......但是,在调查中,没有关于压裂对浅水储存区污染的报道流体。”《友好之路》引言,在美国,许多州不要求披露水力压裂液的化学成分,并且大多数州法规允许披露豁免化学成分的信息被视为“商业秘密”。这些豁免的具体实施方式各不相同。这使得管理风险变得更加困难。 虽然环境污染事件尚未发生,但考虑到环境风险,美国机构也在加强对压裂液的控制。一些州已经提出了具体要求。 例如,怀俄明曾经是美国第一个披露所有水力压裂液化学成分的国家,无论是有害的还是无害的。公司可以为所使用的化学成分提供商业秘密保护,只要它们得到当局的批准。 另一个例子,德克萨斯州要求公司向在线数据交换中心披露水力压裂液的化学成分;宾夕法尼亚州最近修订了法规,要求公司将每个非常规天然气井中使用的化学物质清单上传至fracfocus.org网站上方。 此外,Arkansas,Indiana,Louisiana,Michigan,Montana,New Mexico,North Dakota,Ohio和West Virginia也引入了化学品披露法规。 《友好之路》建议全面披露水力压裂液的化学成分,以便负责监管地下水和地表水源质量的政府机构,如环境保护部,水利部和国土资源部,可以进行适当的监管工作。 中国的页岩气开发将面临“缺水”问题 西南地区页岩气的开发可能会导致工业和农业用水问题。 目前,中国也在大力发展页岩气,迫切需要水资源管理的风险控制,以吸引决策者的关注。 2012年3月,中国提出了一项雄心勃勃的页岩气开采计划,该计划建议2015年页岩气产量将达到65亿立方米,到2020年产量将达到600亿至1000亿立方米。这也意味着页岩气的开发即将面临严峻的水资源调控问题。 第一个挑战来自水量。中国的水资源分布不均衡。根据中国水利水电科学研究院的研究,辽河中下游和辽东半岛,黄淮海平原,山西能源基地,山东半岛,四川盆地,浙东和渭南,天山北河和河走廊是中国重点缺水地区。四川盆地也是中国富含页岩气的地区。它位于中国西南部,面积21.1万平方公里,占中国页岩资源的40%。因此,一些专家预测,随着采矿规模的扩大,该地区页岩气的开发或许会对工业和农业产生问题。 在这方面,《友好之路》表明在中国的水力压裂作业中使用循环水是非常必要的。使用再生矿石排水可能是一种潜在的选择。四川,陕西和新疆都是中国主要的煤炭生产省份。采矿排水的回收有助于将工业生态实践纳入水力压裂作业,并促进建立能源生产的闭环系统。 除了水量的挑战之外,还存在水质污染的风险。在废水处理方面,《友好之路》表明中国应该学习美国废水处理和回收的经验,特别是回收“回流废水”和“生产废水”以再利用水力压裂作业的技术。废水也可以出售用于其他目的,例如未铺砌道路上的灰尘控制。返回的废水在重新破碎时更容易在施工现场重复使用,并且处理的废水少于生产废水。