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我国页岩气勘查开发中的环境影响问题研究分析

2014-02-02 00:50
冷血の爱
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  页岩气产自孔隙度和渗透率极低的沉积岩中,分布范围广、厚度大,且普遍含气,使得页岩气井能够长期地稳定产气。不同于常规天然气的开采特点,决定了页岩气开发具有其独特的方式。一般情况下,页岩气开采活动中具有以下5个特点:生产井数众多,开采场地占地广;优选水平井进行钻探开采;进行不止一次的水力压裂技术来实现人工造缝、造储,需要大量的水资源;需要使用大量压裂剂和砂粒支撑连通输气空隙;生产周期长达30年以上。

  页岩气勘查开发地面工程并未超出石油化工建设项目环境影响控制的范畴,工程分析的主要环节和挑战性则主要来自地下,并具极强的隐蔽性。页岩气储集层具“储盖一体”的特点,孔隙度和渗透率极低,人工造缝、造储是实现页岩气开采的前提,页岩气勘探开发技术主要是“水平井+水力压裂”技术。水平井是目前主要的页岩气藏生产形式。目前85%的页岩气开采方式为水平井和多段水力压裂。通常采用水力压裂技术中的同步压裂和多次重复压裂。同步压裂技术指同时对配对井进行压裂,即同时对两口(或两口以上)的井进行压裂。在同步压裂中,采用使压力液及支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法,来增加压裂缝网络的密度及表面积。该技术可以快速提高页岩气井的产量。同步压裂最初是两口互相接近且深度大致相同水平井间的同时压裂,目前已发展到3口、4口井间同时压裂。

  常规页岩气开采通常采用“注水→抽水→采气”的开采模式,在勘探开发阶段用水量巨大。一个典型的页岩气水平井在钻探和水力压裂过程中需3 700~15 000 m的水,俗称单口井压裂需要“千方砂子、万方水”,其中50%~70%的水在这些过程中会被消耗掉。水力压裂对当地水资源量和保证程度带来严峻挑战。另外,钻探和储集层压裂改造过程中使用的压裂液由水、砂和压裂添加剂组成。据统计页岩气开发过程中就使用了260种压裂添加剂。很多压裂添加剂作为企业的专利,其毒性、可迁移性、稳定性(可否自然衰减、可否细菌降解)、溶解性、数量等均不得而知,其潜在的危害尚难监测,费耶特维尔(Fayetteville)页岩气勘探开发压裂液体积组见图1 。

  2、页岩气勘查开发面临的环境问题

  2.1 页岩气泄露通道及温室气体效应

  页岩气勘探开发过程中的页岩气泄漏可以归纳为两种情况:因完井工艺和质量问题造成页岩气沿各类井筒、原有废弃井大量释放;页岩气通过未被发现的断裂或封闭不良的“盖层”发生泄漏。大致可分为甲烷人为泄漏通道和地质构造泄漏通道两大类。

  人为泄漏通道主要包括各类生产井和原有废弃井等。当一个深井完钻后,在地表和深层地下就会建立一个连续、贯通的通道。如果钻井完井不当或监管不力,原有废弃井缺乏有效封堵,就有可能造成页岩气通过井筒泄漏出地表见图2。

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