頁巖氣井水力壓裂技術及環境問題探討

■武志學郭萍

（1咸陽川慶鑫源工程技術有限公司陜西西安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及環境問題探討

■武志學1郭萍2

（1咸陽川慶鑫源工程技術有限公司陜西西安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行開采的時候由于高壓會造成混合有化學成分以及沙子的水滲透到低下的頁巖層當中，由于高壓的作用導致水會壓裂巖石，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。現階段，國內外使用的頁巖氣井水的壓裂增產技術包括：同步壓裂、清水壓裂、水平壓裂以及重復壓裂等多種技術。頁巖氣井的水利壓裂會帶來相關的環境污染，包括甲烷以及其他化學反應造成的污染。本文主要針對壓裂過程中所產生的環境問題進行探討，爭取找到相對應的應對措施來減少環境污染。

水利壓裂技術探討環境問題頁巖氣

前言：現代社會，由于油價的逐年提高，頁巖氣已經成為新興的廣泛應用的綠色能源，其受重視程度正在與日俱增，受到了世界各國的認可和追捧。對于頁巖氣的開發起源于美國，早在1821年，美國就開始使用頁巖氣。近年來由于環境保護越來越受到人們的重視，頁巖氣的開發帶來的環境污染也開始得到了專家和業內學者的廣泛重視，對于頁巖氣技術環保問題的研究，具有十分重要的應用價值。

1　頁巖氣井水力壓裂增產技術

1.1清水壓裂

現階段，美國對于頁巖氣的開發采用的增產技術主要是用來清水壓裂，也就是將混合了減阻劑的清水當作壓裂液體。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定劑。使用這種壓裂液體的主要原因在于水的低粘度性質可以十分容易的產生復雜裂縫網絡，不需要過多的清理，這種壓裂技術相對比較情節，有利于壓裂支撐劑的運輸，可以取得良好的增產效果。

1.2重復壓裂

所謂重復壓裂，指的是采用不同方向的誘導而產生的裂縫來增加裂縫網絡，借以達到增產的目的。一般在初次壓裂無效或者支撐劑遭到破壞的時候，進行第二次壓裂的時候需要重新構建儲層線性流，可以提高最終的采收率，達到增產的目的。這種增產技術成本較低，二次壓裂得到成功之后，產量可以接近或者趕超初次壓裂的氣產量。

1.3水平井壓裂

所謂水平井壓裂指的是不經過壓裂就不能產生氣體的時候，通過對油氣田實施水平井壓裂，使其產氣速度提升的方法。進行水平井壓裂有利于提高核心區域的氣產量。

1.4同步壓裂

同步壓力指的是對配對井同時進行壓裂，即在同一時間對兩口或者多口井實施壓裂。這樣可以使支撐劑以及壓裂液在高壓的作用下縮短運移距離，快速的從一口井到達另外一口井，可以增加裂縫的網絡密度以及裂縫的表面積。此項技術對于頁巖氣的開發方面有著十分重要的現實意義。

2　環境污染

由于水利壓裂作為現階段頁巖氣開發的一項重要的提升產量的技術，因此，得到了十分廣泛的應用。在提高了產量的同時，也帶來了許多環境污染問題。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物質是不可再利用的，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境和人類健康具有危害的化學物質，甚至有時候還會含有放射性物質，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致人類生存環境的破壞。

3　補救措施

3.1控制壓裂過程中產生的廢水的排放

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

3.2減少壓裂產生有害氣體對于空氣的污染

現階段，很多發達國家已經頒布了新的法規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。在運用壓裂技術的同時需要安裝相應的設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達國家制定相應的法規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倡導清潔開發，制定黃金準則

在頁巖氣的開發過程中如果使用一些全新的技術，勢必會帶來一些更大的風險以及挑戰。因此，在研究頁巖氣產量提升的方法的時候一定要倡導清潔開發，新技術的應用必須要符合減少污染這項黃金準則，借以確保地下水，以及大氣受到應有的保護。只有頁巖氣的開發朝著清潔開發的方向努力，頁巖氣的開發和產量的提升才能是可持續性的，其未來的發展道路才會更加順暢。因此，未來的研究和開發道路上，必須要提高監管能力，制定相對應的法規和準則，借以保障頁巖氣資源的未來發展。

4　總結

綜合以上，現階段，頁巖氣的水利壓裂技術對環境以及生態帶來了嚴重的破壞，其開采的各個環節中由于大量的化學物質會滲透到地下水，排放到空氣中，因此，會對人來的生存環境帶來極大的破壞，威脅人類的健康。因此，在未來的頁巖氣開發和增產技術的研究過程中，必須要注重對于污染水的回收和多次利用，嚴防有毒、有害氣體排放到空氣中。新技術的研發更要秉著清潔開發的原則，制定符合人類社會發展的可持續性頁巖氣開發規范。我國的頁巖氣開發和增產相對國外發達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特發展道路，將環境污染問題融合到頁巖氣開發和增產的管理體系中。借以加強頁巖氣的水力壓裂過程中對于環境保護的重視程度，積極的制定相關的法律、法規。

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

［2］頁巖氣資源-環境-技術協調發展對策，郭小哲 -《石油科技論壇》 -2014.

［3］頁巖氣井水力壓裂技術產生的環境問題分析，劉偉，李唯多，閆夕堯-《中國石油和化工標準與質量》 -2014.

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

［5］頁巖氣開發關鍵技術與環境問題研究現狀，楊德敏，夏宏，袁建梅-《現代化工》-2014.

［6］頁巖氣開發水管理對策分析，朱景義，李冰，謝衛紅-《石油規劃設計》 -2014.

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

P66［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-479-1