重慶開展頁巖氣開采固體廢物污染控制研究

引言：隨著經濟發展，對能源的需求量也大幅度提升，新能源開發成為關系國計民生的重大問題。頁巖氣是指賦存于富有機質頁巖及夾層中，以吸附或游離狀態為主的儲集巖系中的非常規天然氣。作為一種新型清潔高效能源，頁巖氣開采行業作為國家戰略性新興產業，能優化我國能源消費結構、緩解燃煤行業大氣污染、降低油氣對外依存度，推動產業綠色升級。近年來，我市頁巖氣開采行業迅猛發展，其開采過程中產生大量的固體廢物，尤其是屬于危險廢物的油基鉆屑急劇增加，給固體廢物環境管理帶來巨大挑戰。為貫徹落實習近平總書記強調的“既要金山銀山，又要綠水青山，堅持綠水青山就是金山銀山的理念”，我市開展了頁巖氣開采固體廢物污染控制研究。

一、頁巖氣基本情況

（一）全國頁巖氣分布狀況

根據2015年國土資源部資源評價最新結果，全國頁巖氣技術可采資源量21.8萬億立方米，其中南方地區、華北地區和新疆塔里木盆地等發育海相頁巖，占13.0萬億立方米；華北地區、準噶盆地、吐哈盆地、鄂爾多斯盆地、渤海多斯盆地和松遼盆地等廣泛發育陸相頁巖，占3.7萬億立方米，其他地方海陸過渡相占5.1萬億立方米。2015年全國共設置頁巖氣探礦權44個，面積14.4萬平方米，累計探明頁巖氣地質儲量5441億立方米，頁巖氣產量45億立方米（數據來源：全國2016-2020年頁巖氣開采規劃）。

（二）重慶頁巖氣總體情況

根據2012年《全國頁巖氣資源潛力調查評級及有利區優選》研究成果顯示：重慶市頁巖氣資源潛力豐富，有利頁巖氣分布面積為7.6萬平方公里，占全市總面積的92.23%，埋深500-4500米的頁巖氣地質資源潛力為12.75萬億立方米，可采資源潛力2.05萬億立方米，居全國第三。2013年以來，僅涪陵頁巖氣公司已開鉆401口井，已投產263口井，目前涪陵頁巖氣田日產量穩定在1500萬立方米以上，相當于3200多萬家庭的日常生活用氣量，年產能達100億方（數據由涪陵頁巖氣公司提供）。

（三）頁巖氣開采工藝及固廢產生情況

頁巖氣開采是一項包含地下、地上等多種工藝的系統工程，主要包括勘探、鉆井、井下作業、采氣、氣體集輸和處理、儲運，以及輔助配套工程。其中頁巖氣采氣簡單來說分為五步：鉆豎直井到頁巖層、鉆水平井進入頁巖氣藏儲層、向頁巖氣藏儲層中注入壓裂液、進行水力壓裂擴大縫隙和抽采頁巖氣到地表。

在頁巖氣開采過程使用的鉆井液中常常添加各種化學處理劑，因此廢棄鉆井泥漿中可能含有油類、鹽類、可溶性重金屬元素（鋅、鉛、汞、砷、銅、鋇和鉻），以及有機硫化物和有機磷化物。據統計，頁巖氣開采過程中，典型單井清水鉆、水基鉆井共產生普通巖屑量約為1085m3，產生油基巖屑約為215m3，產生廢鉆井泥漿和污泥約為48m3，這些廢物如不妥善處理可能對環境造成污染。

二、頁巖氣開采行業固廢污染控制研究情況

頁巖氣因具有開發周期短、點多、面廣、流動式作業等特性，無法有效地實施污染控制，給固體廢物環境管理部門帶來巨大的監管壓力。重慶堅持問題為導向，開展頁巖氣開采行業固體廢物污染控制研究，研究情況如下：

（一）明確固廢產排污節點

清水鉆井是利用清水作為鉆井液，不添加化學添加劑，該階段主要產生的固體廢物為清水鉆井巖屑和清水鉆井泥漿；水基鉆井以水、膨潤土、純堿等添加劑配制成的水基鉆井液為載體，將巖屑帶至地面，該階段主要產生的固體廢物為水基鉆井巖屑和水基泥漿；油基鉆井以由柴油、氧化瀝青、有機酸、堿以及其他化學劑配成的油基鉆井液泵入鉆干注入井內，該階段主要產生的固體廢物為油基鉆井巖屑和油基鉆井泥漿；井下作業主要是壓裂和采氣過程，主要產生的固體廢物是壓裂廢水和采氣廢水處理后產生的污泥。另外在整個頁巖氣開采過程中，會產生鉆井廢水處理后的污泥、生活垃圾、化工料桶和棄渣棄土。

（二）判別各類固廢的屬性

1.因清水鉆井液中未添加化學添加劑，直接認定清水基鉆井巖屑和清水基泥漿屬于一般工業固體廢物；且通過對頁巖氣開采產生的廢棄水基鉆井巖屑進行檢測的結果顯示，所測重金屬和毒性物質含量均未超過《危險廢物鑒別標準》中規定的限值，故確定廢棄水基鉆井巖屑和水基泥漿屬于一般工業固體廢物。

2.由于油基鉆井巖屑和油基鉆井泥漿中含有石油類、重金屬、多環芳烴等污染物，按照《國家危險廢物名錄》認定廢棄油基鉆井巖屑和油基鉆井泥漿為危險廢物。同時根據《危險廢物鑒別通則》規定：具有毒性的危險廢物處理后的廢物仍是危險廢物，故油基鉆井巖屑和油基鉆井泥漿通過熱解或焚燒處理后產生的灰渣仍屬于危險廢物。

3.開采過程中使用合成基鉆井液進行鉆井產生的合成基鉆井泥漿和合成基鉆井巖屑，因成分不明，故其屬性需根據危險廢物鑒別標準進行鑒別明確。

4.井下作業過程產生的壓裂廢水、采氣廢水可能混有大量壓裂液和油基鉆井泥漿，因此壓裂廢水和采氣廢水處理后產生的污泥需按照危險廢物鑒別標準進行鑒別后明確屬性。

（三）提出污染控制的要求

1.強化源頭控制原則，要求頁巖氣開采采用先進技術和設備，鼓勵清潔生產，減少固體廢物的產生。同時禁止使用國際公約禁用和國內限制使用的化學劑，淘汰微毒化學劑，鼓勵使用無毒化學劑。

2.從固體廢物的產生、貯存、轉移、利用、處置等五個環節分別提出分類管理的要求，尤其是對后端的利用處置環節做了詳細的規定：清水鉆井巖屑和清水鉆井泥漿進行固液分離后產生的固相可用作井場消防砂或鋪墊井間道路。廢棄水基鉆井巖屑和水基泥漿在滿足《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》、《水泥窯協同處置固體廢物技術規范》等要求下，可進水泥窯協同處置。廢棄油基鉆井巖屑和油基鉆井泥漿利用處置后產生的灰渣熱灼燒率如小于10%，且符合《危險廢物填埋污染控制標準》，可進入危險廢物填埋場進行填埋；廢棄油基鉆井巖屑和油基鉆井泥漿利用處置后產生的灰渣經預處理后若滿足水泥窯協同處置入窯要求，且處置過程滿足水泥窯協同處置固體廢物技術規范及污染控制標準后，可采用水泥窯協同處置方式進行處理；廢棄油基鉆井巖屑和油基鉆井泥漿利用處置后產生的灰渣在滿足含水率小于30%、含油率小于2%、苯并（a）芘和二苯并（a,h）aa蒽濃度小于1.87mg/kg時，可用于非敏感區域井場道路和井場鋪墊建設（數據來源于固管中心課題研究）。

三、頁巖氣開采固廢環境管理面臨問題與挑戰

我國頁巖氣開采仍處于探索階段，頁巖氣開采的重心集中在技術創新開發和裝備研發方面，環境保護意識相對較弱，頁巖氣開采固體廢物環境管理工作還存在諸多挑戰：

一是頁巖氣開采環境管理制度缺失。我國頁巖氣開采行業固體廢物環境管理相關制度缺失，目前僅陜西省、黑龍江省分別制定《含油污泥處置利用控制限值》和《油田含油污泥綜合利用污染控制標準》等地方標準，導致頁巖氣開采固體廢物環境管理無據可依。

二是頁巖氣開采環境監管壓力大。我國頁巖氣開采主要由中石油或中石化公司具體負責，開采過程中產生的危險廢物的貯存、運輸、綜合利用處置單位隸雖屬于中石油或中石化集團公司，但分別屬于不同部門或者分公司管理，其內部管理較混亂，缺乏統一標準，要求有松有緊，無法有效執行固體廢物相關環境管理要求。

三是油基鉆井巖屑利用處置后灰渣出路難。按照危險廢物鑒別通則規定，廢棄油基鉆井巖屑和油基鉆井泥漿等危險廢物經企業熱解脫油處理后產生的灰渣仍屬于危險廢物。企業對此持有異議，表示危險廢物處置費用較高，熱解脫油處理后產生的灰渣產生量大，處置成本高；而黑龍江地方標準《油田含油污泥綜合利用污染控制標準》（DB23/T1413-2010）建議處理后含油率小于2%的油污泥可用于鋪設油田井場和通井路，企業認為可以參照執行。但從管理部門的角度，黑龍江出臺的地方標準在標準制定上存在一定缺陷，與法律法規有沖突，無法直接引用。

四、建議

一是助推國家加快制定頁巖氣開采行業環保標準，建立健全頁巖氣開采行業環境監管體系，保證頁巖氣開采中的環境保護有章可循，降低頁巖氣開采帶來的環境風險。在國家沒有出臺頁巖氣開采固體廢物環境管理相關標準之前，鼓勵地方結合本地實際情況，制定頁巖氣開采固體廢物管理規范，對各類固體廢物在收集、運輸、貯存和利用處置過程中的污染控制提出相關管理要求，規范地方頁巖氣開采行業固體廢物全過程環境管理，防治環境污染。二是探索建立全市頁巖氣固體廢物環境管理數據平臺，整合各專項調查資源，廣泛收集頁巖氣開采環節的固體廢物產生類別、產生量、去向等相關數據，利用大數據思維、深入數據挖掘，逐步掌握我市頁巖氣開采固體廢物種類、數量、區域以及變化趨勢等信息。

三是堅持疏堵相結合的原則，積極幫助頁巖氣開采企業解決大宗危險廢物（廢棄油基鉆井巖屑和油基鉆井泥漿）再生利用或焚燒處理后灰渣的處置出路問題，建議采取環境風險評價的方式對該灰渣進行風險評估，在不違背國家法律法規的原則下，打通危險廢物利用處置通道，建立頁巖氣開采可持續的發展格局。