頁巖氣是一種重要的非常規天然氣資源，已成為油氣資源領域重要的組成部分，川南是中國石油頁巖氣勘探開發的主戰場，目前，川南已成為我國最大的頁巖氣生產基地。頁巖氣在開采的過程中所造成的環境問題日益突出，主要表現在鉆井過程中噪聲對附近居民的影響、水基鉆井固廢和油基鉆井固廢處置壓力大、壓裂返排液處理困難。針對川南頁巖氣開發生產與環境保護的矛盾，分別從噪聲、固廢和廢水三方面提出頁巖氣開發過程中的污染防治建議。
2018年，中國石油在全國范圍內調動資源，從新疆、東北甚至國外將鉆機調往川南。截至目前，中國石油共在川南地區啟用142臺鉆機，較2017年增長3倍；建成長寧、威遠等國家級頁巖氣示范區。中國石油在川南頁巖氣勘探開發過程中，把提高單井產量作為首要目標，實現3500米以淺資源的規模有效開發，開創了國內頁巖氣勘探開發多項先河。中國石油大力推進川南頁巖氣勘探開發，取得了重要成果 [1]。川南頁巖氣產量不斷創造新高的同時，鉆井過程中鉆井巖屑和壓裂返排液處置等環保制約性因素也越發突出，本文結合實際的頁巖氣環境安全生產管理經驗，總結了頁巖氣開采過程中所面臨的主要環境污染問題，并提出了相應的污染防治建議。
我國的頁巖氣目前主要產自四川盆地，全國已探明頁巖氣資源儲量的省份中，四川高居榜首，重慶、貴州也位列前四位，國家批準建設的4個國家級頁巖氣示范區，有3個在西南地區，分別是重慶涪陵示范區、四川長寧–威遠示范區、云南昭通示范區。根據四川省“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要實施中國“氣大慶”建設行動，加強天然氣產供儲銷體系建設，建成全國最大天然氣(頁巖氣)生產基地，天然氣年產量力爭達到630億立方米，其中頁巖氣為主力軍，2025年全國頁巖氣產量300億立方米，預計將主要來自四川盆地，占其天然氣總產量的43%。川南頁巖氣開采主要集中在滬州、宜賓、自貢、內江等地區，涉及面積約4 × 10?km2。
我國的頁巖氣目前主要產自四川盆地，全國已探明頁巖氣資源儲量的省份中，四川高居榜首，重慶、貴州也位列前四位，國家批準建設的4個國家級頁巖氣示范區，有3個在西南地區，分別是重慶涪陵示范區、四川長寧–威遠示范區、云南昭通示范區。根據四川省“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要實施中國“氣大慶”建設行動，加強天然氣產供儲銷體系建設，建成全國最大天然氣(頁巖氣)生產基地，天然氣年產量力爭達到630億立方米，其中頁巖氣為主力軍，2025年全國頁巖氣產量300億立方米，預計將主要來自四川盆地，占其天然氣總產量的43%。川南頁巖氣開采主要集中在滬州、宜賓、自貢、內江等地區，涉及面積約4 × 104 km2。
01、川南地區敏感點多、居民點分布較多，鉆井噪聲對居民影響較大
川南地區森林覆蓋率高、江河縱橫、人口眾多，自然保護地 [2] 水源保護區等環境敏感區分布較多 [2]。頁巖氣平臺周邊一般都會分布有分散居民點，井口周邊200 m評價范圍內少則10戶，多則30~50戶不等，易造成鉆井施工階段的噪聲擾民投訴，鉆井作業施工環保壓力大。尤其是川南瀘州和宜賓地區電網集輸設施建設能力有限，井場接入電網難道大，鉆井過程采用柴油機發電，柴油發電機噪聲源強高達85~90 dB (A)，加上鉆井設備噪聲，平臺井場邊界噪聲無法達標，同時鉆井施工為一天24 h鉆井，對平臺周圍300 m內的居民造成了嚴重的聲環境擾民。近年來，出現了多起鉆井期間噪聲擾民投訴案例，鉆井噪聲問題為川南頁巖開發過程中突出的一項環境影響問題。
02、鉆井固廢處置壓力大
川南頁巖氣水基鉆井固廢主要為水基泥漿鉆井過程中產生的廢棄水基泥漿和鉆井巖屑，據統計，單井(井深約3000 m)水基固廢平均產生量約700 m3，目前普遍采用資源化綜合利用的方式處理，主要為預處理后作為摻燒水泥或燒結磚的原材料進制磚或制水泥，將水基鉆井固化；此外，頁巖氣鉆井過程中儲層長水平段常采用油基鉆井液鉆進，該鉆井過程中產生的鉆屑屬于危險廢物，單井(水平段長約2000 m)油基巖屑平均產生量約300 m3，委托有危險廢物處理資質的單位處置。據預計 [3]，2020年川南水基鉆屑產生量約13.0萬m3，油基鉆屑約6.0萬m3。產生量大，遠遠超過了當地水泥、磚瓦企業接納能力，同時，油基鉆屑處理量需求量也與區域內現有危險廢物處理資質的單位的處置能力不匹配，導致頁巖氣平臺上滯留鉆井固廢無法及時轉運處置，給當地環境帶來了不可控的環境污染風險。
03、水資源消耗大、壓裂返排液處理難度大
頁巖氣在成藏與賦存方面有別于常規天然氣，其儲層具有超低孔滲的特征，為實現工業氣流須通過相關技術來改善儲層。水平井與水力壓裂所具有的優勢成為了當前開采頁巖氣最廣泛的技術，同時也消耗了大量的水資源，四川、重慶地區統計頁巖氣開發單井需水量在10,000~40,000 m3不等，壓裂用水量平均每口井為3.15 × 104 m3。壓裂完成后，占注入壓裂液量約15%~80%的返排液會返回到地面 [4]，頁巖氣開發不僅造成水資源消耗還會帶來水資源污染，這與頁巖氣水力壓裂中壓裂液有著密切的關系。頁巖氣開發采用大規模水力壓裂，其原理是將含有多種添加劑的壓裂液在高壓條件下注入地層，從而改善儲層裂縫網絡結構達到增產的目的。壓裂液中含有殺蟲劑、減阻劑、防垢劑、交聯劑、表面活性劑等多種化學添加劑。如長寧–威遠區塊單井返排液量達1 × 104~2 × 104 m3，水中TDS、懸浮物、高價金屬離子和有機物等濃度隨返排時間的延長和回用次數的增多而逐漸增大，水質變黑發臭 [5]。由于區域內各平如果注入的壓裂液進入地下水層這將會帶來嚴重的水污染。壓裂液返排到地面不僅有添加劑的成分而且還含有溶解性鹽類、放射性元素、重金屬等其他化學物質，壓裂液中鹽分含量可達10%以上，大量廢水進入水體，對水環境有影響。
我國的頁巖氣目前主要產自四川盆地，全國已探明頁巖氣資源儲量的省份中，四川高居榜首，重慶、貴州也位列前四位，國家批準建設的4個國家級頁巖氣示范區，有3個在西南地區，分別是重慶涪陵示范區、四川長寧–威遠示范區、云南昭通示范區。根據四川省“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要實施中國“氣大慶”建設行動，加強天然氣產供儲銷體系建設，建成全國最大天然氣(頁巖氣)生產基地，天然氣年產量力爭達到630億立方米，其中頁巖氣為主力軍，2025年全國頁巖氣產量300億立方米，預計將主要來自四川盆地，占其天然氣總產量的43%。川南頁巖氣開采主要集中在滬州、宜賓、自貢、內江等地區，涉及面積約4 × 104 km2。
01、加強頁巖氣開采區塊內網電基礎設施建設，提供網電鉆井
優先采用網電對井場進行供電，減少鉆井過程中柴油發電機的噪聲，能夠大大降低鉆井平臺噪聲源強，減少鉆井噪聲對周圍居民的影響；尤其是在夜間，盡可能減少設備的使用，材料運輸集中白天運輸，嚴格控制僅在白天開展壓裂作業工作，減少井場噪聲產生。若無法使用網電，對于柴油發電機的噪聲，應修建帶隔音功能的活動板房隔聲，同時安裝減振墊層和阻尼涂料，減少柴油機發電噪聲的產生，在實際施工時，針對實際監測噪聲值超標的居民采取協商補償、臨時撤離(可租用當地民房、在噪聲達標距離之外進行妥善安置)等噪聲防治措施，取得居民諒解，避免環保糾紛。
02、積極尋求固廢減量化、資源化和無害化防治措施
水基鉆井固廢屬于一般工業固廢，為減少當地磚廠和水泥廠處理壓力，可積極探索更多的安全可靠的水基鉆井固廢綜合利用方式，比如水基巖屑脫水后干渣制路基材料鋪路或者制作建材等方式。油基巖屑處置除增加當地危廢處置單位能力以外，油氣開采產生的廢棄油基泥漿、含油鉆屑及其他固體廢物，應當遵循減量化、資源化、無害化原則，按照國家和地方有關固體廢物的管理規定進行處置。鼓勵企業自建含油污泥集中式處理和綜合利用設施，提高廢棄油基泥漿和含油鉆屑及其處理產物的綜合利用率，對油基巖屑進行減量化處置，同時建議有關部門頒布相關油基巖屑預處理后豁免危險廢物的條件及豁免內容的可能，鼓勵企業自主在源頭對油基巖屑進行減量化、資源化和無害化處置。
03、提高壓裂返排液重復利用率，尋找更多壓裂返排液處置方式
根據工程情況，加大區塊內氣田水管網的建設，合理調度壓裂返排液的循環利用，提高壓裂返排液重復利用率是頁巖氣開采過程中節約水資源的必修課，建議企業內部制定壓裂過程中壓裂返排液重復利用率指標和新鮮水用量定額指標，最大程度減少對當地新鮮水使用量，節約水資源。
目前無法綜合利用的壓裂返排液普遍采用回注到地層的措施，減少壓裂返排液對當地水環境的影響。對回注井開展全過程環境管理，回注前應充分論證回注井空間布設、注入層位、注入壓力和注入水量等環境可行性，并設置監測井定期監控回注行為對地下水環境影響，確保回注過程不會引起地下水環境污染 [6]。但是回注不便于環境管控，且只是暫時的控制了污染，沒有從根本上消除污染，并且回注可能會存在更多的環境安全隱患，比如地震、壓覆礦產資源、影響以后可能會被利用的地下水資源等。因此，建議鼓勵和支持科技創新、技術進步，將石油天然氣行業廢水如壓裂返排液，進行處理達標后排放，以便于環境管理。為簡化工藝流程、保護生態環境并促進油氣開采，一些新型的壓裂返排液處理技術，如機械蒸汽再壓縮(MVR)蒸發技術等，正開始逐漸取代傳統處理技術 [7]。
返排液具有產量變化大、成分復雜、不穩定性、難降解、高COD、高TDS、高硬度等特點。
達標外排處理技術必須包含去除SS、油類、COD、氨氮、硬度和TDS，而難點和重點在于將高TDS從水中分離，以達到外排標準。
根據外排水標準，外排處理包含氣浮、催化氧化、軟化沉淀、超濾、提濃、蒸發結晶和深度處理等工藝，該工藝不僅能達標外排，還能將返排液中的NaCl作為產品提出。分離出的NaCl可作為化工原料和畜牧用鹽，達到了有價物質資源化的目的。達標外排工藝中的深度處理裝置主要針對采用不同的膜提濃工藝或不同蒸發工況造成不達標而增加的，但需根據不同的水質設置不同的深度處理裝置。如采用電滲析裝置，需增加淡水除COD裝置；如蒸發結晶在堿性條件下蒸發，氨氮進入冷凝水，需增加脫氨氮裝置。由于壓裂返排液達標外排標準較高，處理工藝較為復雜，流程較長，所以宜將返排液收集建污水廠集中處理。
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