大寒时节,群山之中的涪陵焦石坝,中国石化涪陵页岩气田的页岩气开采正有条不紊地进行着。截至目前,中国石化涪陵页岩气田累计产气突破540亿立方米,惠及长江经济带沿线六省两市70多个大中型城市、上千家企业和2亿多居民。
天然气作为地球上的三大能源之一,储藏在地壳中,其中页岩天然气储藏在页岩的岩层孔隙里面。可许多人并不知道,页岩气开采不仅难度极大,还会产生污染物油基岩屑。至今,对于油基岩屑的无害化处理,仍是页岩气开发利用中难以攻克的环保难题。
“页岩气像很多小气泡独立地封闭在坚硬的页岩岩层中,就像每个人都住在一个互不相通的‘小房间’里。”中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司(以下简称涪陵页岩气公司)安全环保部副主任师郑兴明介绍,只有在每个“小房间”之间打通一个通道,让每个小气泡走出“小房间”互相见面,才能把页岩气提取出来。
那么,如何才能打通存在于地下的“小房间”呢?
“我们采用‘水力压裂’技术提取页岩气。”郑兴明介绍,“水力压裂”技术就是先从地面向下打井,打到富含天然气的页岩层后,再顺着岩层横向打井,打通一个一个“小房间”,形成一个“L”形的钻井,然后像游戏“贪吃蛇”一样,“吃”掉一个又一个小气泡。
不过,页岩层非常坚硬,如同钢筋混凝土,只有特制的射孔枪能够在水平井中打出一排排小孔,再将特殊配置的油基压裂液压入钻井中,井内小孔受压向四周裂开,产生一系列的裂缝,封闭在页岩孔隙中的天然气和“L”形的钻井连通,天然气就和液压液一起涌到井口了。
“‘水力压裂’技术已较为成熟,但钻井使用的油基压裂液会混合着泥土形成一种叫油基岩屑的‘废物’。”郑兴明介绍,油基岩屑中含有多环芳烃等有毒化学物质,长期接触可能导致皮肤过敏、瘙痒、湿疹等皮肤病;油基岩屑中还含有苯等神经毒性物质,长期接触可能导致头痛、头晕、乏力、神经衰弱等症状;油基岩屑中同时含有重金属等有害物质,长期接触可能对肝脏、肾脏等内脏器官造成损害,引发消化系统疾病。为此,从页岩气开采初期,涪陵页岩气公司就一直在寻找减少油基岩屑产生的办法。
“现在我们探索出‘水基钻井’技术,就是在垂直向下钻井时,用水代替油基压裂液,从而减少油基岩屑的产生。”郑兴明介绍,使用“水基钻井”技术后,单井油基岩屑产生量从600吨左右减少至450吨左右。
同时,涪陵页岩气公司坚持油基岩屑不落地,通过输送、筛分、压滤脱水后将油基岩屑送往水泥厂,进行水泥窑协同处置。