水力壓裂的環(huán)境保護(hù)方法
【專利說明】水力壓裂的環(huán)境保護(hù)方法
[0001]本發(fā)明涉及頁巖油氣開發(fā)的環(huán)境保護(hù)方法，尤其是一種水力壓裂的環(huán)境保護(hù)方法。
[0002]所謂的水力壓裂，是指將摻有沙石和化學(xué)物質(zhì)的高壓水注入平行井來沖破頁巖層，釋放出頁巖氣。而這些被沖破的頁巖層，是極易被壓裂液中添加的大量化學(xué)藥劑污染的，除此，化學(xué)物質(zhì)還隨壓裂液的排除井筒之外而造成對(duì)地面環(huán)境的污染。這樣，水力壓裂留下了環(huán)境隱患。
[0003]另外，如何處理，保護(hù)和有效利用水源的問題，對(duì)每個(gè)涉足頁巖油氣資源開發(fā)的公司也都是巨大挑戰(zhàn)。美國人正在擔(dān)憂水力壓裂這項(xiàng)技術(shù)將污染水源，并認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)給環(huán)境帶來了極大的傷害。在英國，天然氣的水力壓裂，過去現(xiàn)在都被作為二等公民對(duì)待。法國政府甚至對(duì)其頒布了禁令。
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種水力壓裂的環(huán)境保護(hù)方法，既能對(duì)排出井筒之外的壓裂液進(jìn)行無害化處理，又能對(duì)被壓裂液污染的頁巖油氣開發(fā)的儲(chǔ)層及壓裂部分進(jìn)行無害化處理，達(dá)到對(duì)地下水等的環(huán)境保護(hù)，同時(shí)還能提高水資源的利用率。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，首先本發(fā)明水力壓裂環(huán)境保護(hù)方法可看成是水力壓裂技術(shù)的延伸和完善。
[0006]目前水力壓裂技術(shù)主要由壓裂技術(shù)一通過壓裂液來實(shí)現(xiàn)；支撐技術(shù)一通過攜砂液來實(shí)現(xiàn)；平行井技術(shù)一通過水平鉆來實(shí)現(xiàn)。而本發(fā)明水力壓裂環(huán)境保護(hù)技術(shù)一是通過含有大量粘土物質(zhì)的處理液來實(shí)現(xiàn)的?！疤幚硪骸笔潜景l(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)。
[0007]這種處理液是由粘土和粘土類巖石和礦物，包括粘土、粘土巖、粘土質(zhì)泥巖、粉砂巖、頁巖......為原料制備而成的。
[0008]具體是:先將上述天然大量而廉價(jià)的粘土及粘土質(zhì)巖土，經(jīng)選礦加工為巖粉或土粉，以其粉料與水拌合制成水劑、乳劑、膏劑、泥漿而成為處理液，并注入井下，用于儲(chǔ)層及壓裂部分的環(huán)境處理。
[0009]在進(jìn)行粉料加工時(shí)，可加工制成不同的粒度(細(xì)度)的粉料，并將其分別儲(chǔ)存，以便于制取不同稠度(粘度)的處理液。也可將上述粘土質(zhì)土粉或巖粉與排除井筒之外的壓裂液拌合而成為處理液，注入井下，用于被壓裂液所含化學(xué)藥物污染的儲(chǔ)層及壓裂部分的地下環(huán)境處理。
[0010]還可將所有排除井筒之外的壓裂液與粘土質(zhì)粉料配合制成處理液注入井下。這樣，就會(huì)形成井筒之外的地面環(huán)境的無廢排放，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地表環(huán)境保護(hù)。
[0011]在采用排除井筒之外的壓裂液與粘土類巖粉或土粉拌合時(shí)，可加入一定的補(bǔ)充水(調(diào)節(jié)水)經(jīng)攪拌、沉降可分離為“水”和“泥漿”兩部分，水可以循環(huán)使用，從而提高水資源的利用率。其泥漿部分用作處理液，注入井下壓裂部分以及被污染的儲(chǔ)層。其井孔可以是單井，也可能是一個(gè)以上的井群，其相距可以達(dá)數(shù)公里，這樣需要用管道輸送來連接，如何布置，已是已知技術(shù)。
[0012]本發(fā)明的核心技術(shù)處理液，采用的天然土石是具有粘土類礦物組份的所有巖土，并包括了各類粘土，及其粒子表面經(jīng)過處理的活性粘土。
[0013]從粘土礦物的原子構(gòu)造可知，是一種環(huán)鏈四面體六方網(wǎng)層，這導(dǎo)致了粘土類礦物的完全，極完全鱗片狀，六方片狀解理，以及小形晶體和微細(xì)質(zhì)點(diǎn)顆粒特征。為此，使粘土類礦物具有了天然的脫色、吸附、易分散性、可塑性及粘結(jié)性，能吸附氮、硫化氫、二氧化碳、二氧化氮等多種有毒有害物質(zhì)和致癌物質(zhì)，這賦予了將其制備而成的處理液具備了能吸油、吸脂、吸附有機(jī)質(zhì)，能降解，吸附水力壓裂液攜帶的有機(jī)化學(xué)制劑、化學(xué)藥物等，將其注入井下壓裂部分，以及被污染的儲(chǔ)層，即能將其化學(xué)藥物永遠(yuǎn)固定、吸收、粘結(jié)、覆蓋、封存在地層深部，能達(dá)到本發(fā)明的目的。并能使水力壓裂技術(shù)趨于完善，使世界各地更多更好地進(jìn)行頁巖油氣的開發(fā)，造福人類。
[0014]此外，在某種意義上，由于處理液的灌入，對(duì)儲(chǔ)層有一定的襯托和支撐作用，對(duì)因支撐損失而可能產(chǎn)生的局部性陷塌地震的防治有利。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.水力壓裂是以摻有大量化學(xué)物質(zhì)并且有較高粘度的水作為壓裂液灌入頁巖層進(jìn)行液壓破裂以釋放天然氣。本發(fā)明的特征是，以粘土礦物為原料制備而成的一種處理液，灌入儲(chǔ)層及壓裂部分，以實(shí)現(xiàn)水力壓裂的環(huán)境保護(hù)和污染處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1，一種處理液，其特征是具有吸附氮、硫化氫、二氧化碳、二氧化氮等多種有毒有害物質(zhì)和致癌物質(zhì)，能吸油、吸脂、吸附有機(jī)質(zhì)，能降解，吸附水力壓裂液攜帶的有機(jī)化學(xué)制劑、化學(xué)藥物等，并永遠(yuǎn)將其固定、吸收、粘結(jié)、封存在地層深部。3.根據(jù)權(quán)利要求1，以粘土礦物為原料制備而成處理液。其特征是以天然、大量而廉價(jià)的粘土及粘土質(zhì)巖土，經(jīng)選礦，加工成粉料與水或者與排出井筒之外的壓裂液拌合制備而成的，以含有大量粘土礦物為特征的處理液。4.根據(jù)權(quán)利要求3，與排出井筒之外的壓裂液拌合，其特征是經(jīng)攪拌、沉降分離成水和處理液兩部分，其中水可循環(huán)使用，從而提高水資源的利用率。5.根據(jù)權(quán)利要求3，與排除井筒之外的壓裂液拌合制備而成處理液，其特征是將其處理液注入井筒之下的儲(chǔ)層及壓裂部分，實(shí)現(xiàn)水力壓裂的無廢排放，以保護(hù)井上地表環(huán)境。
【專利摘要】本發(fā)明水力壓裂的環(huán)境保護(hù)方法涉及頁巖油氣開發(fā)的環(huán)境保護(hù)方法，尤其是一種水力壓裂的環(huán)境保護(hù)方法，它是以含有大量粘土礦物的處理液，注入儲(chǔ)層及壓裂部分，吸附、粘結(jié)、降解水力壓裂液的化學(xué)藥物，并將其永遠(yuǎn)吸收、封存在地層深部，而處理水力壓裂的環(huán)境污染，并保護(hù)環(huán)境。
【IPC分類】B01J20/12, B01J20/30, B09C1/00
【公開號(hào)】CN105080948
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410208209
【發(fā)明人】蔣里軍
【申請(qǐng)人】蔣里軍
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月13日