中國石油集團安全環保技術研究院有限公司為非常規油氣開發保駕護航

國家油氣開發科技重大專項《頁巖氣等非常規油氣開發環境檢測與保護關鍵技術》是經國家科技部和國家能源局論證立項，以頁巖氣等非常規油氣開發環境影響、環境風險、污染物防治為主要攻關內容，為我國非常規油氣開發產業可持續綠色發展提供環保技術支撐的“十三五”重點項目之一，研究周期從2016—2020年跨越五年。中國石油集團安全環保技術研究院有限公司作為中國頁巖氣勘探開發先行者中國石油天然氣集團公司的直屬科研機構，為非常規油氣的開采保駕護航，為污染物的防治傾注全力。

由中國石油集團安全環保技術研究院有限公司牽頭，攜手九家研究院所、企業和高等院校共同承擔起該重大專項中的課題3《廢棄物處理與利用技術》(2016ZX05040-003)，充分利用產學研科技資源，實現緊密結合。課題以非常規油氣開發產生的廢鉆井液、含油鉆屑、返排液和高含鹽水等污染物為對象，開展鉆完井廢物污染源頭控制、資源回收和無害化處理，以及返排液回用處理及影響評價、高含鹽水分級脫鹽處理技術攻關。以形成環保型鉆井液體系、油基鉆井廢物處理、壓裂返排液回用處理和含鹽水減量化處理等技術與裝備，構建頁巖氣鉆井全過程清潔生產和壓裂返排液/采出水處理與回用集成工藝，形成頁巖氣開采壓裂返排液回用處理技術規范等系列技術成果為目標，為非常規油氣綠色可持續開發提供技術支撐與保障。該課題已歷經四年技術攻關、裝備研發和應用，在頁巖氣開發污染物防治工藝技術及裝備方面取得了重要進展，總體攻克5項技術難題，開發8套工業化成套裝備，制訂1項標準規范。

課題形成鉆井廢物資源化及無害化處理成套工藝一套，開發了污染源頭控制技術，有效降低了作業過程的環境風險，同時開發了鉆井廢物一體化處理、資源化利用系列技術及裝備。污染源頭控制技術基于鉆井液添加劑污染行為機理研究，解決了鉆井液處理劑的抗溫性與生物毒性、降解性相互制約的瓶頸問題，成功構建鉆井液體系的環保評價指標和方法，開發了抗高溫環保鉆井液體系和環保壓裂液體系，并進行了現場應用，實現鉆完井廢物源頭控制。鉆井廢物處理及裝備形成油基鉆屑熱脫附/熱解析技術和高效益資源化技術，包括油基鉆屑電磁加熱式熱脫附技術、油基鉆屑錘磨式熱解析技術等技術。處理后油基巖屑含油率小于1%，設備處理能力達到2～4 t/h。通過中試和工業化裝置的驗證和應用，完成工藝技術的裝備化地同時確實解決了鉆井廢棄物的高效處置和資源化利用問題，有效控制含油鉆井廢棄物造成的環境污染，實現頁巖氣鉆井的清潔生產。

課題還形成一套壓裂返排液等廢物低成本高效處理工藝及裝備，降低用、排水壓力。壓裂返排液處理技術實現污染物高效去除，滿足回用需求，開發了以高價離子選擇性去除、電化學-高級氧化耦合、抗腐蝕抗結垢蒸發結晶等技術為核心的壓裂返排液/采出水處理與回用集成工藝，并開發4套成套裝備，完成工業化試驗驗證，解決了返排液回注地層影響規律不明、回用配液成本偏高等問題，開發形成壓裂返排液深度氧化處理技術序列，為外排處理完成了技術儲備。實現了壓裂返排液、采出水等污水低成本資源化處理，提高污水回用率，降低開發成本。結合長寧威遠地區返排液水質特征和回用需求，開發形成頁巖氣壓裂返排液“化學絮凝-磁分離-電解殺菌”聯合處理工藝和集成裝備，固體去除率90%，濁度降至10NTU，微生物去除率80%。采出水深度處理實現污水高效減量，處理成本大幅降低，集成構建了“電滲析-納濾-膜蒸餾”含鹽采出水處理技術，解決了頁巖氣采出水濃縮減量化的技術難題，含鹽采出水的綜合回收率達到98%以上，減量化率達80%以上。

通過該課題的開展，滿足了頁巖氣等非常規油氣資源大規模開發的污染防治和環境保護需求，完成了針對頁巖氣開發過程中體系復雜、環境風險高、處理處置難度大的污染物從處理技術研發到工藝集成，到成套裝備開發以及現場示范應用的全周期閉環攻關，解決了頁巖氣開發中所遇到的環境保護技術難題，有力推動了頁巖氣生產企業的環境保護工作，推廣應用前景廣闊。