中国石油集团安全环保技术研究院有限公司为非常规油气开发保驾护航

国家油气开发科技重大专项《页岩气等非常规油气开发环境检测与保护关键技术》是经国家科技部和国家能源局论证立项，以页岩气等非常规油气开发环境影响、环境风险、污染物防治为主要攻关内容，为我国非常规油气开发产业可持续绿色发展提供环保技术支撑的“十三五”重点项目之一，研究周期从2016—2020年跨越五年。中国石油集团安全环保技术研究院有限公司作为中国页岩气勘探开发先行者中国石油天然气集团公司的直属科研机构，为非常规油气的开采保驾护航，为污染物的防治倾注全力。

由中国石油集团安全环保技术研究院有限公司牵头，携手九家研究院所、企业和高等院校共同承担起该重大专项中的课题3《废弃物处理与利用技术》(2016ZX05040-003)，充分利用产学研科技资源，实现紧密结合。课题以非常规油气开发产生的废钻井液、含油钻屑、返排液和高含盐水等污染物为对象，开展钻完井废物污染源头控制、资源回收和无害化处理，以及返排液回用处理及影响评价、高含盐水分级脱盐处理技术攻关。以形成环保型钻井液体系、油基钻井废物处理、压裂返排液回用处理和含盐水减量化处理等技术与装备，构建页岩气钻井全过程清洁生产和压裂返排液/采出水处理与回用集成工艺，形成页岩气开采压裂返排液回用处理技术规范等系列技术成果为目标，为非常规油气绿色可持续开发提供技术支撑与保障。该课题已历经四年技术攻关、装备研发和应用，在页岩气开发污染物防治工艺技术及装备方面取得了重要进展，总体攻克5项技术难题，开发8套工业化成套装备，制订1项标准规范。

课题形成钻井废物资源化及无害化处理成套工艺一套，开发了污染源头控制技术，有效降低了作业过程的环境风险，同时开发了钻井废物一体化处理、资源化利用系列技术及装备。污染源头控制技术基于钻井液添加剂污染行为机理研究，解决了钻井液处理剂的抗温性与生物毒性、降解性相互制约的瓶颈问题，成功构建钻井液体系的环保评价指标和方法，开发了抗高温环保钻井液体系和环保压裂液体系，并进行了现场应用，实现钻完井废物源头控制。钻井废物处理及装备形成油基钻屑热脱附/热解析技术和高效益资源化技术，包括油基钻屑电磁加热式热脱附技术、油基钻屑锤磨式热解析技术等技术。处理后油基岩屑含油率小于1%，设备处理能力达到2～4 t/h。通过中试和工业化装置的验证和应用，完成工艺技术的装备化地同时确实解决了钻井废弃物的高效处置和资源化利用问题，有效控制含油钻井废弃物造成的环境污染，实现页岩气钻井的清洁生产。

课题还形成一套压裂返排液等废物低成本高效处理工艺及装备，降低用、排水压力。压裂返排液处理技术实现污染物高效去除，满足回用需求，开发了以高价离子选择性去除、电化学-高级氧化耦合、抗腐蚀抗结垢蒸发结晶等技术为核心的压裂返排液/采出水处理与回用集成工艺，并开发4套成套装备，完成工业化试验验证，解决了返排液回注地层影响规律不明、回用配液成本偏高等问题，开发形成压裂返排液深度氧化处理技术序列，为外排处理完成了技术储备。实现了压裂返排液、采出水等污水低成本资源化处理，提高污水回用率，降低开发成本。结合长宁威远地区返排液水质特征和回用需求，开发形成页岩气压裂返排液“化学絮凝-磁分离-电解杀菌”联合处理工艺和集成装备，固体去除率90%，浊度降至10NTU，微生物去除率80%。采出水深度处理实现污水高效减量，处理成本大幅降低，集成构建了“电渗析-纳滤-膜蒸馏”含盐采出水处理技术，解决了页岩气采出水浓缩减量化的技术难题，含盐采出水的综合回收率达到98%以上，减量化率达80%以上。

通过该课题的开展，满足了页岩气等非常规油气资源大规模开发的污染防治和环境保护需求，完成了针对页岩气开发过程中体系复杂、环境风险高、处理处置难度大的污染物从处理技术研发到工艺集成，到成套装备开发以及现场示范应用的全周期闭环攻关，解决了页岩气开发中所遇到的环境保护技术难题，有力推动了页岩气生产企业的环境保护工作，推广应用前景广阔。