储存工程建设期分析

如题所述

CO2地质储存工程建设期主要包括场地勘查、灌注井和监测井建造两大部分。由于场地勘查阶段一般历时短,对环境影响轻微,潜在的地质因素方面的风险在场地调查、勘查部分有述,在此重点分析灌注井和监测井建造环境影响问题。此外,与地质因素有关的风险,已在选址阶段予以规避,故工程分析的重点是工程建设与运营过程中的人为因素。

(一)灌注井和监测井钻井工程作业流程

灌注井是实现CO2地质储存的关键设施,而监测井则是获取关键参数的重要通道。通常,其钻井作业包括钻井设计、井场布置、设备安装、钻井施工、测井、地层测试及完井7个基本程序。对环境影响、环境与安全风险较大的有井场布置、钻进施工和地层测试等。

井场布置须执行钻井设计和相关规范,充分考虑水源、道路、钻井液池、井场施工条件等因素以及防火、防爆、防硫化氢的布局设置要求。要求考虑风频、风向,使井架大门尽量朝向季节盛行来风的方向。周围按功能布置油罐区、加重泵区、管架区、空压机区、联动箱区和值班房区等。

钻进是破岩和加深井眼的过程。一般经过首次钻进、封表层套管固井后再继续钻进等。在钻井过程中,同时伴有地质录井作业。地质录井的任务主要是取全、取准各项地质资料及其有关的钻井施工资料,主要工作包括钻时录井、气测录井、钻井液录井、岩屑录井、岩心录井、压力录井等。同时,还应进行地层测试工作,掌握主力储层的性能和地层水等的具体情况。主要作业有提升、洗井、射孔、地层酸化、压裂改造、混气水排液、液氮气举、抽汲、裸眼中途测试、完井测试等。

(二)灌注井和监测井井内结构

美国环保署(EPA)颁布的地下注入控制(U nder-ground Injection Control,UIC)法案规定了CO2灌注井的基本技术标准。图11-4显示的是美国《地下注入控制法案》中规定的典型第Ⅱ类CO2灌注井(该类钻井由《地下注入控制法案》批准,二级钻井注入与油和天然气产品有关的流体)的结构,其他类别的CO2灌注井的主要结构基本类似。需要注意的是,由于不同地区,甚至是同一个地质储存工程的不同地点,包括储层厚度、孔隙率、渗透率等地质条件都存在一定的差异,因此不同井的具体技术要求需要根据所在地点的实际地质情况确定。

图11-4 UIC规定的第Ⅱ类CO2灌注井的典型构造

(三)钻井作业

钻井作业不同阶段产生的污染物及环境影响不尽相同(图11-5)。钻井作业对环境的影响主要表现在占用土地,影响地表土壤结构及地表植被,影响景观环境。钻井作业产生的废气会阶段性地使当地环境空气质量下降。钻井作业产生的废水如果不加处理直接排放会影响地表土壤结构及附近地表水体,如废液池不加防渗或防渗质量不高,会影响区域地下水水质。钻井作业噪声影响周围声环境质量,对周围环境敏感目标产生干扰。钻井作业固体废物主要是钻井废液和鲇屑,污染物主要为重金属类物质,其含量高、危害性大,会使土壤结构及质量变化,发生板结、盐化现象;钻井固体废物的随意堆放也会间接地影响地表水体及地下水体。

图11-5 钻井作业环境影响

(据《中国石油塔里木油田清洁生产技术与实践》编委会、2010)

(四)钻井作业污染物产生及控制

钻井过程中将产生废气、废水、废渣等环境污染物。钻井及污染物排放流程如图11-6所示;钻井作业污染源及特征污染物见表11-2;钻井井场污染源分布如图11-7所示。

图11-6 钻井流程及污染物排放流程图

(据《中国石油塔里木油田清洁生产技术与实践》编委会,2010)

表11-2 钻井作业污染源及特征污染物

图11-7 钻井井场污染源分布

(据《中国石油塔里木油田清洁生产技术与实践》编委会.2010)

1.钻井作业废水污染源及控制

1)钻井废水:包括冷却废水、井口返排水、设备冲洗废水和浸出液。钻井废水的性质与所使用的钻井液组成和性质有关,废水中的CODcr主要来自各种钻井液处理剂和表面活性剂,其中石油类物质主要来自于钻井液中的石油类添加剂和地层中的原油污染,重金属主要有Cr6+、Pb2+、Cd2+等离子,悬浮物主要是钻井液中黏土的胶态粒子和高分子处理剂。

2)钻井废液:钻井废液产生在钻井过程和完井过程中。钻井液经过循环利用后,仍有少量钻井废液留在井场,存放在井场经过防渗处理的废液池中。由于钻井液或钻屑中含有一定数量的加重剂和化学处理剂,其pH值较高,所以长期存放容易造成井场附近土壤的盐碱化。另外,有些钻井液本身含有油类物质,所钻进的地层可能含有害物质等,这些物质都会对周围环境造成不同程度的污染风险。

3)井场废油。主要是钻井泵废润滑油,转盘和链条产生的废油,液压控制管线刺漏,更换柴油机零部件、清洗钻具,套管时产生的废油。

2.钻井作业固体废物污染源及控制

钻屑是钻进过程中钻头切削地层岩石而产生的碎屑,其通过钻井液循环到井口,进入钻井液循环系统,经振动筛分离后,排入井场岩屑池(废液池)中。生活垃圾主要是钻井队作业产生的生活垃圾。钻井期间产生的其他工业固体废物,应分类存放,待钻井结束后统一进行收集和处理。钻井作业完成后,对井场内各种原材料如钻井液、加重剂、黏土粉等剩余材料全部进行回收;各类废油集中收集到废油回收罐统一回收处理。生活垃圾集中堆放,钻井结束后运到指定处理地点分类回收或填埋处理。

3.钻井作业大气污染源及控制

钻井过程中产生的烟气主要来自柴油机在运行时排出的烟气(尾气),其主要污染物是CO、CO2、SO2和NOx以及少量的烃类物质。

井喷是地层流体(天然气、石油或地层水)经井眼涌出无法控制的现象。主要是由于井内钻井液柱压力不能平衡地层中流体的压力而产生。失去控制的井喷是严重事故,会破坏地下油气资源、矿产资源和水资源。井口喷出的大量有毒、有害物质会大面积扩散,污染周围的大气环境、农田、水体以及生态环境,影响农、牧、渔业生产,甚至引发多种疾病,危及生命安全。

井喷是危害性极大的钻井事故,井喷失控将会造成油、气资源的损失,酿成严重的环境污染事故,还可能危及人身安全。减少井喷事故,不但可以减少大量落地原油、钻井液和大气污染物的排放,减少因井喷对周围植被、地貌的破坏,而且也避免了相应的环境污染赔偿。

4.钻井作业噪声污染源及控制

钻井作业产生的噪声均属于暂时性噪声。主要噪声源为钻井机械设备,如柴油机、钻井泵、发电机、压风机等。钻井时应对柴油机房、发电机房采用减振、隔音措施或安装隔音棚。柴油机安装消声装置或减噪设施;进入机房人员佩戴耳塞。加强柴油机的保养维修。

5.测井作业污染源及控制

测井作业对环境产生影响的是放射性测井。采用放射性污染源和放射性核素测井的过程中,对环境可能产生的放射性污染因素主要有,由于操作不慎,配制的活化液溅入外环境。开瓶分装、稀释及搅拌过程中,有131I气溶胶逸出,造成空气污染。进入空气中的131I气溶胶吸附在实验桌、地面及设备上。向井内注入131I活化液时,由于操作不当,造成井场周围的表面污染。测井过程中玷污井管和井下工具。同位素油井“找窜”后,进行反循环洗井,返洗出来衰变完全的同位素外排。一旦发生人类吸入事件,会造成人体内照射危害。

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