[发明专利]水力压裂的环境保护方法

说明书

本发明涉及页岩油气开发的环境保护方法，尤其是一种水力压裂的环境保护方法。

所谓的水力压裂，是指将掺有沙石和化学物质的高压水注入平行井来冲破页岩层，释放出页岩气。而这些被冲破的页岩层，是极易被压裂液中添加的大量化学药剂污染的，除此，化学物质还随压裂液的排除井筒之外而造成对地面环境的污染。这样，水力压裂留下了环境隐患。

另外，如何处理，保护和有效利用水源的问题，对每个涉足页岩油气资源开发的公司也都是巨大挑战。美国人正在担忧水力压裂这项技术将污染水源，并认为这项技术给环境带来了极大的伤害。在英国，天然气的水力压裂，过去现在都被作为二等公民对待。法国政府甚至对其颁布了禁令。

本发明的目的是提供一种水力压裂的环境保护方法，既能对排出井筒之外的压裂液进行无害化处理，又能对被压裂液污染的页岩油气开发的储层及压裂部分进行无害化处理，达到对地下水等的环境保护，同时还能提高水资源的利用率。

本发明是这样实现的，首先本发明水力压裂环境保护方法可看成是水力压裂技术的延伸和完善。

目前水力压裂技术主要由压裂技术——通过压裂液来实现；支撑技术——通过携砂液来实现；平行井技术——通过水平钻来实现。而本发明水力压裂环境保护技术——是通过含有大量粘土物质的处理液来实现的。“处理液”是本发明的关键技术。

这种处理液是由粘土和粘土类岩石和矿物，包括粘土、粘土岩、粘土质泥岩、粉砂岩、页岩......为原料制备而成的。

具体是：先将上述天然大量而廉价的粘土及粘土质岩土，经选矿加工为岩粉或土粉，以其粉料与水拌合制成水剂、乳剂、膏剂、泥浆而成为处理液，并注入井下，用于储层及压裂部分的环境处理。

在进行粉料加工时，可加工制成不同的粒度(细度)的粉料，并将其分别储存，以便于制取不同稠度(粘度)的处理液。也可将上述粘土质土粉或岩粉与排除井筒之外的压裂液拌合而成为处理液，注入井下，用于被压裂液所含化学药物污染的储层及压裂部分的地下环境处理。

还可将所有排除井筒之外的压裂液与粘土质粉料配合制成处理液注入井下。这样，就会形成井筒之外的地面环境的无废排放，从而实现对地表环境保护。

在采用排除井筒之外的压裂液与粘土类岩粉或土粉拌合时，可加入一定的补充水(调节水)经搅拌、沉降可分离为“水”和“泥浆”两部分，水可以循环使用，从而提高水资源的利用率。其泥浆部分用作处理液，注入井下压裂部分以及被污染的储层。其井孔可以是单井，也可能是一个以上的井群，其相距可以达数公里，这样需要用管道输送来连接，如何布置，已是已知技术。

本发明的核心技术处理液，采用的天然土石是具有粘土类矿物组份的所有岩土，并包括了各类粘土，及其粒子表面经过处理的活性粘土。

从粘土矿物的原子构造可知，是一种环链四面体六方网层，这导致了粘土类矿物的完全，极完全鳞片状，六方片状解理，以及小形晶体和微细质点颗粒特征。为此，使粘土类矿物具有了天然的脱色、吸附、易分散性、可塑性及粘结性，能吸附氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化氮等多种有毒有害物质和致癌物质，这赋予了将其制备而成的处理液具备了能吸油、吸脂、吸附有机质，能降解，吸附水力压裂液携带的有机化学制剂、化学药物等，将其注入井下压裂部分，以及被污染的储层，即能将其化学药物永远固定、吸收、粘结、覆盖、封存在地层深部，能达到本发明的目的。并能使水力压裂技术趋于完善，使世界各地更多更好地进行页岩油气的开发，造福人类。

此外，在某种意义上，由于处理液的灌入，对储层有一定的衬托和支撑作用，对因支撑损失而可能产生的局部性陷塌地震的防治有利。