页岩气开发的地下水环境背景值、监测指标及污染示踪方法研究——以焦石坝区块为例

页岩气开采过程中水力压裂及废水回注可能带来的环境问题受到越来越多关注。由于水力压裂开采技术涉及的污染物种类众多,因此建立敏感性监测指标对于识别潜在的地下水污染具有重要意义。本文以中国涪陵页岩气田焦石坝区块为例,首先确定了地下水环境背景值（包括水化学、同位素及溶解气）;通过页岩水与浅层地下水的端元对比,确定了地下水环境敏感性监测指标与污染示踪方法。结果显示浅层地下水TDS在146~402 mg·L-1之间,属于HCO₃-Ca·Mg型,地下水属于年轻地下水（含3 H、14C接近100 pmC）,地下水甲烷含量均小于0.01 mg·L-1,水中溶解气的甲烷（CH₄）体积比低于0.006 4%,δ13C-CH₄总体小于-50‰,为生物成因甲烷（显著区别于热成因页岩气）。涪陵页岩气田焦石坝区块页岩水TDS约为海水两倍,为大气降水成因,显著区别于北美的（蒸发）海水起源。根据页岩水和浅层地下水水文地球化学特征的差异,建立了确定地下水敏感性监测指标的框架,识别出焦石坝区块地下水敏感性指标（7项）。页岩气开发对地下水潜在的污染主要包括气体污染和溶解固体组分污染。对于气体,建立了甲烷含量及同位素组成的端元,并且应用惰性气体进行了两个端元识别;对于溶解固体组分污染,基于浅层地下水背景值数据,可利用本文给出的敏感性指标进行判别。本项研究对于中国页岩气开发的地下水环境保护具有重要的意义,有助于完善页岩气开发过程中地下水环境监测和潜在污染示踪。     

国外含水层污染控制技术综述

近年来,由于人民生活和生产需水量大大增加,全球水资源已经出现局部不足,加之污染加剧,许多国家和地区面临着水资源危机,因而,水资源的环境保护问题成为国外,特别是西方工业发达国家极其重视的问题之一。从70年代后期开始,国外相继开展了大量的含水层污染控制技术研究(见表1)。在具体实施过程中,根据含水层污染     

中国页岩气成藏和潜在产能与对环境的污染分析

基于当今化石能源的需求还在扩展,它的紧缺势态波及全球,而中国的确需要更多的页岩气。为此,非常规油、气能源,特别是页岩油、气的勘探、开发和利用就必然地提上了社会进步和经济发展的议程上,并得到世界各个国家的高度重视。因此,页岩油、气现已成为中国能源界和科技界及政府部门的热门话题。在经过了一段时间的"热炒"和依据尚不充分的评估后,本文通过对中外有关资料的分析和讨论认为,(1)必须在了解世界各国、特别是北美页岩油、气赋存与开发的条件下,独立自主地、依据充分地认识中国页岩的分布状态和页岩气的潜能;(2)在理解其他国家页岩属性、页岩气前景和勘查及储存背景下,在中国必须较全面的进行页岩和页岩气存储的地球物理勘探,并选择远景好的典型地区进行示范性研究与探索;(3)厘定页岩气的开采过程与条件及其对环境的污染程度和多个国家对开发页岩气质疑的核心;(4)集理念与实践认识综合制定研究中国页岩气切实可行的方案与怎样发展的路线图;(5)中国目前尚不宜大力投入和急于实施对页岩气的开采,其前景不容过于乐观。     

页岩气储层粘土矿物孔隙特征及其甲烷吸附作用

粘土矿物是页岩的主要组成矿物,与页岩气的赋存和富集密切相关。粘土矿物因其特殊的晶体结构,在晶层之间、矿物内部以及矿物颗粒之间形成了不同类型的孔隙,这些孔隙的大小、形貌和比表面积决定着粘土矿物的甲烷吸附能力。为此,本文综述了粘土矿物的孔隙结构以及孔隙中的水和有机质对甲烷吸附性的影响,指出不同类型的粘土矿物孔隙发育与形貌特征存在差异,蒙脱石中多发育圆形、狭缝状的微孔且总比表面积最大,导致蒙脱石在所有粘土矿物中的甲烷吸附量最大;伊利石与高岭石中多发育中孔与大孔,吸附甲烷的能力低于蒙脱石。粘土矿物孔隙中的水与有机质显著影响到甲烷的吸附能力,水分子会占据孔隙表面,降低了甲烷的吸附能力,但可溶有机质对粘土矿物甲烷吸附能力的具体影响目前尚不明了。同时,根据页岩气勘探需求指出了本方向某些有待深入探讨的问题。     

全国页岩气勘查开发推进会在重庆召开

《中国矿业报》消息（2014-04-22）4月21日,全国页岩气勘查开发推进会在重庆召开。记者从会上获悉,重庆涪陵页岩气勘查开发示范基地将在4年内建成。     

石家庄市地下水盐污染的分布及污染机理

石家庄市地下水盐污染研究具有典型示范性。文中在地下水污染特征分析基础上 ,对盐污染的区域空间展布及其形成条件、盐污染的化学机制和地下水开采的影响进行了研究。结果表明 ,盐污染对石家庄市地下水水质有重要影响。其中NO-3 污染和硬度升高是构成该区地下水环境污染的主要因素 ,二者之间存在着密切的内在联系 ,阳离子交换作用和硝化作用是其重要机制 ;地下水超采是地下水盐污染的重要诱发因素。     

煤矸石对地下水污染的机理分析

煤矿露天开采剥离了大量的废弃物，这些废弃物在长期露天堆放的环境中，经历了降雨、淋滤、风化和自燃作用，发生了一系列的物理、化学作用，产生了大量的污染物质，导致了对生态环境的严重污染。本文选取抚顺煤田西舍场煤矸石对地下水污染的实例，阐述了煤矸石对地下水污染的现状，以及煤矸石污染的时空分布规律，煤矸石对地下水污染的途径、机理及发展趋势等。     

石家庄市地下水污染特征及机理

在石家庄市地下水污染现状评价及预测的基础上，对地下水污染机理进行了探讨。最后认为，地下水超量开采是其水质恶化最重要的诱发原因，控制盐污染是今后改善地下水环境质量的关键。     

江西页岩气勘查开发进入实质性阶段

《中国矿业报》消息（2012—05—19）从江西省煤田地质局获悉,该局在对页岩气资源进行初步调查评价的基础上,成立了江西省页岩气勘查开发有限公司;国土资源部已确定江西省赣西北区块为全国页岩气探矿权招标区块,具有实力的企业集团7月份可与江西省内有气体勘查资质的勘查单位合作勘查开发页岩气。这标志着江西省页岩气勘查开发将进入实质性阶段。     

重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查进展

紧密结合国家非常规能源勘探开发的重大战略,聚焦重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查工作,总结了研究区岩溶发育特征与分布规律,评价了涪陵页岩气开发区区域水资源量和地下水质量.在此基础上,收集分析国内外资料,梳理了页岩气勘查开发所引发的6类环境(地质)问题及勘查、钻井、压裂、开采、闭井等5个阶段需关注的地质环境问题或风险等,其中涪陵页岩气勘查开发区主要诱发水土污染、地质灾害和大气污染等环境(地质)问题;基本识别了2种地下水污染模式、3种污染类型及可能的地下水污染风险途径;初步确定了涪陵页岩气勘查开发区污染指示性特征因子,并形成了页岩气勘查开发区地质环境影响评价指标体系,可指导页岩气勘查开发的环境地质调查.该研究为页岩气国家新型清洁能源的绿色开发和开发区生态文明建设提供支撑.     

重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查进展

紧密结合国家非常规能源勘探开发的重大战略,聚焦重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查工作,总结了研究区岩溶发育特征与分布规律,评价了涪陵页岩气开发区区域水资源量和地下水质量。在此基础上,收集分析国内外资料,梳理了页岩气勘查开发所引发的6类环境(地质)问题及勘查、钻井、压裂、开采、闭井等5个阶段需关注的地质环境问题或风险等,其中涪陵页岩气勘查开发区主要诱发水土污染、地质灾害和大气污染等环境(地质)问题; 基本识别了2种地下水污染模式、3种污染类型及可能的地下水污染风险途径; 初步确定了涪陵页岩气勘查开发区污染指示性特征因子,并形成了页岩气勘查开发区地质环境影响评价指标体系,可指导页岩气勘查开发的环境地质调查。该研究为页岩气国家新型清洁能源的绿色开发和开发区生态文明建设提供支撑。     

石油碳氢化合物污染含水层的快速氧化还原进程

搜集的六年地下水化学数据显示，经过一段时间后。被石油类碳氢化合物污染的浅含水层的污染物的分布和氧化还原进程已发生了快速的变化。在1990年发生石油泄漏后不久，大量的苯存在于污染源地区，在受污染的地区，地下水中的溶解氧被消耗掉。截止到1994年，Fe(Ⅲ)和硫酸盐的减少是显著的晚期电子接收过程。非常有意义的是，1994年的溶解甲烷在测量下限以下。这暗示了缺乏有意义的甲烷群。然而，到1996年，含水层沉积物中固相Fe(Ⅲ)的氢氧化物的消耗和地下水中溶解硫酸盐的消耗导致了甲醇类的大量繁殖。在1996年—2000年期间，水化学数据显示甲醇类的新陈代谢更加普遍了，对沉积物的萃取物16s-rDNA进行分子分析，显示了更加多元化的甲醇类的存在，相对于污染羽中心的外面，它和水化学数据反映的变化是一致的。该快速氧化还原过程反映了几种因素，包括大量污染物，相对快速的地下水流动(0．3m／day)(1foot／day)和原始存在于含水层沉积物中的可由细菌引起减少的低浓度Fe(Ⅲ)氢氧化物(1umol／g)。这些结果表明，在一定水文条件下受石油碳氢化合物污染含水层中的氧化还原条件。在时间和空间上能快速发生变化，并且有效的固相Fe(Ⅲ)的氢氧化物影响了变化的速度。     

越流含水层系统地下水污染数值模拟

本文提出了一个越流水层系统地直水污染的数学模型，模型考虑了与越流系统有关的主要因素，并从理论上导出了包括越流项，井流项，污水灌溉渗入，降雨，河流，湖泊等渗入项的在内的各类源，汇项在对流－弥散方程中的具体表达式，并探讨了现行溶质运移问题中井点附近之所以在出现不合理结果的原因。介绍了相应的数值方法，模型用来描述方法太原盆地水污染，Ｃｌ浓度和水位的计算值与野外观测值拟合得很好，表明模型是可靠的，具有很强     

晋东南辛安泉域地下水水质污染现状及污染成因分析

辛安泉是北方第二大泉，泉域面积１３０００ｋｍ＾２。根据环境水文地质条件，将拉域划分为四个子系统。采用饮用水卫生标准和污染起始值对系统内地下水水质进行评价，并对其污染成因进行了分析。     

页岩气藏储层特征及开发机理综述

页岩气藏属于含有大量吸附态天然气的致密性气藏,相比常规气藏有其独特之处,为了更有效地开发页岩气藏,在综述国内外大量研究成果基础上,介绍并分析了页岩气藏的储集特征、孔渗特征及吸附-解吸规律解,页岩气微观运移方式、流态判断以及对产能的影响;指出页岩气与煤层气的解吸、微观运移特征有很大差异,因此,今后建立适合页岩气解吸的吸附模型、分析页岩气的微观运移机理、特征及影响产能的主控因素等问题值得进一步研究。     

甘肃省页岩气资源潜力及勘查开发浅析

近年来国家出台的一系列页岩气勘查开发的政策和规范,将促进我国页岩气资源勘探开发快速健康发展。甘肃省页岩气的烃源岩有4套,分别为石炭—二叠系海陆交互相烃源岩、上三叠统陆相烃源岩、中下侏罗统陆相烃源岩、下白垩统烃源岩,页岩气赋存与煤炭资源赋存关联度高,武腾盆地、旦马盆地、鄂尔多斯盆地、民和盆地、潮水盆地页岩有机碳含量（TOC）、热成熟度（R0）高,烃源岩厚度较大,具有较好的资源潜力,其页岩气勘查开发工作应分阶段尽早实施。     

我国页岩气勘查开发进展顺利

中国地调局办公室消息（2014-03-19）从全国地质调查工作会议上获悉,我国页岩气勘查开发进展顺利,截至2013年底累计完成页岩气钻井285口,2013年页岩气产量达到2.0亿m^2。     

贵州主要碳酸盐岩含水层污染现状与特征

岩溶地区地下水环境脆弱,易受人类活动及区域环境变化影响.目前将岩溶水污染与污染点所在区域的地层岩性、水文地质条件等结合起来的研究较少.采用改进后的层级阶梯评价法开展贵州省区域地下水污染评价,并结合实地调查分析污染成因.结果显示二叠系栖霞-茅口组,三叠系下统嘉陵江组、夜郎组等,中统关岭组、杨柳井组等是全省污染程度最高的碳酸盐岩含水层,原因与含水层岩石类型和出露位置密切相关.含水层岩石类型与特点决定了含水介质组合类型、岩溶发育程度和污染途径污染距离,石灰岩地层天然防污能力差,以中远源径流型污染为主,白云岩地层天然防污能力较好,以近源入渗型污染为主.贵州产煤地层龙潭组上覆嘉陵江组、夜郎组,下伏栖霞-茅口组最易受煤矿开采及其化工影响,污染组分以铁、铝、锰为主;而三叠系碳酸盐岩分布区域与安顺、贵阳、遵义等大中型城市和磷化工、铝工业、锰系铁合金生产等工矿企业聚集区域重合度高,更容易受到生产生活影响,污染组分多为氨氮、重金属、耗氧量及有机污染组分.