《低渗透地层污染土壤气液驱动原位压裂修复技术》编制说明

编制说明的内容包括：

一、工作简况；

1、任务来源、

随着工业化进程的加速和化工产业的发展，污染土壤已

成为环境保护的难点，传统的土壤修复方法存在效果不明

显、治理成本高等问题。因此，如何寻求一种高效、经济、

环保的修复方法，成为了治理污染土壤的关键，低渗透地层

原位压裂修复技术是一种新的土壤修复技术，具有治理成本

低、污染物彻底降解、生态环境恢复快速等优势。因此，在

污染土壤治理领域中，低渗透地层原位压裂修复受到了越来

越广泛的关注。

我国能源、化工、冶金等行业的固废产量巨大，根据《第

二次全国污染源普查公报》（2020）与《2019年全国大、中

城市固体废物污染环境防治年报》统计，我国工业固体废弃

物年产量达39.34亿吨，其中，一般工业固体废弃物贮存量

占比达39.3%。随着国家产业转移等政策的实施，大批污染

企业搬迁、改造或关闭停产，导致城市及其周边地区出现遗

留污染场地50多万块，占用土地面积超过200万公顷。《全

国土壤污染状况调查公报》显示，工业企业污染场地的土壤

超标率达34.9%，重污染企业用地土壤污染超标点位占

36.3%，集中分布于京津冀、长江经济带、粤港澳大湾区等

重点区块。因此，在坚持预防为主、保护优先的基础上，对

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工业污染场地开展原位协同修复刻不容缓，也是推进净土保

卫战、打赢污染防治攻坚战、实现可持续发展的重要举措。

首先，土壤污染会导致土地资源更加短缺，我国国土面

积辽阔，但是人口众多，在这样的背景下，人均占有面积相

对较小，仅占世界平均水平的1/4。如果出现土壤污染问题

将会进一步减少人均土地面积，无法满足人们对于土地资源

的应用需求。其次，土壤污染问题会直接影响我国的经济发

展，我国是农业大国，农产品产量相对较高，但是农作物生

长过程对客观环境的依赖性较强，如果土壤环境受到了较严

重的污染和破坏，则意味着农作物缺乏优质的生存环境，进

而导致农作物减产，影响农业经济发展，甚至影响我国整体

经济发展。同时土壤污染问题也会在一定程度上威胁我国的

粮食安全。最后，土壤污染问题会影响人们的身体健康，一

方面土壤污染会直接破坏生态环境，降低人们生存的舒适

度，另外一方面也是最为重要的一方面，则是土壤污染问题

会导致粮食及植被中含有较多有害元素，而在食物链作用

下，人们会食用这些植物或食用以这些植物为生的动物，进

而导致这些有害元素进入人体，诱发各种疾病。

化工行业生产产生的废物、污染物等大量排放到环境

中，对土壤、水体和空气等生态系统造成了不同程度的污染。

污染土壤具有难治性、持久性、危害性等特点，给农田和城

市的深层土壤带来恶劣影响。如何治理污染土壤，使其能够

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恢复生态功能，防止污染物的进一步扩散和危害，一直是环

保领域研究的一个焦点。传统的土壤修复方法存在制约因素

面较多的问题。

传统物理和化学方法治理技术，治理成本高，容易产生

二次污染，这些方法难以根除污染物，只是通过物理或化学

手段将其转移、限制或降解，其次，这些方法对土壤的生态

功能恢复效果有限，往往只能修复出静态工程景观式修复效

果，无法全面恢复土壤的生态功能。低渗透地层原位压裂修

复技术是一种新兴的土壤修复技术，在治理污染土壤中具备

良好的应用前景。

低渗透黏性土广泛分布于我国沿海一带及内陆河湖流

域，与我国污染场地集中区域相重合。这类地区污染场地具

有渗透性能差、物质传输困难等特点，场地原位修复面临巨

大挑战。由于低渗透地层污染场地与普通污染场地差异显

著，国内外尚未形成完善的原位修复技术体系，现阶段低渗

透地层非水相有机污染物的修复水平难以达到《中华人民共

和国土壤污染防治法》的要求，亟需针对低渗透污染场地压

裂协同修复工程中的工艺设计、主要工艺设备和材料、施工

与调试等难点问题开展系统性研究。

本规范的制定与实施将显著提升我国低渗污染场地的

管理水平，将大大促进工业污染场地土地再利用效率，释放

数十万亩可利土地，有效缓解因土地资源紧张造成的社会问

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题，经济、社会、环境效益巨大，符合我国可持续发展的长

期战略规划。因此，本规范的立项与制定具有良好的社会经

济效益。

2、协作单位

《低渗透地层污染土壤气液驱动原位压裂修复技术》由

中国石油大学（北京）克拉玛依校区牵头，联合10家单位

共同起草。

3、主要起草单位及起草人

本文件主要起草单位：

中国石油大学（北京）克拉玛依校区、同济大学、中国

石油大学（北京）、北京化工大学、浙江海洋大学、中国矿

业大学（北京）、北京大学鄂尔多斯能源研究院、上海金泰

工程机械有限公司、上海亚新城市建设有限公司、同力地质

科技有限公司

本文件主要起草人：

侯冰冯世进张丰收陈宏信张其星戴一凡张宇肖

英建王剑波李小迪徐泉崔壮曾悦王财宝刘珊周洋

张晓磊刘见通陈思源李道华王涛顾军吴希平谢添

王小华丁露沈前李全李猛利

二、工作主要过程；

由中国石油大学（北京）、同济大学、中国石油大学（北京）

克拉玛依校区等单位抽调专业技术人员组成了《低渗透地层污染

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土壤气液驱动原位压裂修复技术》标准起草组，开展本标准制定

的各项工作，并先后召开了多次工作组会议，就标准原则、适用

范围、任务分工、标准限值确定等技术内容进行了充分研讨。

2024年1月21日，向标委会提交了本项目联络人信息（姓

名、电话/手机、邮箱）。

2024年2月25日，标准起草小组查阅了我国及国外的有关

标准和相关的文献，参编单位对各自完成的工程案例进行总结，

展开调查研究和咨询，提出了技术指标。

2024年3月13日，标准起草组提交了本标准起草工作方案

（电子版）；

2024年4月2日，向标委会中关村众信土壤修复产业技术

创新联盟提交了本团体标准的立项申请材料；

2024年4月16日，标委会邀请了五位评审专家，开展了《低

渗透地层污染土壤气液驱动原位压裂修复技术》标准的立项审

核；

2024年5月-6月，编制组根据标准立项审核意见，形成征

求意见稿；

2024年7月15日，标准起草组召开征求意见稿评审会；

2024年7月-8月，根据征求意见，修改完善征求意见稿。

三、确定土盟团体标准主要技术内容（如技术指标、参

数、公式、性能要求、实验方法、检验规则等）的论据（包

括试验、统计数据）；

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1、规范的主要内容

（1）低渗透地层气液驱动原位压裂技术设计原则

1）绿色性原则：低渗透地层污染土壤气液驱动原位压

裂修复技术需遵循绿色修复理念，避免能源和资源浪费

2）同时性原则：低渗透地层污染土壤气液驱动原位压

裂修复技术应符合环境影响评价文件及审批意见的要求，其

防治污染设施应与主体工程同时设计、同时施工、同时运行

3）修复性原则：低渗透地层污染土壤气液驱动原位压

裂修复技术处理后土壤渗透率需满足修复目标值的要求

4）针对性原则：低渗透地层污染土壤气液驱动原位压

裂修复技术应因地制宜、科学合理，具备针对性和有效性。

修复工艺设计本着成熟可靠、技术先进、经济适用的原则，

并考虑节能、安全、操作简便。修复工程应与修复工艺水平

相适应

5）规范性原则：应对低渗透地层污染土壤气液驱动原

位压裂修复技术施工和运行过程中所产生的废气、废水、固

体废物及其他污染物进行治理，并达到GB9078、GB13271、

GB1554、GB16297、GB37822、GB8978、GB12348、GB15618、

GB36600等国家、地方和相关行业排放标准要求。

2、规范的技术指标及制定依据

对现行国家标准中涉及低渗透地层原位压裂修复技术的相

关标准进行了调研分析，汇总如表1，根据现行标准与工程实践

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经验，确定本标准中涉及的技术指标。

表1现行标准涉及的技术指标

序号标准名称工程执行标准

措施

满足压裂前的通井、洗井、试压、射孔等工序

地面的排液、泄压要求;同时满足压裂期间及后期

设备井简砂堵返排、井简清理、节流降压等工艺要

求。

注浆泵最大注入压力不低于10MPa，总输出水

马力满足连续施工要求。

混砂装置排量>40L/min且各种仪表应齐全正

常，总供液能力满足连续施工要求，且现场应

有应急备用。

《石油天然气钻仪表控制室应能控制压裂泵注设备和监测混

压裂

采设备固井、压砂设备，能实时显示主压车、混砂设备以及井

设备

1裂管汇的使用与口压力、封隔器压力压、排量、液量等各项数

维护》（SY/T据，并能实时采集、记录、储存、远程传输作

6270）业数据。

压裂用高压管汇的最低工作压力按连续施工

压力不高于管汇额定工作压力80%的原则进

行选择

高压作业区与其他作业区采用安全防护挡板

隔离，并用警示锥、警示带标识.

高压

高压管汇管线用绑带绑定，井口、高压区、联

防护

合作业区等现场配置视频监控摄像头和满足

设施

夜间作业的照明设施，高压泵注期间施工方落

实专人对视频监控区进行监控。

工厂在施工现场，采用具有供水、供液、供砂、压

化压裂功能和一体化、专业化特点的施工流程，对

裂平台多井多段等进行批量压裂作业。

为保障平台压裂连续作业需求，配备多级储水

+快速转水系统:在平台附近设置支撑剂、化工

料储存点，不同规格支撑剂、不同类型化工料

《工业企业总平分区堆放，便于装卸及使用要求。

2面设计规范》（GB物资水源应满足压裂施工的用水需求及供水速度。

50187）供应供液系统的供液能力应满足压裂用水需求，并

与储配备应急供液设备。

存根据蓄水池容量及供水能力匹配合理数量的

过渡罐，满足连续压施工用水要求。

支撑剂储存点满足储砂和吊车对作业面的需

求，支撑剂码放需预置管排，底部和顶部铺好

防渗雨布。

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支撑剂规格、储备量满足施工要求，并分类存

放。

供砂优先使用连续加砂装置，供砂速度满足施

工最高砂比要求。

吊车底盘及上车车架与井口之间最小距离不

低于5m。

压裂设备隔离设施距离不小于1m。

《石油天然气工安全

消防器材房、材料房距离压裂高压管线不小于

业健康、安全与距离

320m

环境管理体系》及要

井口液动平板阀远控装置距离井口不小于

（SY/T6276）求

25m。

储液池周围安装安全防护围栏、配置救生器

材，设置警示标识

监测系统应实时监测地下土壤和地下水的温

度并传输到控制系统。

控制系统对各系统参数如温度、压力、流量、

《井下作业井控液位等进行监测和数据处理，同时对生产设备

过程

4技术规范》（Q/SY工作状态进行画面监测和挖制制。

控制

02553）控制系统应配有安全联动装置，在发生突发情

况时，可以关闭压裂系统。

控制系统可采用中控室集中控制系统或分站

就地控制系统。

污染土壤修复工程的设计、施工和运行应符合

国家和地方的劳动生产安全与职业卫生法规

和标准。产生有害气体、易燃气体和异味的场

所应采取通风措施并设置报警装置。电力控制

装置应将电网电压调节至合适的电压等级再

《污染地块风险输送给加热电极。井场内的导电部件应连接并

管控与土壤修复劳动做等电位处理。变压器、配电盘、工艺设备及

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效果评估技术导安全其它导电系统部件应按照相关要求连接并接

则》（HJ25.5）地。

在修复系统设计阶段，应考虑不利运行工况

下，易爆气体在系统中的局部积累，充分设置

抽提系统的负荷余量，使加热区及系统内部的

污染物蒸气浓度低于爆炸极限下限，并设置相

应的爆炸监测预警及应急装置。

四、主要试验（验证）的分析、综述报告，技术经济论

证，预期的经济效果；

1.主要试验（验证）的分析及综述

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土壤是人类生存的基础，关系到国家未来可持续发展进

程，但是我国土地受工业污染现象十分严重，导致人类生存

环境急剧恶化，因此国家在“十三五规划建议”中提出环境

修复将是我国未来环保产业的主要方向。环境修复主要关注

污染场地、地下水和空气质量的修复，而低渗污染场地修复

问题最为突出，孔隙小、渗透性差的低渗污染场地亟待高效

快速修复。美国环境保护署(EPA)指出美国大约有60万公顷

低渗污染场地需要采取紧急补救措施，而根据生态环境部调

研中国大约有50%的低渗污染场地需要采取有效修复措施。

低渗污染地层修复技术主要包括原位修复和异位修复，原位

修复是指对原始位置的污染物直接进行土壤修复，该技术旨

在从土壤中去除或者中和污染物而不移动土壤本身，异位修

复是指利用清洁的土壤置换被污染的土壤，以稀释污染物的

浓度，提高土壤的环境容量，从而对土壤进行修复。目前美

国针对低渗污染场地主要采用异位修复和水压致裂分层修

复技术，但是异位修复效率低、成本高，而传统水力压裂裂

缝支撑剂存在易沉降、低悬浮、低导流等缺点，无法保证原

位立体均匀地修复低渗污染场地。在修复实践中当前可用的

修复技术无法将低渗污染场地最大污染物水平浓度降低到

美国EPA确定的标准，同时传统污染场地修复方法难以满足

原位立体修复和原位压裂缝网长效支撑的需求。因此，建立

适用于低渗污染地层的气液驱动原位缝网压裂装备和工艺

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方法，解决低渗污染场地压裂增渗关键科学和技术问题，实

现低渗污染地层立体高效增渗，是污染土壤修复问题中的机

遇和挑战。传统压裂技术具有裂缝结构单一、层间干扰强、

定向性弱等缺陷，且裂缝内支撑剂易沉降、导流能力差，为

解决污染土层治理所面临的关键科学与技术问题，需要对低

渗土壤压裂技术进行相关研究。

近几年来水力压裂技术逐渐开始应用到地下水和土壤

污染修复方面，研究者对裂缝形状的影响因素和裂缝表征方

面做了大量的研究，其主要研究集中在以下几个方面：

关于裂缝形态影响因素的研究，G.Zhang研究发现当用

低粘度的压裂液时，裂缝形态为网络状裂缝，且裂缝长度较

短，形状较为弯曲。用高粘度的压裂液时，易形成平直较长

的单一裂缝。Murdoch研究表明黏土中的含水率对压裂情况

有影响，当含水率高时，由于存在较高的孔隙水压力，会降

低黏土的断裂韧性，从而降低初始破裂压力。同时较高的孔

隙水压力也可以改变裂缝边缘的形状，影响裂缝扩展。注入

流量和注入时间对水力压裂影响较大，若注入流量较大，时

间较短时，虽然裂缝长度较长，但是裂缝不能充分的扩展，

裂缝波及范围较小。注入流量较小时，裂缝较窄，但裂缝呈

网络状，波及范围较大。Li的研究表明使用固定的脉冲压裂

能创造出均匀的裂缝网络，通过变频器从低频到高频变频率

脉冲既可以使裂缝长度和宽度增加，也可以使裂缝有充足的

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时间扩展,增大裂缝的波及范围。

2.技术经济论证

本规范提出的工程技术、指标限值是与目前的技术水平

和现行国家标准规范相符的，提出的指标较全面，且根据现

有工程案例分析，本标准提出的工程技术、指标限值可以实

现。

3.预期的经济效果

本规范可有效减少工业污染场地对城市居民健康的威

胁，缓解城市土地资源紧张问保障和改善民生，构建和谐稳

定社会，具有显著社会效益。可显著降低修复成本，促进污

染场地治理的集成化、规模化及产业化。目前项目研发技术

可节约30%场地修复成本，据此估算直接节约金额在百亿元

以上，经济效益巨大。可以有效避免传统粗放式治理方法带

来的环境扰动和二次污染，切实解决工业企业规划布局大调

整背景下低渗透地层的环境污染问题，有力推进生态宜居城

市建具有重大生态效益

五、采用国际标准的程度及水平的简要说明（适用时）；

无

六、与现行的法律、法规及国家标准、行业标准的关系；

目前，我国低渗透污染地层原位修复技术等处理的相关

法律有《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国环

境保护税法》、《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治

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法》、《中华人民共和国清洁生产促进法》、《中华人民共和国

循环经济促进法》、《中华人民共和国资源税法》等，相关标

准有《井下作业安全规程》（SY/T5727）、《石油天然气钻采

设备固井、压裂管汇的使用与维护》(SY/T6270)、《压力

管道规范工业管道》（GB/T20801）、《工业企业总平面设计

规范》（GB50187）、《污染地块风险管控与土壤修复效果评

估技术导则》（HJ25.5）、《污染土壤修复工程技术规范固

化稳定化》（HJ1282-2023）、《工业设备及管道防腐蚀工程

施工质量验收规范》（GB50727）等。

经查阅、调研，本标准完全符合国家法律、法规的规定

和强制性标准的要求。不存在任何与现行法律法规、标准相

违背之处。

七、重大分歧意见的解决过程、依据和结果（适用时）；

本标准的编写过程无重大分歧。

八、贯彻土盟团体标准的要求和措施建议（包括组织措

施、技术措施、过渡办法等内容）；

无

九、标准发行范围和数量的建议；

本规范规定了污染土壤原位压裂修复工程的总体要求、

工艺设计、主要工艺设备和材料、检测与过程控制、主要辅

助工程、劳动安全与职业卫生、施工与调试、运行与维护等。

本规范适用于污染土壤原位压裂修复工程的建设与运

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行管理，可作为工程设计、施工、运行及维护的技术依据。

十、其它应予说明的事项。

无

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编制说明的内容包括：

一、工作简况；

1、任务来源、

随着工业化进程的加速和化工产业的发展，污染土壤已

成为环境保护的难点，传统的土壤修复方法存在效果不明

显、治理成本高等问题。因此，如何寻求一种高效、经济、

环保的修复方法，成为了治理污染土壤的关键，低渗透地层

原位压裂修复技术是一种新的土壤修复技术，具有治理成本

低、污染物彻底降解、生态环境恢复快速等优势。因此，在

污染土壤治理领域中，低渗透地层原位压裂修复受到了越来

越广泛的关注。

我国能源、化工、冶金等行业的固废产量巨大，根据《第

二次全国污染源普查公报》（2020）与《2019年全国大、中

城市固体废物污染环境防治年报》统计，我国工业固体废弃

物年产量达39.34亿吨，其中，一般工业固体废弃物贮存量

占比达39.3%。随着国家产业转移等政策的实施，大批污染

企业搬迁、改造或关闭停产，导致城市及其周边地区出现遗

留污染场地50多万块，占用土地面积超过200万公顷。《全

国土壤污染状况调查公报》显示，工业企业污染场地的土壤

超标率达34.9%，重污染企业用地土壤污染超标点位占

36.3%，集中分布于京津冀、长江经济带、粤港澳大湾区等

重点区块。因此，在坚持预防为主、保护优先的基础上，对

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