重庆市页岩气钻井岩屑资源化利用技术指南

重庆市页岩气钻井岩屑资源化利用技术指南1适用范围本指南适用于重庆市行政区域内页岩气勘探开发过程中产生的钻井岩屑（含水基岩屑、油基岩屑）的收集、贮存、预处理、资源化利用、产品质量控制及环境管理全过程。本指南不适用于混入放射性废物、危险化学品泄漏污染的特殊页岩气钻井岩屑的处置利用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB5085危险废物鉴别标准GB/T15555固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法GB8978污水综合排放标准GB16297大气污染物综合排放标准GB18597危险废物贮存污染控制标准GB18599一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准GB/T14684建筑用砂GB/T14685建筑用卵石、碎石GB175通用硅酸盐水泥GB6566建筑材料放射性核素限量GB/T25031城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质GB/T39712建筑垃圾再生骨料应用技术标准DB50/T1084重庆市页岩气开发环境保护技术规范DB50/457重庆市大气污染物综合排放标准3术语和定义3.1页岩气钻井岩屑：指页岩气钻井过程中，钻头破碎地层岩石后被钻井泥浆携带至地面的固相废弃物，根据钻井泥浆体系的不同分为水基岩屑（水基钻井液产生的岩屑）和油基岩屑（油基钻井液产生的岩屑，含废油基钻井液分离出的固相物质）。3.2油基岩屑减量化预处理：指通过物理、化学或生物方法降低油基岩屑含油率、减少后续处理处置负荷的工艺过程，处理后岩屑含油率需满足后续资源化利用的准入要求。3.3资源化利用率：指页岩气钻井岩屑经处理后转化为可利用产品的质量占同期产生岩屑总质量的比例。3.4浸出毒性：指固体废物按照规定的浸出方法制备的浸出液中，有害成分的浓度超过标准规定的限值，从而对环境造成危害的特性。4岩屑的收集与贮存4.1收集要求4.1.1页岩气钻井现场应配备密闭式岩屑收集系统，钻井过程中产生的岩屑经振动筛、除砂器、除泥器等固控设备分离后，直接通过密闭管道输送至专用收集容器，严禁岩屑散落至井场地面。4.1.2水基岩屑与油基岩屑应分类收集，收集容器需设置明确标识，标识内容包括岩屑类型、产生时间、产生井位、重量等信息，严禁两类岩屑混合收集。4.1.3收集过程中产生的渗滤液应统一导入井场污水处理系统处理，达标后回用或排放，严禁渗滤液直接外溢。4.1.4岩屑转移前应采用含水率测定仪现场检测，水基岩屑含水率需控制在30%以下，油基岩屑含水率需控制在25%以下，避免转移过程中发生滴漏。4.2贮存要求4.2.1钻井现场临时贮存钻井现场应设置专门的岩屑贮存区，贮存区地面采用厚度不小于15cm的C30混凝土硬化，铺设2mm厚高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜，防渗层渗透系数≤1.0×10⁻¹⁰cm/s。贮存区四周设置高度不低于30cm的围堰，配套建设渗滤液收集池，收集池容积不低于贮存区总容积的5%，并配备防雨棚。油基岩屑临时贮存需符合GB18597的要求，贮存时间不得超过90天；水基岩屑临时贮存需符合GB18599的要求，贮存时间不得超过180天。4.2.2集中处理厂贮存集中处理厂应分别设置水基岩屑、油基岩屑贮存库区，库区防渗要求高于钻井现场临时贮存，HDPE防渗膜厚度不小于2.5mm，防渗层渗透系数≤1.0×10⁻¹²cm/s，配备废气收集处理系统，油基岩屑库区废气经收集后通过活性炭吸附+光催化氧化处理，满足GB16297及DB50/457的要求后方可排放。油基岩屑贮存库区应设置可燃气体报警装置，报警阈值设定为爆炸下限的25%，库区周边10m范围内严禁明火作业。5岩屑预处理技术要求5.1水基岩屑预处理5.1.1常规水基岩屑预处理工艺为：振动筛分→除杂→脱水→改性。首先通过20目振动筛去除岩屑中混有的钻井工具配件、塑料、杂草等杂物，再采用板框压滤机进行脱水处理，脱水后岩屑含水率控制在20%以下。5.1.2若岩屑中含盐量超过3%，需采用淋洗工艺脱盐，淋洗水采用水岩比3:1的比例进行多级逆流淋洗，淋洗后岩屑含盐量降至1%以下，淋洗废水经蒸发结晶或反渗透处理后回用，结晶盐按照一般工业固体废物管理。5.1.3预处理后的水基岩屑需进行浸出毒性检测，重金属浸出浓度需符合表1的要求，未达标的岩屑需采用稳定化处理，添加剂量为岩屑质量的2%-5%的螯合剂，搅拌反应30min后检测达标后方可进入后续资源化环节。表1水基岩屑浸出毒性限值要求单位：mg/L污染物项目限值检测方法总汞0.05GB/T15555.1总镉0.3GB/T15555.2总铬1.5GB/T15555.4六价铬0.5GB/T15555.5总铅0.25GB/T15555.3总砷0.3GB/T15555.75.2.1油基岩屑预处理前需开展含油率检测，初始含油率通常为5%-15%，需根据含油率选择适配的预处理工艺：含油率>10%的优先采用热解析工艺，含油率3%-10%的可采用热洗涤+微生物降解组合工艺，含油率<3%的可直接采用微生物降解工艺。5.2.2热解析工艺参数要求：热解析温度控制在350℃-450℃，停留时间30-60min，处理后岩屑含油率需降至0.3%以下，解析产生的油气经冷凝回收后可作为燃料回用于热解析系统，不凝气经焚烧处理后达标排放。热解析残渣需检测浸出毒性，满足表1要求后方可进入资源化环节。5.2.3热洗涤工艺参数要求：采用碱性水溶液作为洗涤剂，洗涤剂与岩屑比例为2:1，洗涤温度控制在60℃-80℃，搅拌时间20min，洗涤后通过离心分离实现固液分离，分离后的油污回收利用，洗涤废水经隔油+气浮+生化处理后回用，处理后岩屑含油率降至1%以下，再经微生物降解7-14天，最终含油率降至0.3%以下。5.2.4油基岩屑预处理后的残渣需满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3）要求，未列入危险废物名录且鉴别不属于危险废物的，方可按照一般工业固体废物进行资源化利用。6资源化利用途径及技术要求6.1制备建筑用再生骨料6.1.1适用原料：预处理后的水基岩屑、油基岩屑残渣，岩屑压碎值≤26%，针片状颗粒含量≤15%。6.1.2生产工艺：预处理后的岩屑经破碎→筛分→整形→除尘→成品。破碎采用颚式破碎机+反击式破碎机组合工艺，筛分按照GB/T14684、GB/T14685的要求分为不同粒径等级，其中0.15-4.75mm粒径为再生砂，4.75-31.5mm粒径为再生碎石。6.1.3产品质量要求：再生砂需满足GB/T14684中Ⅱ类砂的要求，含泥量≤3%，泥块含量≤1%，有害物质含量符合表2要求；再生碎石需满足GB/T14685中Ⅱ类碎石的要求，压碎值≤20%，含泥量≤1%。产品放射性需满足GB6566中A类装修材料的要求，可广泛用于各类建筑工程。6.1.4应用范围：再生砂可用于配制C30及以下强度等级的混凝土、砂浆，再生碎石可用于配制C40及以下强度等级的混凝土、道路基层垫层。重庆市内页岩气田周边50km范围内的道路工程、农田水利工程优先采用该类再生骨料，可降低工程材料成本15%-20%。表2再生砂有害物质含量限值有害物质项目限值（%）云母<2.0轻物质<1.0有机物合格（比色法）硫化物及硫酸盐（按SO₃质量计）<0.5氯化物（按氯离子质量计）<0.026.2.1适用原料：预处理后的水基岩屑、油基岩屑残渣，原料中SiO₂含量控制在55%-70%，Al₂O₃含量控制在10%-20%，Fe₂O₃含量控制在3%-10%，可搭配20%-30%的页岩、黏土作为辅助原料。6.2.2生产工艺：岩屑→配料（与页岩、黏土混合）→粉碎→陈化（陈化时间≥72h，含水率控制在18%-22%）→挤出成型→干燥（干燥温度100℃-150℃，干燥时间24h）→烧结（烧结温度950℃-1100℃，保温时间2-3h）→冷却→成品。6.2.3产品质量要求：烧结普通砖强度等级不低于MU10，烧结多孔砖强度等级不低于MU15，产品尺寸偏差、外观质量、冻融、泛霜、石灰爆裂等指标符合GB/T5101的要求，浸出毒性满足表1要求。岩屑掺量可达40%-60%，每万块砖可消纳岩屑约8吨。6.2.4应用要求：产品可用于工业与民用建筑的承重墙、非承重墙，严禁用于建筑饮用水池、输水管道等直接接触饮用水的构筑物。生产过程中窑炉废气需配备脱硫脱硝除尘系统，排放满足DB50/457的要求。6.3制备水泥熟料6.3.1适用原料：预处理后的水基岩屑、油基岩屑残渣，岩屑中CaO含量≥10%，SiO₂含量≥50%，可作为硅质、铝质校正原料替代部分黏土、砂岩使用。6.3.2生产工艺：岩屑经烘干（含水率≤1%）→粉磨（细度控制在80μm筛余≤10%）→配料（掺加比例控制在3%-8%）→入窑煅烧（煅烧温度1450℃左右）→水泥熟料。油基岩屑残渣带入的微量油分可作为辅助燃料，降低水泥窑燃煤消耗约2%。6.3.3质量控制要求：生产过程中需定期检测熟料的游离氧化钙含量、安定性、强度等指标，熟料质量需符合GB175中硅酸盐水泥熟料的要求。岩屑带入的氯离子含量需控制在0.03%以下，避免影响水泥安定性。6.3.4环境要求：水泥窑协同利用岩屑过程需满足《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ662）的要求，废气排放满足《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915）的要求，二噁英排放浓度≤0.1ngTEQ/m³。6.4制备路基材料6.4.1适用原料：预处理后的水基岩屑、油基岩屑残渣，岩屑颗粒级配符合路基填料要求，CBR值≥30%，回弹模量≥30MPa。6.4.2生产工艺：岩屑与5%-8%的水泥、10%-15%的粉煤灰混合搅拌，压实度控制在93%-96%，7天无侧限抗压强度≥1.5MPa。6.4.3质量要求：路基填筑材料的浸出毒性需满足表1要求，压实度、弯沉值符合《公路路基施工技术规范》（JTG/T3610）的要求。岩屑掺量可达70%-80%，每公里二级公路路基可消纳岩屑约1.2万吨。6.4.4应用范围：可用于高速公路、一级公路的下路床及以下层级，二级及以下公路的上路床及以下层级，也可用于井场通井路、乡村道路的路基填筑。6.5制备钻井液用加重剂6.5.1适用原料：预处理后的高密度水基岩屑，岩屑中石英、长石等高密度矿物含量≥70%，密度≥2.6g/cm³。6.5.2生产工艺：岩屑经破碎→超细粉磨（细度控制在200目筛余≤3%）→表面改性（采用硬脂酸钠作为改性剂，添加量为粉磨后岩屑质量的0.5%-1%）→成品。6.5.3质量要求：加重剂密度≥2.5g/cm³，酸不溶物≤90%，含砂量≤0.5%，对钻井液流变性能影响符合《钻井液用重晶石粉》（SY/T5061）的要求，可替代30%-40%的重晶石粉用于页岩气钻井施工，降低钻井液成本约10%。7产品质量检测与环境监测7.1产品质量检测7.1.1资源化利用产品生产过程中需建立批次检测制度，每生产1000吨产品为一个检测批次，不足1000吨的按一个批次计。7.1.2检测项目至少包括：物理性能指标（强度、级配、含水率等）、浸出毒性指标（表1所列项目）、放射性核素限量。7.1.3检测需由具备CMA资质的第三方机构开展，检测报告需随产品流通提供给使用单位，无合格检测报告的产品不得流入市场。7.2环境监测7.2.1岩屑预处理及资源化利用企业需自行开展日常环境监测，监测频次为：废气排放口每月监测1次，废水排放口每季度监测1次，厂界噪声每季度监测1次，厂区周边土壤、地下水每年监测1次。7.2.2废气监测项目包括：非甲烷总烃、颗粒物、SO₂、NOₓ、二噁英（油基岩屑热解析、水泥窑协同处置企业每年监测1次二噁英）；废水监测项目包括：pH、COD、氨氮、石油类、重金属；土壤及地下水监测项目包括：石油烃、重金属、挥发性有机物。7.2.3监测数据需建立台账，保存期限不少于3年，每年1月底前将上一年度监测数据报所在区县生态环境部门备案。8运输、贮存与应用管理8.1运输管理8.1.1岩屑运输需采用密闭式罐车或厢式货车，运输车辆需安装卫星定位系统，运输路线需避开饮用水源保护区、居民区等环境敏感点。8.1.2油基岩屑属于危险废物的，运输需持有危险废物转移联单，运输单位需具备危险废物运输资质，运输过程中严禁洒落、泄漏。8.1.3跨区县转运岩屑的，需提前向转入地、转出地生态环境部门报备，严禁未经报备跨区域转移。8.2贮存管理8.2.1资源化产品贮存需分类堆放，设置标识牌，注明产品类型、批次、检测报告编号、生产日期等信息，堆放高度不超过5m，堆放场地需硬化、防雨，避免产品被雨水浸泡。8.2.2产品贮存时间不得超过1年，超过1年的需重新检测，合格后方可使用。8.3应用管理8.3.1产品使用单位需建立进货查验制度，查验产品检测报告，严禁使用不合格产品。8.3.2用于建筑工程的产品，需符合相应的工程建设标准要求，施工单位需做好施工记录，存档备查。8.3.3区县生态环境、住房城乡建设、交通等部门按照各自职责对岩屑资源化利用产品的生产、流通、使用环节进行监督管理，每年至少开展1次联合检查，对不符合要求的企业依法依规处理。9环境风险防控9.1企业需编制突发环境事件应急预案，配备应急物资，包括：吸油毡、沙袋、堵漏工具、应急监测设备、个人防护装备等，每年至少开展1次应急演练。9.2油基岩屑预处理区、贮存区需设置应急收集池，容积不低于最大可能泄漏量的1.5倍，一旦发生泄漏，立即启动