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辖区内页岩气勘探开发过程中钻井岩屑的收集、贮存、预处理、资源化利用、产品质量管控及环境管理全过程，覆盖常压页岩气、深层页岩气等所有开发层系的水基、油基钻井岩屑处理场景。不适用于混入放射性物质、剧毒化学品的异常钻井岩屑处理，该类岩屑需按照危险废物管理相关规定专项处置。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建设用砂GB/T21144混凝土实心砖GB/T25031城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质JC/T2214烧结砖瓦用页岩SY/T7301页岩气钻井岩屑处理处置方法DB50/968重庆市工业固体废物处置场污染物控制标准DB50/T1234重庆市页岩气钻井废弃物处理处置技术规范3术语和定义3.1钻井岩屑：页岩气钻井过程中，钻头破碎地层后被钻井液携带至地面的固相颗粒物，按钻井液类型分为水基钻井岩屑（水基岩屑）和油基钻井岩屑（油基岩屑）。3.2油基岩屑减量化：通过物理、化学方法降低油基岩屑含油率，达到后续利用或处置要求的工艺过程。3.3稳定化固化：将胶凝材料、固化剂与岩屑混合，使岩屑中污染物被包裹或转化为低溶解性、低迁移性形态的过程。3.4资源化利用率：统计期内钻井岩屑资源化利用量占钻井岩屑总产生量的百分比。4岩屑产生特征与污染特性4.1产生量特征重庆市页岩气井单井钻井周期一般为30-60天，单井岩屑产生量为300-800m³，其中表层井段（0-500m）岩屑占比15%-20%，主要为第四系松散沉积物、侏罗系泥岩砂岩；水平段（2000-5000m）岩屑占比60%-70%，主要为志留系龙马溪组富有机质页岩。按2023年全市页岩气产量147亿m³测算，年钻井岩屑总产生量约120万t，其中水基岩屑占比85%-90%，油基岩屑占比10%-15%。4.2污染特性4.2.1水基岩屑：主要成分为SiO₂（45%-65%）、Al₂O₃（12%-20%）、CaO（3%-8%），重金属含量远低于GB5085.3阈值，石油类含量一般小于100mg/kg，经鉴别不属于危险废物，属于第Ⅱ类一般工业固体废物。4.2.2油基岩屑：含油率为5%-15%，石油类组分以柴油、白油为主，同时含有少量有机钻井添加剂，经GB5085.6鉴别属于危险废物，废物代码为072-002-08，需按危险废物管理要求开展全流程管控。5收集与临时贮存要求5.1现场收集5.1.1钻井现场需设置岩屑分离系统，采用振动筛+除砂器+除泥器三级固控工艺，岩屑回收率不低于95%，分离后钻井液相含固率控制在5%以下。5.1.2水基岩屑、油基岩屑必须分类收集，收集管线设置明显标识，严禁两类岩屑混合。收集过程中需设置防渗收集槽，避免洒落的岩屑进入土壤或地表水体。5.2临时贮存5.2.1水基岩屑临时贮存场需符合GB18599要求，场地采取硬化+2mm厚HDPE防渗膜铺设，防渗层渗透系数≤10⁻⁷cm/s，设置雨棚、围挡及截排水沟，渗滤液收集池容积不低于贮存场月最大渗滤液产生量的1.5倍。5.2.2油基岩屑临时贮存场需符合GB18597要求，采用封闭仓库贮存，防渗层渗透系数≤10⁻¹⁰cm/s，设置可燃气体探测装置、应急收集池，贮存周期不得超过90天。5.2.3贮存场需建立管理台账，详细记录岩屑产生量、入库量、出库量、去向及经办人信息，台账保存期限不低于5年。6预处理技术要求6.1水基岩屑预处理6.1.1筛分除杂：采用滚筒筛去除岩屑中混杂的钻井配件、塑料、杂草等杂物，筛孔尺寸控制在20mm，筛分后杂物按一般工业固体废物或生活垃圾分类处置。6.1.2脱水干化：自然干化需设置封闭干化场，厚度不超过30cm，含水率降至30%以下即可；机械脱水采用板框压滤机，进料压力控制在0.6-0.8MPa，脱水后岩屑含水率≤25%。6.1.3淋洗净化：若岩屑含盐量超过1%，需采用三级逆流淋洗工艺，液固比控制在3:1，淋洗后岩屑含盐量降至0.5%以下，淋洗废水经絮凝沉淀+反渗透处理后回用，回用率不低于90%，浓水经蒸发结晶处置，结晶盐按一般工业固体废物管理。6.2油基岩屑预处理6.2.1热解析处理：为重庆市优先推荐的油基岩屑减量化技术，处理温度控制在350-550℃，停留时间30-60min，处理后残渣含油率≤0.3%，满足SY/T7301要求。解析产生的油气经冷凝回收，油品回收率不低于90%，不凝气经焚烧处理后达标排放，焚烧烟气排放需符合GB16297要求。6.2.2化学热洗处理：采用“碱洗+表面活性剂洗”两级工艺，温度控制在60-80℃，液固比4:1，处理后残渣含油率≤2%，洗涤废水经油水分离+生化处理后回用，回用率不低于85%。6.2.3预处理后的油基岩屑残渣需开展危险废物鉴别，经鉴别不属于危险废物的，可按一般工业固体废物开展后续资源化利用；鉴别仍属于危险废物的，需按危险废物管理要求处置。7资源化利用路径及技术要求7.1建材生产利用（适用占比70%以上的水基岩屑及达标油基岩屑残渣）7.1.1制烧结砖技术要求：岩屑掺配比例为30%-60%，搭配黏土、页岩、粉煤灰等原料，原料配比需满足JC/T2214要求。烧结温度控制在950-1050℃，焙烧时间4-6h。产品质量需符合GB/T21144要求，抗压强度≥MU10，放射性核素限量满足GB6566中建筑主体材料要求。环境要求：烧结烟气采用布袋除尘+脱硫脱硝工艺，颗粒物排放≤10mg/m³，SO₂排放≤50mg/m³，NOx排放≤100mg/m³，符合重庆市地方排放标准要求。单条年产1亿块标砖生产线可消纳岩屑约15万t/年。7.1.2生产机制砂技术要求：预处理后的岩屑经破碎、制砂、筛分、除尘工艺，制成细度模数2.3-3.0的中砂，颗粒级配符合GB/T14684要求，含泥量≤3%，泥块含量≤1%，压碎指标≤25%。产品可用于C30及以下强度等级混凝土、砌筑砂浆、抹面砂浆生产。环境要求：生产过程全封闭，设置脉冲布袋除尘装置，无组织排放颗粒物浓度≤1.0mg/m³。单条年产100万t机制砂生产线可消纳岩屑约40万t/年。7.1.3生产水泥熟料技术要求：岩屑作为硅质、铝质校正原料掺入，掺配比例为3%-8%，原料化学成分满足水泥生料配料要求，氯离子含量≤0.06%。熟料烧成温度控制在1350-1450℃，产品质量符合GB175要求。环境要求：岩屑进料口设置封闭装置，废气纳入水泥窑废气处理系统统一处置，二噁英排放≤0.1ngTEQ/m³。日产5000t熟料生产线可消纳岩屑约5-10万t/年。7.2油气田工程利用（适用预处理后无腐蚀性、重金属达标的岩屑）7.2.1井场道路铺垫技术要求：岩屑经稳定化固化处理，掺加5%-8%的水泥、2%-3%的生石灰，养护7d后无侧限抗压强度≥2MPa，压实度≥93%，浸出液污染物浓度符合GB8978一级标准要求。可作为井场进场道路、临时施工便道的路基填料，不得作为路面面层材料。环境要求：铺垫层上部需铺设15-20cm厚的沥青混凝土或碎石面层，防止雨水直接冲刷岩屑层，道路两侧设置防渗边沟，收集的路面径流经沉淀处理后排放。单口井场道路铺垫可消纳岩屑约0.3-0.5万m³。7.2.2钻井平台场地平整技术要求：岩屑作为填方材料使用，压实度≥90%，浸出液满足DB50/968要求，填方层上部设置0.5m厚的黏土层防渗层，防渗层渗透系数≤10⁻⁷cm/s。平台使用完毕后需开展生态修复，覆土厚度不低于0.8m，满足农作物种植或植被恢复要求。7.3路基工程利用（适用全市普通公路、乡村公路建设）技术要求：岩屑作为路基填料，需符合JTG3430公路土工试验规程要求，CBR值≥3%（下路床）、≥5%（上路床），压实度符合JTG/T3610路基施工规范要求。高速公路、一级公路路基禁用，二级及以下公路下路床掺配比例不超过30%，乡村公路路基掺配比例可适当提高至50%。管控要求：使用前需开展浸出毒性检测，每批次岩屑检测不少于1组，浸出污染物不得超过地下水Ⅳ类标准限值。每公里四车道二级公路可消纳岩屑约1.5-2万m³。8产品质量管控8.1检测要求8.1.1原料检测：每批次进厂岩屑需开展含水率、含油率、重金属浸出毒性、含盐量检测，检测频率为每500t不少于1组，不足500t按1组计。油基岩屑残渣需额外开展危险废物鉴别，每100t不少于1组。8.1.2产品检测：资源化产品出厂前需按对应产品标准开展全项检测，烧结砖、机制砂每1000t检测1组，水泥熟料每2000t检测1组，稳定化固化填料每500m³检测1组。8.2溯源管理所有资源化产品需附带溯源二维码，标注原料来源、岩屑掺配比例、检测报告编号、生产单位、出厂日期等信息，实现从岩屑产生到产品应用的全链条可追溯。9环境管理要求9.1污染防控9.1.1废水：生产过程产生的渗滤液、清洗废水、淋洗废水需全部收集处理，优先回用至生产环节，确需外排的需符合GB8978及重庆市地方排放标准要求，严禁直接排入地表水体或渗坑。9.1.2废气：预处理、生产过程产生的粉尘、挥发性有机物需设置收集处理装置，有组织排放符合GB16297要求，厂界无组织排放浓度满足重庆市挥发性有机物无组织排放控制标准要求。9.1.3固体废物：生产过程产生的废渣、废过滤材料、废催化剂属于危险废物的，需委托有资质单位处置，建立转移联单制度，转移过程全程电子联单跟踪。9.2台账管理岩屑产生单位、处理单位、资源化利用单位需分别建立管理台账，记录岩屑产生量、转移量、处理量、利用量、产品流向、污染物排放等信息，每月向属地生态环境部门报送台账数据。9.3环境监测企业需自行开展年度环境监测，监测内容包括厂界废气、周边地下水、土壤、渗滤液污染物浓度，地下水监测井不少于3个（上游1个