《煤层气井采出水处理规范》征求意见稿山西级地.docx
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《煤层气井采出水处理规范》征求意见稿山西级地
《煤层气井采出水处理规范》(征求意见稿)山西省省级地方标准编制说明
山西省油气资源调查研究院
2019年11月
一、任务来源、起草单位、协作单位、主要起草人
根据《山西省市场监督管理局关于下达2019年度第二批山西省地方标准制修订项目计划的通知》(晋市监标推[2019]173号),明确由山西省油气资源调查研究院负责《煤层气井采出水处理规范》山西省省级地方标准的编制。
本标准主要起草单位:
山西省油气资源调查研究院,中联煤层气有限责任公司。
二、制定标准的必要性和意义
(一)必要性
山西省煤层气规模开发以来,截止2018年底,全省煤层气累计探明储量6675亿方,日产气量已经突破1700×104m3/d,2018年地面抽采量达到56.5亿方,约占全国煤层气地面抽采量的90%,呈现出巨大的发展潜力。
伴随煤层气开发也产生了大量的采出水,如果不进行及时处理就有可能造成环境污染,影响水环境功能和其他生态环境。
山西是中国最缺水的省份之一。
数据显示,山西人均水资源量为381立方米,这一数值比国际极度缺水标准还低119立方米,仅为全国人均水平的17%。
而全省数千口煤层气井周围多紧邻农业种植区和煤矿区,煤层气井采出水在经适当处理之后可用于煤层气钻井压裂、农田灌溉、矿区洗煤、除尘等,有很大的利用价值。
目前煤层气井采出水处理主要参考以下标准:
《煤炭工业污染物排放标准》GB20426-2006、《污水综合排放标准》GB8978-1996、《地表水环境质量标准》GB3838-2002、《农田灌溉水质标准》GB5084-2005、《城市污水再利用、地下水回灌水质》GB/T19772-2005及《山西省地表水环境功能区划》DB14/67-2019、山西省《污水综合排放标准》DB14/1928-2019。
但是,这些标准中有关煤层气井的内容,尚未有人进行系统整理,急需为煤层气井采出水处理制定出相应的规范。
现阶段,相关的政策、法规尚未完善,尤其是煤层气井生产过程中采出水引起的环境效应、相应的预防与控制研究尚未深入开展。
因此,非常有必要建立煤层气井采出水处理规范,规范煤层气企业对采出水的处理。
(二)意义
明确山西省煤层气井采出水的处理要求,确保煤层气井采出水不影响水环境功能和其他生态环境,以保障煤层气产业的健康快速发展。
三、主要工作过程
2018年8月,原山西省国土资源厅(现为山西省自然资源厅)发函(《山西省国土资源厅关于委托部分煤层气企业编制山西省地方标准的函》(晋国土资函[2018]861号)),由原山西省国土资源厅联合中联煤层气有限责任公司等企业进行编写。
2018年9月开始进行了资料收集,包含煤层气规划资料收集、环境影响评价文件收集、煤层气井采出水拉运水量资料收集等。
具体煤层气规划资料有《山西省人民政府办公厅关于印发山西省煤层气资源勘查开发规划(2016—2020年)的通知》(晋政办发〔2017〕90);环境影响评价文件主要有保德、柳林、长子、柿庄南、马必、成庄等煤层气开发项目的环境影响报告书和环境影响报告表;煤层气井采出水拉运水量资料主要收集了中联公司柿庄南区块2015年3月至2018年11月667口煤层气井采出水拉运外委处理资料。
2019年4月,山西省自然资源厅组织标准培训等会议(《山西省自然资源厅关于召开煤层气标准编制相关会议的函》(晋自然资函[2019]337号),对标准撰写的格式要求和工作流程进行了精细讲解。
2019年6月中旬至7月上旬,标准编制组相关人员对中联晋城区块、山西蓝焰、中石化延川南、中石油大宁-吉县区块、中石油保德区块进行现场调研,并收集相关煤层气井采出水资料。
2019年8月中旬至9月上旬,标准编制组相关人员对内蒙古自治区、贵州省、陕西省自然资源主管部门及其相关煤层气企业的煤层气井采出水处理情况进行调研,了解和借鉴其相关做法。
2019年9月上旬,在前期文献调研、专家咨询、现场调研、资料汇总、分析并参考其他水处理规范的基础上,初步完成了标准及编制说明草稿。
2019年9月中旬、10月中旬,山西省自然资源厅组织相关专家对标准及编制说明草稿分别进行了两次评审,并根据与会专家意见进行了修改完善。
2019年10月至11月中旬,标准编制组对中石化延川南区块、中石油保德区块等水处理站进行部分水样采集及分析化验工作。
2019年11月中旬,标准及编制说明草稿修改后,向部分煤层气企业的征求意见,并根据反馈意见进行了修改完善,形成了标准及编制说明征求意见稿。
四、制定标准的原则和依据,与现行法律、法规、标准的关系
(一)原则和依据
1.本标准编制遵循以下原则。
(1)实践性原则
通过参考大量国内外相关的水污染治理技术资料和工程实例,分析总结煤层气井采出水处理实践经验和存在问题,确定规范的结构和内容。
(2)完整性原则
根据环境规范应服务于环境管理、运行管理以及工程设计的要求,在内容的安排上,本规范针对煤层气井采出水处理,内容力求完整、无缺漏,体现污染控制全过程管理。
内容涉及设计、施工、运行管理等各个环节,尽可能全面考虑该煤层气井采出水处理所涉及的各种技术要求和环境管理要求。
(3)科学性原则
规范的工艺方法分类科学、层次清晰、结构合理,并具有一定的可分解性和扩展空间。
(4)先进实用与可操作性原则
规范的技术内容能够代表煤层气水处理行业先进的控制技术和处理水平的发展方向,具备标准化条件,并且已有成功的工程应用实例,突出了技术内容的针对性和合理性,以便落实在工艺设计、施工、运行管理的各个环节。
2.编制依据
(1)国家和地方对工程建设环境保护的有关法律、法规
《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国土壤污染防治法》、《中华人民共和国清洁化生产促进法》、《中华人民共和国标准化法》、《国务院关于支持山西省进一步深化改革促进资源型经济转型发展的意见》(国发〔2017〕42号)、《建设项目环境保护管理条例》(中华人民共和国国务院令第682号,自2017年10月1日起施行)、《山西省环境保护条例》《山西省泉域水资源保护条例》《山西省水污染防治条例》等。
(2)国家和地方关于标准制修订工作的相关规定
《国家环境保护标准“十三五”发展规划》(环境保护部环科技[2017]49号)、《加强国家污染物排放标准制修订工作的指导意见》(国家环境保护总局公告2007年第17号)、《关于加强国家环境保护标准技术管理工作的通知》(环科函[2007]31号)、山西省人民政府《关于印发山西省国家标准化综合改革试点工作方案的通知》(晋政发〔2018〕25号)、《山西省人民政府办公厅关于印发山西省标准化体系建设发展规划(2016-2020年)的通知》(晋政办发〔2016〕122号)等。
(3)相关标准、规范和管理办法
《污水综合排放标准》(GB8978-1996)、《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)、《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。
《建设项目(工程)竣工验收办法》(计建设[1990]1215号)、《建设项目竣工环境保护验收管理办法》(国家环境保护总局令第13号)、《室外排水设计规范》(GB50014-2016)、《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)、《环境工程技术规范制定技术导则》(HJ526-2010)、《山西省地表水环境功能区划》(DB14/67-2019)、山西省《污水综合排放标准》(DB14/1928-2019)等。
(二)与现行法律、法规、标准的关系
目前,我国及山西省尚无煤层气井采出水处理相关标准。
本标准可按照国家和地方对生态环境保护的有关法律、法规相关要求,通过收集国内外工业废水、污水、油气田采出水处理等相关标准和管理办法,并根据现场实践经验,对煤层气井采出水处理进行系统化的规范,编制适合山西省煤层气井采出水的《煤层气井采出水处理规范》。
五、主要条款说明,主要技术指标、参数、实验验证的论述
(一)适用范围
本标准适用于山西省境内的煤层气井采出水处理,可作为煤层气井采出水处理的可行性研究、设计、施工、验收及运行管理的技术要求。
(二)规范性引用文件
规范性引用文件引用了与本标准密切相关的法规、规范、标准。
主要分为三类:
一是煤层气采出水需要符合的排放要求;二是工程设计和工程建设中需要符合的一些重要的技术要求;三是工程验收和运行管理中需要符合的一些重要的技术要求。
(三)术语和定义
本标准在重点参考引用了《环境工程名词术语》(HJ2016-2012)中相关术语的基础上,规定了煤层气井采出水处理规范所涉及到的有关术语及定义。
根据本标准的技术内容,给出了煤层气井采出水、污水处理撬装设备、臭氧氧化等共16个术语,并进行了定义或解释。
(四)水处理站设计水量与处理后的水质要求
1.采出水处理站的设计水量
(1)煤层气井采出水设计水量与水处理站所在区域、控制面积,煤层气井的开采方式、收集采出水的井数及收集方式等有关。
水处理站所控制地块的水量变化趋势是开采初期最小,随开采井的增加增大,直到最后一口井完工排水采气为止,随后下降,直至采气井全部封井,变化曲线呈抛物线型。
(2)一般情况下,煤层气井采出水处理站的所在区域、控制面积,煤层气井的开采方式、收集采出水的井数及收集方式等基础资料可以从开发方案、环境影响评价文件等有关资料获得。
但收集到的单井采出水量和总水量还需要根据相邻地块的现有煤层气井采出水处理站进行类比、校对,以获得较为准确的初步预测水量。
初步预测水量计算公式如下:
式中:
Q1——初步预测水量,立方米/天;
q——单井的平均采出水量,立方米/(天.口);
n——计划开采井数,口。
(3)设计水量不宜按初步预测水量,更不能按初步预测水量的1.25倍,也不能按预测水量的0.45倍。
由于煤层气井采出水随时间衰减,按初步预测水量设计往往过大,造成水处理站建设投资大,实际处理水量不足的浪费现象。
例如,万宝山和桃园水处理站的设计规模分别为1200立方米/天和1500立方米/天,调研时的实际处理水量分别为320立方米/天和406立方米/天,实际处理量仅分别为设计处理量的26.7%和27.1%;若按预测水量的0.45倍,可能导致设计水量过小。
(4)设计水量宜按以下公式计算,公式推导如下:
假设初步预测水量为Q1,建设期为t月,则每月平均增加的采出水量为q1:
若每月单井采出水量的平均下降率为α1,则第1个月开采井每天进入处理站的水量为q1,第2个月每天进入处理站的水量为第2个月每天开采井的水量q1加上第1个月每天开采井的水量q1(1-α1)。
为了简化计算,令系数(1-α1)=α,则建设期各月每天进入处理站的水量见表5。
从表5看出,建设期各月每天进入处理站的总水量为等比数列。
根据等比数列的求和公式,某月每天进入处理站的水量为前t项之和,设计水量计算公式如下:
表5煤层气井采出水各月每天来水量单位:
立方米/天
起始月
1
2
3
4
…
t
新增水量
q1
q1
q1
q1
q1
原水井水量
-
αq1
αq1+α2q1
αq1+α2q1+α3q1
αq1+α2q1+α3q1+α4q1+…+α(t-1)q1
总水量
q1
q1+αq1
q1+αq1+α2q1
q1+αq1+α2q1+α3q1
q1+αq1+α2q1+α3q1+α4q1+…+α(t-1)q1
q1
q1(1+α)
q1(1+α+α2)
q1(1+α+α2+α3)
q1(1+α+α2+α3+α4+…+α(t-1))
式中:
Q—采出水处理站设计水量,立方米/天;
α—等比数列的公比,建议取98.75%;
q1—建设期每月平均新增井的采出水量,立方米/天。
(5)例如,某水处理
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