一种浅层污染土壤的增渗方法技术

本发明专利技术提供了一种浅层污染土壤的增渗方法。该增渗方法包括：向浅层土体中注入高粘度流体，以浅层污染土壤的面积为700m2计，高粘度流体的注入量为5m3‑

【技术实现步骤摘要】
一种浅层污染土壤的增渗方法


[0001]本专利技术涉及一种增渗方法，尤其涉及一种针对浅层污染土壤的增渗方法，属于土壤污染修复治理


技术介绍

[0002]我国的污染场地分布范围广、污染治理难度大，现有修复技术的效率、成本和修复程度尚无法满足社会经济发展和国家绿色发展的需求。目前，我国污染场地治理工作处于起步阶段，土壤污染治理修复技术储备不足，其中多以异位修复为主，无法满足应对不同的开发利用类型土壤治理修复的需求，因此需要探索原位修复技术和修复工艺的多样化。
[0003]浅层低渗透地层存在渗透性能差、物质传输困难等问题。土壤渗透性直接决定了原位化学/氧化技术所采用的具体施工方式和装备，从而决定施工成本。对于低渗透地层，采用传统原位化学氧化/还原修复技术时，低渗透特性阻碍了修复剂传质效果，导致修复剂与污染区域不能有效的接触，大大降低了修复效率。修复剂容易发生绕流现象，即修复剂容易向高渗透地层、裂缝等非均质体扩散，导致低渗透区域修复程度低。随着时间的推移，低渗透储层的污染物又向高渗透区域扩散，形成二次污染。由此可见，低渗透污染场地的修复难度大，需要采用特殊的技术手段增大修复剂的传质能力。
[0004]环境压裂技术是利用水力压裂技术在浅层基岩或土壤中诱导裂缝增大其渗透性进而修复土壤的技术。目前针对原位修复有三种常用压裂技术：一是水力压裂，通过向地层中泵入瓜尔胶混砂压裂液而形成支撑剂填充裂缝，往往形成单一裂缝；二是气动压裂，通过泵入高压气体(空气、N2、CO2等)形成多条不含支撑剂的裂缝，其扩展距离短；三是直接贯入压裂，直接将压裂管柱打入地层，将修复剂输送到指定位置，直接贯入压裂不需固井，施工简单，成本较低，但是裂缝扩展距离短。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种可以有效解决由于土壤的高塑性导致目前已有压裂技术的扩展距离短、造缝能力不足的缺点的土壤修复方法。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术首先提供了一种浅层污染土壤的增渗方法，该增渗方法包括：
[0007]向浅层土体中注入高粘度流体，以浅层污染土壤的面积为700m2计，高粘度流体的注入量为5m
3-10m3；
[0008]向浅层土体中同一注液点注入液氮，以浅层污染土壤的面积为700m2计，液氮的注入量为2m
3-5m3；
[0009]向浅层土体中同一注液点注入液态二氧化碳，以浅层污染土壤的面积为700m2计，液态二氧化碳的注入量为5m
3-10m3；
[0010]在同一注液点重复注入高粘度流体-液氮-液态二氧化碳，直至裂缝扩展达到预期要求(预期要求本领域技术人员可以根据增渗的需要预先确定)。
[0011]本专利技术的增渗方法通过注入高粘度流体形成水力主裂缝，通过注入液氮冷冻裂缝周围土壤进而提高其脆性，通过注入液态二氧化碳压裂形成气动分支微裂缝，以上三种流体的反复注入，最终增大低渗透地层的渗透性，渗透性可以提高2个数量级以上。
[0012]本专利技术的增渗方法的浅层土体是指污染土壤中埋深小于50m，渗透性为10-5-10-8
cm/s，非均质性包含薄互层和透镜体的区域。
[0013]在本专利技术的一具体实施方式中，所述高粘度流体的注入速度为0.2m3/min-0.8m3/min；
[0014]所述液氮的注入速度为0.1m3/min-0.3m3/min；
[0015]所述液态二氧化碳的注入速度为0.2m3/min-0.5m3/min。
[0016]在本专利技术的一具体实施方式中，该增渗方法通过具有内管和外管的同心管完成注入，其中，液氮和液态二氧化碳通过同心管的内管注入到浅层土体中，高粘度流体通过同心管的外管注入到浅层土体中。
[0017]在本专利技术的一具体实施方式中，液态二氧化碳可以替换为氮气或空气。
[0018]在本专利技术的一具体实施方式中，高粘度流体的粘度为300cp-600cp；更具体地，高粘度流体为植物瓜尔胶或聚丙烯酰胺。同时高粘度压裂液可以携带石英砂或陶粒；携砂率为75％-85％，优选80％。
[0019]在本专利技术的一具体实施方式中，该增渗方法包括以下步骤：
[0020]对浅层土体完成固井；
[0021]固井后，通过套管对浅层土体进行射孔，形成井眼与地层之间的初始流体通道；
[0022]在套管内下入压裂同心管，利用封隔器密封压裂段；
[0023]本专利技术的浅层污染土壤的增渗方法，首先通过同心管的外管注入高粘度流体，在土层中形成主裂缝，然后利用同心管的内管注入液氮，冷冻主裂缝，利用同心管的内管注入液态二氧化碳，在水力主裂缝周围形成大量分支裂缝，重复注入高粘度流体、液氮和液态二氧化碳，完成对浅层土壤的修复。
[0024]在本专利技术的一具体实施方式中，同心管的外管与套管之间设置封隔器，同心管的内外管之间设置封隔器；其中，同心管的外管与套管之间可以设置两个封隔器，同心管的内外管之间可以设置两个封隔器。同心管的外管与套管之间设置套管封隔器，同心管的内管与同心管的外管之间设置同心管封隔器。其中，套管封隔器是由耐高压和低温的橡胶材料制成的；同心管封隔器是由耐低温的橡胶材料制成的。
[0025]在本专利技术的一具体实施方式中，套管封隔器与射孔的距离为0.4m-0.6m，同心管封隔器与液氮/二氧化碳出口的距离为0.2m-0.4m。
[0026]在本专利技术的一具体实施方式中，同心管的内管具有隔热保温涂层。封隔器为具有良好的抗低温、抗腐蚀性的封隔器。
[0027]在本专利技术的一具体实施方式中，固井包括以下步骤：
[0028]对浅层土体进行钻孔，形成井眼；在井眼中下入套管，通过套管注入水泥浆，水泥浆反排填充套管和井壁之间环空，待水泥浆凝固，完成固井。
[0029]其中，水泥泥浆优选为快速凝固水泥。
[0030]在本专利技术的一具体实施方式中，所述射孔是在套管中下入水力喷砂射孔管柱或射孔枪，对指定层位进行射孔。其中，射孔的方位、直径、深度、密度可以根据实际情况进行调
整。
[0031]本专利技术还提供了一种浅层污染土壤的修复方法，该浅层污染土壤的修复方法包括实施上述浅层污染土壤的增渗方法所述的步骤。
[0032]本专利技术的浅层污染土壤的增渗方法属于一种地层原位增渗方法，首先注入高粘度流体形成初始水力主裂缝，然后注入低温液氮，以冷冻水力主裂缝周围土壤，最后采用高压液态二氧化碳压裂形成大量分支裂缝，重复以上三个过程，在浅层土壤中形成水力主裂缝-气动分支裂缝的多尺寸裂缝，进而增大土壤的渗透性。同时，注入液氮冷冻土壤，可以增大土壤的脆性，进而提高土壤的可压性。
[0033]本专利技术的浅层污染土壤的修复方法通过先对土体进行增渗，可以有效对土壤污染进行治理修复，提高土壤的渗透性，渗透性可以提高两个数量级以上。
附图说明
[0034]图1为实施例1的浅层污染土壤的增渗方法的井网结构示意图。
[0035]图2为实施例1的浅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅层污染土壤的增渗方法，其中，该增渗方法包括：向浅层土体中注入高粘度流体，以浅层污染土壤的面积为700m2计，所述高粘度流体的注入量为5m
3-10m3；向浅层土体中同一注液点注入液氮，以浅层污染土壤的面积为700m2计，所述液氮的注入量为2m
3-5m3；向浅层土体中同一注液点注入液态二氧化碳，以浅层污染土壤的面积为700m2计，所述液态二氧化碳的注入量为5m
3-10m3；在同一注液点重复注入高粘度流体-液氮-液态二氧化碳，直至裂缝扩展达到预期要求；所述液态二氧化碳替换为氮气或空气。2.根据权利要求1所述的增渗方法，其中，所述高粘度流体的注入速度为0.2m3/min-0.8m3/min；所述液氮的注入速度为0.1m3/min-0.3m3/min；所述液态二氧化碳的注入速度为0.2m3/min-0.5m3/min。3.根据权利要求1所述的增渗方法，其中，该增渗方法通过具有内管和外管的同心管完成注入，液氮和液态二氧化碳通过同心管的内管注入到浅层土体中，高粘度流体通过同心管的外管注入到浅层土体中。4.根据权利要求1所述的增渗方法，其中，所述高粘度流体的粘度为300cp-600cp；优选地，所述高粘度流体为植物瓜尔胶或聚丙烯酰胺；优选地，所述高粘度流体携带石英砂或陶粒，携砂...

【专利技术属性】
技术研发人员：周大伟，张广清，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：