CN115608765A - 一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法 - Google Patents

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CN115608765A CN202211226977.6A CN202211226977A CN115608765A CN 115608765 A CN115608765 A CN 115608765A CN 202211226977 A CN202211226977 A CN 202211226977A CN 115608765 A CN115608765 A CN 115608765A
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赫文豪
史怀忠
史明豪
李欣龙
陈振良
王海柱
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刘子龙
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Abstract

本发明提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法。该方法包括以下步骤：在待修复的低渗透污染土壤区域，钻打至少一组注入井，并且在注入井的井壁设置套管；在低渗透污染土壤层段的注入井套管的管壁开设若干数量的窗口；通过所述注入井注入泡沫压裂修复体系，所述泡沫压裂修复体系通过所述的若干数量的窗口被注入到低渗透污染土壤层段中，并形成压裂网缝；注入、压裂完成后，封闭井口。该修复方法研发了泡沫压裂修复体系，利用该泡沫压裂修复体系压裂并修复低渗透土壤，有效解决低渗透地层化学试剂注入困难、水力重复压裂水资源紧缺、气体压裂设备要求高及气体粘度低、污染地层修复效果差、土壤修复效率低等问题。

Description

一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法
技术领域
本发明一种低渗透地层原位化学修复方法，具体涉及一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，属于环境改造工程技术领域。
背景技术
低渗透污染是土壤污染的一种重要形式，但是在修复低渗透土壤过程中，由于土壤的低渗透性，修复药剂注入十分困难，注入部分药剂在低渗透环境流动效果差，在地层中分布不均，修复效果差；接触面积小，修复效率低，使得修复低渗透地层十分困难。常规水力压裂修复时，压裂修复液滤失量大、重复压裂用水量极高，而且对水敏性严重的地层不适用；气体压裂修复时，对现场动力泵等设备要求高，且气体的粘度低，压裂修复效果欠佳。
可见，当前低渗透污染土壤修复处理普遍存在技术工艺粗放、材料研发薄弱、土壤修复效果差等问题。为了实现低渗透土壤的可持续利用，针对低渗透污染土壤，迫切需要研究并提出经济、高效、可行的污染土壤修复方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法。本发明的修复方法研发了泡沫压裂修复体系，利用该泡沫压裂修复体系压裂并修复低渗透土壤，能够有效解决低渗透地层化学试剂注入困难、水力重复压裂水资源紧缺、气体压裂设备要求高及气体粘度低、污染地层修复效果差等问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其包括以下步骤：
(1)在待修复的低渗透污染土壤区域，钻打至少一组注入井，并且在注入井的井壁设置套管；
(2)在低渗透污染土壤层段(即，目标深度)的注入井套管的管壁开设若干数量的窗口；
(3)通过所述注入井注入泡沫压裂修复体系，所述泡沫压裂修复体系通过所述的若干数量的窗口被注入到低渗透污染土壤层段中，并形成压裂网缝；
(4)注入、压裂完成后，封闭井口。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(1)中，钻打注入井数量N与污染面积S相关，钻打注入井的数量为N＝1～(S/100m2)组，其中S为污染面积，S的单位是m2；当注入井的数量为2组以上时，每相邻两组注入井的间隔为20～50米。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(1)中，钻打若干组注入井，并使钻打的注入井形成井网。所述井网形成的几何图形可以由本领域技术人员根据实际情况进行常规调整。更优选地，在所述井网中，每相邻两组井的间隔为20～50米。本发明的发明人根据地下污染区域以及缝网改造区域规模的实际情况，研发了合理的井网或多组井中相邻两组井的间隔，以扩大缝网改造区域，并使其诱导裂缝相互连通，相互配合。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(1)中，所述注入井的井眼直径为150～350mm。低渗透污染层一般处于近地层，因此钻井采用小尺寸井眼钻井工具，包括但不限于石油钻井领域采用的小尺寸钻头或水井钻机等。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(1)中，所述注入井的深度为10-50米。
钻打注入井的深度是根据低渗透土壤污染的地层深度决定的，低渗透原油污染层一般处于近地层，因此钻进深度应控制在一定深度范围内，同时井眼尺寸优选采用小井眼设计。本发明最优选采用10米井深+200mm井眼尺寸的方案。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(1)中，所述注入井为竖直井。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(1)中，所述套管的材质为聚氯乙烯(PVC)。本发明优选采用PVC套管，钻打注入井后下入一定强度的套管；一方面套管有足够的强度以支撑井壁，保证不被地层压力所破坏，起到稳固地层的作用，并为泡沫压裂修复体系提供良好的流动空间；另一方面，套管作业更容易在目标深度进行射孔开窗，以便后期地层压裂修复的施工。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(2)中，在低渗透土壤污染层段的注入井套管的管壁开设窗口的数量为0.1～0.5个/每m3土壤。在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(2)中，在低渗透土壤污染层段的注入井套管的管壁开设窗口的形状为椭圆形，其长轴直径为30～50mm。
根据本发明的具体实施方式，在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(1)中，对于污染区域在水平方向上面积大(即，污染区域在水平方向上面积为400m2以上)的低渗透污染土壤场地，钻打多组注入井(即，2组或2组以上)或使钻打的注入井形成井网，并且在所述多组注入井、井网的注入井中，每组注入井套管的管壁开设的窗口为沿管壁一周并在同一水平面上均匀分布2～5个窗口。更优选地，在所述多组注入井、井网中，每相邻两组井的间隔为20～50米。
根据本发明的具体实施方式，在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(1)中，对于污染区域的深度深、污染区域纵深跨度大(即，污染区域纵深跨度为30m以上)的低渗透污染土壤场地，钻打一组注入井，并且在所述注入井套管的管壁开设的窗口为沿管壁一周并在同一水平面上均匀分布2～5个窗口，形成水平窗口组，并且在垂直方向上每隔3～5米设置一组所述的水平窗口组。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(3)中，通过所述注入井注入泡沫压裂修复体系的注入方式为连续注入。也就是将泡沫压裂修复体系中的气相组分和液相组分以连续注入的方式一起注入。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(3)中，所述泡沫压裂修复体系的注入压力为2～10MPa，注入速度为10～50L/min，注入量为0.2～0.5L/每m3土壤。更优选地，通过采用本发明所限定的泡沫压裂修复体系的的注入条件，使得形成的压裂网缝的平均宽度为5～9mm，平均长度为10～25m。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(3)中，所述泡沫压裂修复体系包括气相组分和液相组分，所述气相组分和所述液相组分的体积比为(3-4)：1；以所述液相组分的总质量为100％计，其包括：0.7-1％的起泡剂、0.8-1％的稳泡剂、2.7-3.3％的添加剂和94.7-95.8％的修复液；以所述修复液的总质量为100％计，其包括以下原料组成：11％～20％(更优选为15％)的石油降解菌剂、8％～11％(更优选为10％)的钙基膨润土、5％～11％(更优选为9％)的碳酸钙、6.5％～9％(更优选为6.5％)的磷酸二氢铵、2％～3％(更优选为3％)的氯化铁、3％～5％(更优选为3.5％)的生物质炭、3％～5％(更优选为3％)的腐殖酸钾和余量(更优选为50％)的水；所述石油降解菌剂为红球菌Rhodococcus Sp.发酵液；所述石油降解菌剂中的有效活菌数为7.1×108～9.7×108个/mL。其中，红球菌Rhodococcus Sp.为购买的市售菌种，未涉及到新菌种的开发，只涉及现有菌种的应用。所述红球菌Rhodococcus Sp.发酵液优选是通过以下步骤制备得到：利用红球菌Rhodococcus Sp.在培养基中进行发酵培养，得到所述的红球菌Rhodococcus Sp.发酵液；所述培养基的成分组成可以包括：豆油50～90g/L，NaNO3 5～7g/L，Na2HPO3·12H2O2.5～3.5g/L，KH2PO3 1～2g/L，MgSO4 0.1～0.15g/L，FeSO4·7H2O 0.18～0.22g/L，CaCl20.1～0.15g/L；所述培养基可用清水配置；所述培养基的初始pH值可以为6.5～7.5；所述发酵培养可以为在33～37℃发酵28～36h。配制所述修复液所采用的水可以为纯水。更优选地，所述气相组分包括二氧化碳和/或氮气等；尤为优选地，所述气相组分为体积比为(5～7)：2的二氧化碳和氮气的混合气体。
更优选地，所述起泡剂包括阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂与两性表面活性剂等中的一种或几种的组合。尤为优选地，所述起泡剂包括质量比为(1.4～1.6)：(0.6～1.1)：(2.1～2.3)的月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、椰油酸单乙醇酰胺和N-长链酰基亚烷基甜菜碱的混合物。
更优选地，所述稳泡剂为粒径为50-90nm的二氧化硅纳米颗粒。
更优选地，所述添加剂包括质量比为(2～4)：(3～5)的硅藻土和氯化钾的混合物。
在本发明中，所采用的泡沫压裂修复体系由气相组分、液相组分组成，并且液相组分包括起泡剂、稳泡剂、添加剂和修复液。本发明的泡沫压裂修复液同时具备压裂造缝和修复土壤的作用。起泡剂即表面活性剂，一般分为阴离子型、非离子型与两性表面活性剂。阴离子型起泡剂价格低廉，耐温能力优秀，应用最为广泛，但存在着抗盐能力差，不耐酸碱的缺陷，还可能会与Ca2+生成沉淀，会严重影响起泡性能。非离子型起泡剂在水中不产生电离，而是通过与水分子形成氢键溶解于水中，所以这种起泡剂在酸、碱、高矿化度条件下都比较稳定，但高温会破坏非离子型起泡剂与水分子间的氢键，导致表面活性剂分子从水中析出，影响起泡性能。本发明针对低渗透原油污染土壤，研发了特定的起泡剂体系，以及特定的泡沫压裂修复体系，其具有优异的修复效果。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(3)中，所述泡沫压裂修复体系是通过动力泵注入到低渗透污染土壤层段中。本发明优选采用动力泵提供流动动力以及压裂动力，当所述泡沫压裂修复体系经由管线，井筒流入污染地层后，在动力泵作用下产生高压，当压力超过污染地层所能承受压力极限时，就会压裂低渗透地层、张开原有闭合裂缝，沟通形成大量、复杂缝网，增大低渗透污染土壤渗透性能，加大泡沫压裂修复体系中的化学修复液与低渗透修复土壤接触面积，为化学修复液提供了良好的流动环境，有效提高了低渗透土壤的修复效果。
在上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法中，优选地，在步骤(3)中，所述泡沫压裂修复体系在注入之前，储存在储存罐中。本发明优选采用混合储存罐储存所述泡沫压裂修复体系，在高度差的作用下，储存罐还能提供一定机械能。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法在步骤(4)之后还包括步骤(5)：一段时间后(更优选为30-90天后，尤为优选为30天后)，用土壤取样钻机对修复后的低渗透污染土壤进行分层取样，检测土壤修复程度。土壤取样应充分遵循随机性、代表性和可行性原则，本领域技术人员可以依据实际土壤状况确定取样方法，确保测试结果与实际土壤情况相近。其中，采用土壤取样钻机对土壤进行分层取样的方法可以为本领域常规的，检测土壤修复程度是检测其中的污染物含量，具体检测方法也可以是本领域常规的。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法在步骤(5)之后还包括步骤(6)：如果土壤修复效果不佳，则重复步骤(1)至步骤(5)，直至达到理想的土壤修复效果。更优选地，步骤(6)具体包括：如果土壤修复效果不佳，待所述注入井的井筒内流体压力降低至0.5MPa后，重复步骤(1)至步骤(5)，直至达到理想的土壤修复效果。更优选地，所述理想的土壤修复效果为土壤中原油污染物含量为10g/kg以下，土壤的渗透率大于2000md。在本步骤中，进行重复泡沫压裂修复作业时，应充分考虑泡沫压裂修复体系中的药剂修复效果、地层渗透性能改造效果及井筒中流体压力等情况，即，根据本发明所限定的上述参数，来决定是否进行步骤(1)至步骤(5)的重复操作。
本发明提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法。与基于常规水力压裂技术和气体压裂技术的修复方法不同，本发明的修复方法充分地利用了泡沫压裂技术。施工过程中，将事先储存在储存罐中的特定组成及配比的气相组分、液相组分(包括特定组成及配比的起泡剂、稳泡剂以及对应污染地层配制而成的修复液)，通过动力泵注入井下地层，得到泡沫压裂修复体系，进行憋压造缝，使其修复液更有效地修复原油污染土壤。本发明研发的泡沫压裂修复体系不仅具备造缝体积的要求，并拥有常规水基压裂液不具备的特性，例如地层伤害小、返排迅速、滤失低、粘度高、摩阻低以及表面张力小等，同时使压裂作业用水量达到最少，在人口密集地区有效地解决了水力压裂面临的水资源短缺的问题。同时，本发明的泡沫压裂修复体系还能得到更复杂、表面积更大的裂缝，有效改善土壤的低渗特征。本发明的修复方法利用泡沫压裂技术使低渗透土壤区域产生复杂导流缝网，改善修复液在地下的流动环境；同时使用泡沫压裂修复体系，可以有效增强压裂效果，增加导流缝网的复杂度。压裂同时，泡沫压裂修复体系中的化学修复液易于在新裂缝中流动，更容易与污染地层接触，使修复效果更好，修复效率更佳。另外，针对污染区域规模较大的低渗透土壤，本发明可以采用井网或多组井联合的修复形式，以增大低渗透土壤污染修复区域，并提高土壤修复效果。
本发明提供的用于低渗透污染土壤的泡沫压裂修复方法包括如下有益技术效果：
(1)本发明的修复方法使用泡沫压裂，本发明研发的泡沫压裂修复体系具有返排迅速、滤失低、粘度高、摩阻低、易扩散、表面张力小等优势，增加修复液在低渗透地层中流动性能；更利用了泡沫湮灭可产生额外冲击特性，产生巨大冲击能量，提高压裂和修复效果，增强造缝能力，与常规水力压裂相比，本发明的泡沫压裂修复体系能得到更复杂、表面积更大的裂缝，而且可增加压裂诱导缝网的复杂程度；
(2)本发明的修复方法使用泡沫压裂，本发明研发的泡沫压裂修复体系在满足压裂造缝体积要求的同时，还具有低滤失特性，使压裂作业用水量达到最少，有效地解决了在人口密集地区进行水力压裂面临的水资源短缺的问题；而且，与气体压裂相比，本发明的泡沫压裂修复体系对现场动力泵等设备的要求相对较低，实用性更强；
(3)本发明的修复方法中将化学修复液与泡沫压裂液组分制成独特的泡沫压裂修复体系，可实现压裂、注入一体进行，不仅能大大节约时间成本，而且在流体压裂地层的同时使得化学修复液充分接触低渗透修复土壤地层，为化学修复液提供了良好的流动环境，有效提高了低渗透原油土壤修复效果，同时可简化修复操作；
(4)本发明的修复方法可以采用井网或多组井配合，可以经济科学有效地扩大低渗透土壤修复面积，增大土壤修复规模，适用于污染区域规模较大低渗透地层土壤修复。
综上所述，本发明提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，该修复方法巧妙结合泡沫压裂技术改善低渗透土壤污染区域渗透环境，研发了包含修复液的泡沫压裂修复体系，利用该泡沫压裂修复体系压裂并修复低渗透土壤，有效解决低渗透地层化学试剂注入困难、水力重复压裂水资源紧缺、气体压裂设备要求高及气体粘度低、原油污染地层修复效果差、土壤修复效率低等问题。本发明采用井网(或多组井)配合使用，扩大了修复区域，提高了修复效果，适合应用于大规模土壤修复。总体来看，本发明的修复方法经济、高效、可行，能够解决污染区域规模较大的低渗透土壤原油污染的问题。
附图说明
图1为实施例1提供的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法的作业原理示意图。
图2为实施例2提供的用于低渗透原油污染土壤的多组井泡沫压裂修复方法的示意图。
图3为实施例3提供的用于低渗透原油污染土壤的多深度开窗泡沫压裂修复方法的示意图。
主要组件符号说明：1-注入井、2-套管、3-泡沫压裂修复体系、4-压裂网缝、5-窗口。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，该修复方法的作业原理示意图如图1所示，其包括以下步骤：
(1)在待修复的低渗透污染土壤区域，钻打一组注入井1，注入井1为竖直井，注入井1的井眼直径为200mm，注入井1的深度为10米，并且在注入井1的井壁设置套管2，该套管2为PVC管；
(2)在低渗透污染土壤层段(即，目标深度)的注入井套管2的管壁开设若干数量的窗口5，开设窗口5的数量为0.2个/每m3土壤，开设窗口的形状为椭圆形，其长轴直径为50mm；
(3)配制泡沫压裂修复体系3，以6000r/min的转速进行30分钟的充分搅拌后，在储存罐中储存备用；
所述泡沫压裂修复体系3包括气相组分和液相组分，所述气相组分和所述液相组分的体积比为3：1；所述气相为体积比为7：2的二氧化碳和氮气的混合气体；以所述液相组分的总质量为100％计，其包括：1％的起泡剂、1％的稳泡剂、3.3％添加剂和94.7％修复液；以所述修复液的总质量为100％计，其包括以下原料组成：15％的石油降解菌剂、10％的钙基膨润土、9％的碳酸钙、6.5％的磷酸二氢铵、3％的氯化铁、3.5％的生物质炭、3％的腐殖酸钾和50％的纯水；所述石油降解菌剂为红球菌Rhodococcus Sp.发酵液；所述石油降解菌剂中的有效活菌数为7.1×108～9.7×108个/mL；其中，红球菌Rhodococcus Sp.为购买的市售菌种，未涉及到新菌种的开发，只涉及现有菌种的应用，本实施例选用上海谷研实业有限公司生产的货号为GOYJ13856的红球菌Rhodococcus Sp.；
所述红球菌Rhodococcus Sp.发酵液是通过以下步骤制备得到：利用红球菌Rhodococcus Sp.在培养基中进行发酵培养，得到所述的红球菌Rhodococcus Sp.发酵液；所述培养基的成分组成可以包括：豆油50～90g/L，NaNO3 5～7g/L，Na2HPO3·12H2O 2.5～3.5g/L，KH2PO3 1～2g/L，MgSO4 0.1～0.15g/L，FeSO4·7H2O 0.18～0.22g/L，CaCl2 0.1～0.15g/L；所述培养基可用清水配置；所述培养基的初始pH值可以为6.5～7.5；所述发酵培养可以为在33～37℃发酵28～36h；
所述起泡剂包括质量比为1.4：0.6：2.3的月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、椰油酸单乙醇酰胺和N-长链酰基亚烷基甜菜碱的混合物；
所述稳泡剂为粒径为50-90nm的二氧化硅纳米颗粒；
所述添加剂包括质量比为2：3的硅藻土和氯化钾的混合物；
通过动力泵将储存在储存罐中的泡沫压裂修复体系3连续注入到注入井1中，也就是将泡沫压裂修复体系3中的气相组分和液相组分以连续注入的方式一起注入，所述泡沫压裂修复体系3通过所述的窗口5被注入到低渗透污染土壤层段中，并形成压裂网缝4；
其中，所述泡沫压裂修复体系3的注入压力为5MPa，注入速度为50L/min，注入量为0.5L/每m3土壤；通过采用本实施例所限定的泡沫压裂修复体系3的注入条件，使得形成的压裂网缝4的平均宽度为7mm，平均长度为10m；
(4)注入、压裂完成后，封闭井口，应充分考虑安全性；
(5)30天后，用土壤取样钻机对修复后的低渗透污染土壤进行分层取样，检测土壤修复程度；其中，土壤取样应充分遵循随机性、代表性和可行性原则，本领域技术人员可以依据实际土壤状况确定取样方法，确保测试结果与实际土壤情况相近；采用土壤取样钻机对土壤进行分层取样的方法可以为本领域常规的，检测土壤修复程度是检测其中的污染物含量，具体检测方法也可以是本领域常规的；
(6)如果土壤修复效果不佳，待所述注入井的井筒内流体压力降低至0.5MPa后，则重复步骤(1)至步骤(5)，直至达到理想的土壤修复效果。
经本实施例的修复方法修复之前和修复之后的低渗透污染土壤的污染物含量、土壤的渗透率如下表1所示。
表1
土壤 石油烃含量(g/kg) 渗透率(md)
原始污染土壤 50.36 285
修复后的土壤 8.53 4537
实施例2
本实施例提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，该方法与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例针对污染区域在水平方向上面积大(即，污染区域在水平方向上面积为400m2以上)的低渗透污染土壤场地，钻打2组注入井，并且每组注入井套管的管壁开设的窗口为沿管壁一周并在同一水平面上均匀分布2个窗口，并且相邻两组井的间隔为20米，如图2所示。
经本实施例的修复方法修复之前和修复之后的低渗透污染土壤的污染物含量、土壤的渗透率如下表2所示。
表2
土壤 石油烃含量(g/kg) 渗透率(md)
原始污染土壤 50 312
修复后的土壤 6.21 5261
实施例3
本实施例提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，该方法与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例针对污染区域的深度深、污染区域纵深跨度大(即，污染区域纵深跨度为30m以上)的低渗透污染土壤场地，钻打一组注入井，并且在所述注入井套管的管壁开设的窗口为沿管壁一周并在同一水平面上均匀分布2个窗口，形成水平窗口组，并且在垂直方向上每隔3米设置一组所述的水平窗口组，如图3所示。
经本实施例的修复方法修复之前和修复之后的低渗透污染土壤的污染物含量、土壤的渗透率如下表3所示。
表3
土壤 石油烃含量(g/kg) 渗透率(md)
原始污染土壤 51.23 197
修复后的土壤 5.31 5734
对比例1
本对比例提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，该方法与实施例1基本相同，不同之处在于：压裂修复体系仅为液相，而不采用气相组分。以所述压裂修复体系的总质量为100％计，其包括：1％的起泡剂、1％的稳泡剂、3.3％添加剂和94.7％修复液；以所述修复液的总质量为100％计，其包括以下原料组成：15％的石油降解菌剂、10％的钙基膨润土、9％的碳酸钙、6.5％的磷酸二氢铵、3％的氯化铁、3.5％的生物质炭、3％的腐殖酸钾和50％的纯水；所述石油降解菌剂红球菌Rhodococcus Sp.发酵液；所述石油降解菌剂中的有效活菌数为7.1×108～9.7×108个/mL；所述红球菌Rhodococcus Sp.发酵液的具体制备步骤与实施例1相同；所述起泡剂、稳泡剂和添加剂均与实施例1相同。
经本对比例的修复方法修复之前和修复之后的低渗透污染土壤的污染物含量、土壤的渗透率如下表4所示。
表4
土壤 石油烃含量(g/kg) 渗透率(md)
原始污染土壤 52.37 197
修复后的土壤 28.99 1956
对比例2
本对比例提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，该方法与实施例1基本相同，不同之处在于：泡沫压裂修复体系中的气相组分和液相组分的体积比为1：1。所述气相组分和所述液相组分的具体组成均与实施例1相同。
经本对比例的修复方法修复之前和修复之后的低渗透污染土壤的污染物含量、土壤的渗透率如下表5所示。
表5
土壤 石油烃含量(g/kg) 渗透率(md)
原始污染土壤 50.37 197
修复后的土壤 13.75 2391
对比例3
本对比例提供了一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，该方法与实施例1基本相同，不同之处在于：泡沫压裂修复体系中的液相组份与实施例1不同。以所述液相组分的总质量为100％计，其包括：3.3％添加剂和96.7％修复液；以所述修复液的总质量为100％计，其包括以下原料组成：15％的石油降解菌剂、10％的钙基膨润土、9％的碳酸钙、6.5％的磷酸二氢铵、3％的氯化铁、3.5％的生物质炭、3％的腐殖酸钾和50％的纯水；所述石油降解菌剂为红球菌Rhodococcus Sp.发酵液；所述石油降解菌剂中的有效活菌数为7.1×108～9.7×108个/mL；所述红球菌Rhodococcus Sp.发酵液的具体制备步骤与实施例1相同；所述添加剂与实施例1相同。
经本对比例的修复方法修复之前和修复之后的低渗透污染土壤的污染物含量、土壤的渗透率如下表6所示。
表6
土壤 石油烃含量(g/kg) 渗透率(md)
原始污染土壤 50.21 203
修复后的土壤 25.32 2107
由上述实施例和对比例可见，采用本发明研制的泡沫压裂修复体系，大大提高了低渗透污染土壤的修复效果，尤其适用于对低渗透原油污染土壤的修复。
以上实施例，只是本发明一些优选具体方式，本领域的技术人员在本发明的方案范围内的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其包括以下步骤：
(1)在待修复的低渗透污染土壤区域，钻打至少一组注入井，并且在注入井的井壁设置套管；
(2)在低渗透污染土壤层段的注入井套管的管壁开设若干数量的窗口；
(3)通过所述注入井注入泡沫压裂修复体系，所述泡沫压裂修复体系通过所述的若干数量的窗口被注入到低渗透污染土壤层段中，并形成压裂网缝；
(4)注入、压裂完成后，封闭井口。
2.根据权利要求1所述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其中，在步骤(1)中，钻打注入井的数量为N＝1～(S/100m2)组，其中S为污染面积，S的单位是m2；当注入井的数量为2组以上时，每相邻两组注入井的间隔为20～50米。
3.根据权利要求1或2所述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其中，在步骤(1)中，钻打若干组注入井，并使钻打的注入井形成井网。
4.根据权利要求1所述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其中，在步骤(1)中，所述注入井的井眼直径为150～350mm；
优选地，在步骤(1)中，所述注入井的深度为10-50米；
优选地，在步骤(1)中，所述注入井为竖直井；
优选地，在步骤(1)中，对于污染区域在水平方向上面积为400m2以上的低渗透污染土壤场地，钻打多组注入井或使钻打的注入井形成井网，并且在所述多组注入井、井网的注入井中，每组注入井套管的管壁开设的窗口为沿管壁一周并在同一水平面上均匀分布2～5个窗口；更优选地，在所述多组注入井、井网中，每相邻两组井的间隔为20～50米；
优选地，在步骤(1)中，对于污染区域的深度深、污染区域纵深跨度为30m以上的低渗透污染土壤场地，钻打一组注入井，并且在所述注入井套管的管壁开设的窗口为沿管壁一周并在同一水平面上均匀分布2～5个窗口，形成水平窗口组，并且在垂直方向上每隔3～5米设置一组所述的水平窗口组。
5.根据权利要求1所述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其中，在步骤(2)中，在低渗透土壤污染层段的注入井套管的管壁开设窗口的数量为0.1～0.5个/每m3土壤；
优选地，在步骤(2)中，在低渗透土壤污染层段的注入井套管的管壁开设窗口的形状为椭圆形，其长轴直径为30～50mm。
6.根据权利要求1所述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其中，在步骤(3)中，通过所述注入井注入泡沫压裂修复体系的注入方式为连续注入；
优选地，在步骤(3)中，所述泡沫压裂修复体系的注入压力为2～10MPa，注入速度为10～50L/min，注入量为0.2～0.5L/每m3土壤；更优选地，所形成的压裂网缝的平均宽度为5～9mm，平均长度为10～25m。
7.根据权利要求1或6所述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其中，在步骤(3)中，所述泡沫压裂修复体系包括气相组分和液相组分，所述气相组分和所述液相组分的体积比为(3～4)：1；以所述液相组分的总质量为100％计，其包括：0.7-1％的起泡剂、0.8-1％的稳泡剂、2.7-3.3％的添加剂和94.7-95.8％的修复液；以所述修复液的总质量为100％计，其包括以下原料组成：11％～20％的石油降解菌剂、8％～11％的钙基膨润土、5％～11％的碳酸钙、6.5％～9％的磷酸二氢铵、2％～3％的氯化铁、3％～5％生物质炭、3％～5％的腐殖酸钾和余量的水；所述石油降解菌剂为红球菌发酵液；所述石油降解菌剂中的有效活菌数为7.1×108～9.7×108个/mL；
优选地，所述气相组分包括二氧化碳和/或氮气；更优选地，所述气相组分为体积比为(5～7)：2的二氧化碳和氮气的混合气体；
优选地，所述起泡剂包括质量比为(1.4～1.6)：(0.6～1.1)：(2.1～2.3)的月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、椰油酸单乙醇酰胺和N-长链酰基亚烷基甜菜碱的混合物；
优选地，所述稳泡剂为粒径为50-90nm的二氧化硅纳米颗粒；
优选地，所述添加剂包括质量比为(2～4)：(3～5)的硅藻土和氯化钾的混合物。
8.根据权利要求1所述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其中，在步骤(3)中，所述泡沫压裂修复体系是通过动力泵注入到低渗透污染土壤层段中；
优选地，在步骤(3)中，所述泡沫压裂修复体系在注入之前，储存在储存罐中。
9.根据权利要求1所述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其中，所述的用于低渗透污染土壤的泡沫压裂修复方法在步骤(4)之后还包括步骤(5)：一段时间后，用土壤取样钻机对修复后的低渗透污染土壤进行分层取样，检测土壤修复程度。
10.根据权利要求1或9所述的用于低渗透原油污染土壤的泡沫压裂修复方法，其中，所述的用于低渗透污染土壤的泡沫压裂修复方法在步骤(5)之后还包括步骤(6)：如果土壤修复效果不佳，则重复步骤(1)至步骤(5)，直至达到理想的土壤修复效果；
优选地，步骤(6)具体包括：如果土壤修复效果不佳，待所述注入井的井筒内流体压力降低至0.5MPa后，重复步骤(1)至步骤(5)，直至达到理想的土壤修复效果；
优选地，所述理想的土壤修复效果为土壤中原油污染物含量为10g/kg以下，土壤的渗透率大于2000md。
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