低污染钻探工艺在生态敏感区的应用实践与环境影响评估

引言

生态敏感区包括河流、滨水地带、山地丘陵、珍稀植物群落、野生动物栖息地及沼泽、海岸湿地等关键生态系统。这些区域对人类活动极为敏感，一旦遭到破坏，生态平衡将受损，且恢复困难。钻探作业是获取地下资源信息的关键技术，对于能源资源的勘探和利用至关重要。然而，传统钻探方法往往对生态敏感区造成严重破坏，例如植被破坏、土壤侵蚀和水源污染。因此，低污染钻探技术应运而生，它遵循绿色发展原则，利用先进技术和管理方法，力求在生态敏感区实现资源勘探与生态保护的和谐共存。深入研究和评估低污染钻探技术在生态敏感区的应用及其环境影响，对于促进绿色勘探和保护生态环境具有重大意义。

一、低污染钻探工艺概述

1.1 钻探设备绿色化

为了降低对生态敏感区地表的物理影响，新型便携式电动取样钻机等装置陆续问世。这些钻机以锂电池作为动力源，取代了传统燃油，例如中国地质调查局北京探矿工程研究所的实例，在诸如北京城区、内蒙古鄂伦春旗、甘肃黄河上游等环保标准高的区域，实现了零碳排放的现场钻探取样。此外，车载式空气反循环钻机能够在无需钻井液的情况下进行快速钻探，有效降低了钻井液使用可能导致的污染风险。同时，深部永磁直驱顶驱钻机通过攻克永磁电机控制的核心技术，大幅提高了钻探效率、节能性能和自动化程度，降低了能源消耗和废气排放，适合于对能源效率和环保标准要求较高的钻探工程。

1.2 环保钻井液及循环处理技术

开发和推广环保钻井液及其相关材料是低污染钻探技术中的关键部分。这种环保钻井液能够为钻探作业提供满足环保标准的循环介质和堵漏材料，并在西藏甲玛铜多金属矿床的3000 米深钻探以及其他类似工程中得到了实际应用。此外，研发一系列的钻井液循环和处理设备，确保钻井液在整个钻探过程中不直接排入环境，同时对岩屑和废弃钻井液进行安全处理。例如，这些设备能够处理废弃冲洗液，通过沉淀或絮凝过程实现固液分离，防止冲洗液污染外部环境；使用可折叠的柔性（如帆布）储水池来临时储水，减少对地表植被的破坏；在钻台内部铺设防渗材料，以避免油脂和废液对地表土壤造成污染。这些技术措施显著减少了钻井液对环境的潜在危害。

二、低污染钻探工艺在生态敏感区的应用实践

2.1 植被覆盖区的应用

在秦岭的植被丰富区域，相关机构积极研究和推广低污染钻探技术。他们使用自主研发的薄壁高效硬岩钻头，实现了“一钻多孔”和小角度钻探，并建立了“便携式模块化钻机 + 轻质管材 ^⋅+ 高效钻头 + 环保冲洗液”的钻探技术。这种便携式钻机设计先进，环保节能，重量轻，占地少，与传统钻探方法相比，能够减少场地占用或建造面积达 80% 至 85% ，以及临时道路占用或建造面积 60% 至 65% 。计算显示，每台钻机每年可以节省成本 12.18万至 18.91 万元，包括人员补偿、临时用地补偿、环保材料和生态修复等成本约降低 40% ，在有效采集地质数据的同时，极大减少了植被破坏和生态环境的干扰。

2.2 水资源保护区的应用

在靠近水资源保护区的钻探项目中，低污染钻探工艺着重对水资源的保护。通过采用节水技术，如优化钻探液配方以减少用水量、安装节水型钻探设备以及实施雨水收集与利用系统，加强对地下水位的监测，确保钻探活动不对地下水造成不利影响。例如，在某水资源保护区附近的钻探作业中，通过精确的地质和环境调查，选择具有最小生态影响的钻探入口点和路径，避开了可能对水源造成污染的区域。同时，严格控制冲洗液材料消耗和使用管理，采用可移动式冲洗液储存和沉淀箱体，避免地表开挖破坏，有效防止了对水资源的污染，保障了水资源保护区的生态安全。

三、低污染钻探工艺的环境影响评估

3.1 评估指标体系构建

环境影响评估指标体系涵盖多个方面。生态指标包括植被覆盖度变化、野生动物栖息地破碎化程度、生物多样性指数等，用于衡量对生态系统结构和功能的影响；土壤指标有土壤侵蚀量、土壤理化性质改变等，反映对土壤环境的作用；水质指标包含 pH 值、化学需氧量、重金属含量等，评估对水资源质量的影响；大气指标涉及粉尘排放量、废气中污染物浓度等，考量对大气环境的影响；噪音指标则关注钻探过程中产生的噪音强度及其对周边环境的干扰程度。通过综合分析这些指标，全面评估低污染钻探工艺的环境影响。

3.2 评估方法与模型

通过结合现场监测、民意调查和数值模拟模型，对钻井作业的环境影响进行综合评估。现场监测涉及在钻井点和周边设立观测点，定期收集土壤、水质、大气和噪音等样品，以收集直接数据。民意调查旨在收集周边居民和相关利益方对钻井活动环境影响的看法和建议。数值模拟利用地理信息系统（GIS）和各类环境评估模型，包括大气扩散模型和水文模型，根据实测数据和项目参数，模拟和预测在不同时间和空间范围内的钻井作业环境影响。

3.3 评估结果分析

通过分析多个生态敏感区低污染钻探项目的评估数据，发现以下结果：在生态方面，尽管钻探初期植被覆盖率有所减少，但通过有效的植被恢复措施，植被能在较短时间内恢复到接近原始状态，野生动物的栖息地破碎化得到有效遏制，生物多样性未明显减少。对于土壤，与传统钻探相比，土壤侵蚀量大幅降低，土壤的理化特性维持稳定。水质指标均在安全标准以内，未发现因钻探活动导致的水质恶化情况。在大气环境方面，粉尘和污染物排放符合环保要求。至于噪音，通过合理规划和噪声控制设备的使用，施工噪音对周围环境的影响处于可接受水平。综上所述，低污染钻探技术在生态敏感区造成的环境影响远低于传统钻探，能够在完成资源勘探任务的同时，有效地保护生态环境。

结语

实证研究表明，低污染钻探技术在生态脆弱区域的运用成功实现了资源开发与生态维护的平衡。借助环保钻探设备、绿色钻井液体与循环利用系统，以及能源使用的优化管理，大幅减轻了生态敏感区遭受的物理破坏、化学污染和噪音干扰。环境影响评估结果表明，这项技术对生态环境、土壤、水质、大气和噪音的负面影响极小，且具有很高的可控制性和恢复力。随着技术的不断进步，低污染钻探技术预计将在未来的生态敏感区资源开发中发挥更加核心的作用，为经济与生态的协同发展提供坚实的支撑。尽管如此，该技术在成本控制和适应性方面仍存在挑战，迫切需要增加研发投入，加强技术的推广和示范，不断优化工艺和管理工作，以便更广泛地应用，为生态敏感区的可持续发展做出更大贡献。

参考文献

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