1. 引言
页岩气水池是页岩气产能建设及后期开发全生产过程中的一个重要组成部分。在钻井压裂阶段承担岩屑、钻井废水储存任务，在开发生产阶段担负着页岩气返排液的储存、转输、调节、应急储存的功能，是整个页岩气返排液回用至关重要的一环 [1] 。尤其是在页岩气区块开发后期，压裂平台减少，气井产出返排液远远高于压裂回用需求，考虑近年来井区开发速度减缓、输水管线建设速度减缓以及疫情等因素，水池存储返排液量大且时间长，水池的存储压力很大，对水池的要求更高 [1] 。
川南某页岩气主力生产区，现有各种储水池93座，主要由两部分构成，一是供水工程修建水池，二是钻前工程修建岩屑池。页岩气的储水池采用钢筋混凝土水池；该池采用水泥基渗透结晶型防水材料防渗。在开发生产后期存在着历经多个生产阶段、多个不同类型的施工单位。页岩气水池在装载岩屑时不可避免地对水池壁造成机械损伤，加之当地山区环境条件复杂，页岩气水池或多或少存在损伤。不能满足后期长时间的应急储存功能。根据以往工程经验分析，页岩气水池缺陷分布见图1 [2] 。
Figure 1. Distribution of defects in shale gas pools
图1. 页岩气水池缺陷分布图
考虑到新建一座2000方水池，建设周期约3个月，造价在200万左右，且涉及较为复杂的地方协调。而修复一座水池，工期和费用肯定是大大优于新建水池。因此，通过现场施工实践，针对页岩气水池缺陷，形成了山区页岩气水池修复快捷、简便、费用低、质量好的成熟施工方案。
2. 修复方法
岩屑池有一格储清水作为钻井用水，水池无损伤，渗漏采用堵漏的方法就可完成水池修复，作为后期返排液的转输使用。但装岩屑的池子损伤普遍较大，以往现场均不作为水池使用，造成很大的资源浪费。根据国内现状调研，一般水池不会存在像钻井岩屑池这么大的损伤，大多数水池仅出现裂纹，可采用刷防渗涂料 + 堵漏方式解决。
针对页岩气水池常有的机械损伤及后期可能存在渗漏点，采取两种方式进行处理。机械损伤通过内部修建钢筋混凝土内壁或水泥基渗透结晶型防水涂料堵漏。后期因地质原因发现的渗漏采用聚氨酯堵漏剂堵漏 [3] 。
2.1. 结构损伤修复方案
原水池结构损伤，修复基于依托原水池进行修复，结构损伤修复示意图见图2。
Figure 2. Schematic diagram of structural damage repai
图2. 结构损伤修复示意图
1) 先将水池的池底、池壁进行人工凿毛，清理干净后，再对池壁采用锚杆灌浆挂钢筋网浇筑C25混凝土，池底浇筑150 mm厚的单层双向C25钢筋混凝土。
2) 防渗防腐处理：4个池的池壁、池底通过上述第6条的要求处理后，再采用水泥基渗透结晶型防水涂料涂刷2遍作防渗防腐处理。主要要求如下：
① 基层要求：湿润、无明水、无杂质、平整，具有一定的强度。施工面过于光滑的应打磨成粗糙面。
② 材料配制：水泥基渗透结晶型防渗涂料应用清洁水配制，一般情况下，按照水泥基渗透结晶型防渗涂料粉料:水 = 1:0.35~0.5配制。若基层过于干燥，可适用量多加水。当基层有慢渗情况时，应在此基础上少加水。建议采用电动搅拌。
③ 施工方法：可采用刮板刮涂、毛刷涂覆、抹子抹涂等种方法进行。水泥基渗透结晶型防渗涂料一遍用量为0.5~0.8 kg/m2，以施工两遍为宜，两层涂料的施工方向应相互垂直。水泥基渗透结晶型防渗涂料总用量建议控制在1~1.5 kg/m2。当施工受限制时，可以采用干撒法，应在混凝土浇筑前2小时进行，用量应适当增加。
④ 养护用注意事项：水泥基渗透结晶型防水涂料应按照水泥制品的养护方法进行养护。严禁施工后干涸、脱水 [4] 。
3) 影响修复的因素
① 凿毛不够、清理不干净会造成贴合不紧，造成修复的内层脱落。
② 混凝土浇筑不均匀，存在空鼓，需要浇筑时进行均匀震动。
2.2. 机械损伤修复方案
1) 将原池壁、池底清理干净后分数遍浇水湿润。
2) 对清理干净后的池底和池壁病害处采用1:2的防渗砂浆进行找平处理，满挂钢丝网(网孔12~20 mm，丝径0.3~0.9 mm)。
3) 涂刷水泥基防渗水泥砂浆(涂刷次数不小于2遍，总厚度不小于20 mm)。
4) 采用水泥基渗透结晶型防水涂料涂刷2遍作防渗处理，主要要求如下：
① 基层要求：湿润、无明水、无杂质、平整，具有一定的强度。施工面过于光滑的应打磨成粗糙面。
② 材料配制：水泥基渗透结晶型防渗涂料应用清洁水配制，一般情况下按照水泥基渗透结晶型防渗涂料粉料:水 = 1:0.35~0.5配制，若基层过于干燥，可适用量多加水：当基层有慢渗情况时，应在此基础上少加水，建议采用电动搅拌。
③ 施工方法：可采用刮板刮涂、毛刷涂覆、抹子抹涂等多种方法进行：水泥基渗透结晶型防渗涂料一遍用量为0.5~0.8 kg/m以施工两遍为宜两层涂料的施工方向应相互垂直：水泥基渗透结晶型防渗涂料总用量建议控制在1~1.5 kg/m (具体用量应根据国家相关技术规范及工程实际情况确定)：当施工受限制时，可以采用干撒法，应在混凝土浇筑前2小时进行，用量应适当增加。
④ 养护用注意事项：水泥基渗透结晶型防水涂料应按照水泥制品的养护方法进行养护，严禁施工后干涸、脱水。
基本原理：水泥基渗透结晶型防水涂料是一种刚性防水涂料，主要是由普通硅酸盐水泥，精细石英砂和多种特殊活性化学物质配而成的浅灰色末状防水材料。作用机理是水对混凝土结构内部的渗透，进入了结构表层内部孔缝中，与水泥基渗透结晶型防水涂料中游离子反应生成了不溶于水的结晶物，结晶物在孔缝中吸水膨大，堵塞毛细孔道，使混凝土结构由表层向纵深逐渐形成一个至密的抗渗区域，与混凝土结构形成了一个整体从而大大提高了结构整体的抗渗能力 [5] 。
5) 影响修复的因素
① 清理不干净，水泥标号不够，造成贴合不紧，修复的内层脱落。
② 没有挂钢丝网，会造成大量的裂纹产生。
2.3. 堵漏修复方案
聚氨酯堵漏剂施工流程：基层处理→清洗→找点钻孔→安装灌浆接嘴→高压灌注聚氨酯浆料→观察→补漏→拆灌浆嘴→槽孔修补→蓄水实验→检查。
基本原理：水泥基渗透结晶型防水涂料是一种刚性防水涂料，主要是由普通硅酸盐水泥，精细石英砂和多种特殊活性化学物质配而成的浅灰色末状防水材料 [5] 。作用机理是水对混凝土结构内部的渗透，进入了结构表层内部孔缝中，与水泥基渗透结晶型防水涂料中游离子反应生成了不溶于水的结晶物，结晶物在孔缝中吸水膨大，堵塞毛细孔道，使混凝土结构由表层向纵深逐渐形成一个至密的抗渗区域，与混凝土结构形成了一个整体从而大大提高了结构整体的抗渗能力 [6] 。
3. 应用案例
3.1. 页岩气水池修复
3.1.1. 损伤情况
某页岩气水池在装完岩屑后损伤情况见图3，水池内壁坑洼不平，存在不同程度的损伤。
Figure 3. Damage status of a shale gas pool
图3. 某页岩气水池损伤现状
3.1.2. 修复池壁
1) 清理
清理干净表面油污、灰浆、岩屑等。用钢丝刷、高压水枪清理混凝土。混凝土表面不得留有悬浮物和残渣。清理干净后分数遍浇水湿润。
2) 挂网抹平
使用同等级防渗水泥砂浆找平处理。满挂钢丝网(网孔12~20 mm，丝径0.3~0.9 mm)。
3) 涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料
采用水泥基渗透结晶型防水涂料涂刷2遍作防渗处理主要要求在，主要涉及内容如下：
① 基层要求：湿润、无明水、无杂质、平整，具有一定的强度。施工面过于光滑的应打磨成粗糙面。
② 材料配制：水泥基渗透结晶型防渗涂料应用清洁水配制，一般情况下按照水泥基渗透结晶型防渗涂料粉料:水 = 1:0.35~0.5配制，若基层过于干燥，可适用量多加水：当基层有慢渗情况时，应在此基础上少加水，建议采用电动搅拌。
③ 施工方法：可采用刮板刮涂、毛刷涂覆、抹子抹涂等多种方法进行：水泥基渗透结晶型防渗涂料一遍用量为0.5~0.8 kg/m以施工两遍为宜两层涂料的施工方向应相互垂直：水泥基渗透结晶型防渗涂料总用量建议控制在1~1.5 kg/m2：当施工受限制时，可以采用干撒法，应在混凝土浇筑前2小时进行，用量应适当增加 [7] 。
4) 养护
12小时后，开始喷洒雾状的清水养护，一般每天喷水三次，养护1至2天。严禁施工后干涸、脱水。
3.1.3. 蓄水试验
池壁修复完毕后进行蓄水试验，采用清水进行，严禁直接采用页岩气返排液试验，某页岩气水池修复后蓄水现场试验见图4。
Figure 4. Field photo of water storage test in a shale gas pool after restoration
图4. 某页岩气水池修复后蓄水试验现场照片
3.1.4. 堵漏
蓄水试验寻找漏点，找到漏点后标记，标记后主要进行一下5个步骤进行堵漏：
① 钻孔：使用大功率冲击电锤等钻孔工具沿裂缝两侧交叉进行钻孔，孔距在25~30 cm，钻头直径为10~14 mm，钻孔角度宜 ≤ 45˚，钻孔深度 ≤ 结构厚度的2/3。
② 埋灌浆嘴：在钻好的孔内安装灌浆嘴，并用专用内六角扳手拧紧，使针头后的膨胀螺栓胀开，封闭裂缝表面，但保留观测孔和泄压出气孔。
③ 浆液配置：在一切工作准备就绪以后，将堵漏剂按照使用说明定量缓慢倒入注浆机中，使用时间不宜过长，控制在 30 分钟左右，过时以后不得使用，必须重新配制 [8] 。
④ 灌浆：使用高压灌浆机向灌浆孔(嘴)内灌注聚氨酯注浆料，从下向上或一侧向另一侧逐步灌注，当相邻孔或裂缝表面观测孔开始出浆后，保持压力10~30 s，每个针头注入5分钟，按照顺序注入一次， 观测缝中出浆情况，再适当进行补灌。要反复多次补充灌浆，直到灌浆的压力变化比较平缓后才停止灌浆。
⑤ 拆灌浆嘴：灌浆完毕，确认环氧树脂完全固化即可去掉外露的灌浆嘴。清理干净溢漏出的已固化的灌浆液 [9] 。
3.1.5. 验收
所有页岩气水池修复完成后，均需间隔48小时再次蓄水验收，无渗漏可评定为合格。
4. 结束语
本文提出了一种经济、快捷、应用效果好的工程应用大水池快速修复方法。采用“局部化处理、多处理流程相互结合”的方法快速处理内表面机械损伤，对大容量水池的渗漏点进行快速堵漏。充分响应了企业“提质增效”的号召，该修补方法工期为新建水池的六分之一，与新建同容量水池相比节约费用约95%。充分迎合了页岩气低成本、高效益的开发战略，特别适合地质复杂的山区环境，能够达到提高大容量水池生产运行经济性、提高大容量水池利用率的效果。
参考文献
NOTES
*通讯作者。