頁巖氣資源開發環境風險及保護建議

雷　鳴　董金濤　東北石油大學經濟管理學院

頁巖氣資源開發環境風險及保護建議

雷鳴董金濤
東北石油大學經濟管理學院

頁巖氣資源開發主要采用水平井技術和水力壓裂技術，其開發過程不僅會消耗大量的水資源，還可能引起地表水、地下水的污染；同時鉆井平臺會對周邊生態環境產生破壞；工業廢氣的泄漏會對大氣環境造成污染。對開發所帶來的環境風險，要加強環境執法監管，充分落實相關方責任，加強公眾參與管理。在環境執法、開發技術、責任落實和社會公眾等方面設置相應的標準或規則，降低頁巖開發對環境的影響，有助于頁巖氣能源的可持續發展。

頁巖氣；資源開發；環境風險；環境保護

目前頁巖氣資源的快速發展已經對我國的能源市場產生了重要影響，不但降低了能源的價格，還減少了二氧化碳的排放量，同時也減少對煤炭和石油的依賴，從而引發了一場行之有效的低碳能源革命。由于頁巖氣開發會伴隨著一系列環境污染問題的產生，帶來社會負面效應，從而引起社會公眾的強烈反應，可能帶來一些地區生產開發的停頓，所以選擇可靠有效的開發方式并配合環境管理策略成為備受關注的問題。

1　頁巖氣開發過程

頁巖氣資源是大量的天然氣被困在頁巖地層沉積巖形成的沉積淤泥中，隨著時間的推移，這部分被困在泥質烴源巖中的頁巖氣不斷遷移到其他地方。開發者從數千英尺深的頁巖地層內，應用水平井和水力壓裂技術提取頁巖氣［1］。

水力壓裂技術是低滲透油藏開采頁巖氣的常用技術，尤其在非常規的致密砂巖儲集層。水力壓裂是一項復雜開采過程，在水力壓裂施工過程中，壓裂液主要由高壓水、砂和化學添加劑組成。清水壓裂以水和砂為主，占總量99%以上，化學添加劑占總量的1%［2］。由于開采過程伴隨著生態環境的污染，如果不加強管理，污染后果難以控制。因此，在重視頁巖氣對未來能源經濟影響的同時，要加強對其開發過程中環境保護風險的探討，力爭短時期內建立低碳經濟效應［3］。

2　頁巖氣開發的環境風險

2.1水資源消耗和污染風險

頁巖氣開發在鉆探和水力壓裂的各個環節中，都需要大規模應用水資源，裂壓液的主要成分是水，鉆探設備的清洗維護也需要水。大量的水消耗，將帶來水供應緊張，引發工業和居民的用水危機，從而破壞生態環境。將返排水用清水稀釋，再注入［4］，處理后的循環水可以最大限度地減少開采的總用水量。

頁巖氣開發中，泵入的壓裂液在高壓下通過一段套管并穿孔，施工過程很可能泄漏一定的碳氫化合物、天然氣、高濃度海水和其他污染物；或因管道質量問題出現化學添加劑泄漏，污染物不斷地滲透進入到周邊飲用水區域中；同時如果密封不當會造成天然氣、壓裂液和含有高濃度雜質水直接與井外的飲用水層連通，造成地下水污染。頁巖氣開發產生的回收水，由于在水力壓裂過程中受到了污染，所以必須妥善處理。另外，頁巖氣開發所使用的化學添加劑可能會沿著底層裂縫的石灰石傳播，從地下深處傳播上升至淺層或地表，引起水污染。

2.2大氣污染風險

在頁巖氣資源開發的過程中會產生工業廢氣，如二氧化硫、氮氧化合物、氫化合物及烴類等有害氣體。施工過程中伴隨大型柴油機設備的使用，會排放廢氣和煙塵，也在一定程度上對大氣的質量有污染。還有一些因不當的施工而跑、噴、漏、泄的污染性氣體，不但降低了大氣的質量，而且帶來溫室效應，影響面廣而深，嚴重影響了生態的平衡，造成了不可逆轉的生態環境破壞。

2.3周邊生態環境污染風險

鉆井所需的液體和固體的化學藥品，在運輸過程中，要防治泄漏性污染。這些物品在鉆井現場儲存和處置時，要防止其污染地表水和土壤。開發過程中所選用的壓裂液通常是水和沙子的混合物，其中水占的比例大約為98%，其余是增稠劑和減摩劑等化學物質。但是這些化學物質在足夠高濃度時對周邊生態環境有危險，使用時必須公開披露給監管機構和衛生專業機構。研發更環保的壓裂液，將有助于降低壓裂液使用所帶來的生態環境和人類健康的風險。

2.4地質風險

地震風險是指鉆井和水力壓裂頁巖氣井時，可能會導致低震級地震的可能性。由于水力壓裂技術與地震有一定聯系，頁巖氣開發企業在水力壓裂實施過程中會帶來大量的微震事件。水力壓裂工作之前需要對地震發生的概率進行專業的討論；同時加強地震監測，從而能更準確地了解地下注入是否會引發意外的高震級地震活動。通過地震監測手段是掌握由于水力壓裂導致的頁巖氣藏層微震活動的重要方法。

3　頁巖氣開發環境風險的防范政策

頁巖氣開發，是低碳轉型道路上的一種非常規能源供應方式，不但彌補了全球油氣資源的匱乏，同時也為勞動力提供了工作機會，帶來了收入。但是在機會到來的同時，要提升對環境生態保護的理念，要對頁巖氣開發所帶來的環境保護風險進行有效地管理。

3.1加強環境執法監管

對于頁巖氣開發帶來的環境問題，從立法的角度，健全法律法規。為了降低環境污染，規定生產開發過程中所必須使用的設備，加快污染防治、排污許可、化學品環境管理等法律法規制定與修訂的步伐，制定環境監測制度，加強頁巖氣開發的監管，設立凈水法案、清潔空氣法案和飲用水安全法案等。政府出臺相應具體的技術標準或規則，這些標準將適用于頁巖氣開發的鉆孔檢查、現場施工、鉆井、固井、水力壓裂、勘探、運輸和生產等各個環節。制定頁巖氣開發過程的環境質量目標管理規則，準確劃分環境污染層次功能區，促進節約用水，加強工業用水的循環利用，大力保護飲用水水源。各地可結合自身頁巖氣開發的實際情況，制定嚴于國家標準的地方性污染物排放標準，設立污染責任保險制度，研究有地方特色的污染防治法規，針對頁巖氣開發的具體實際情況修訂水、土地和噪聲等環境質量標準，規范水處理和污水處理排放、土地污染程度等污染物排放標準，健全污染防治政策和清潔生產評價指標體系。

3.2充分落實相關方責任

嚴格落實頁巖氣排污環節的主體責任，每處排污環節都要嚴格執行環保法律法規，加強頁巖氣污染治理的具體技術設施建設和企業內部的環境運行管理；開展內部的自我環境監測、自我管理，詳細落實治污減排、環境風險防范的責任，加強頁巖氣開發企業的環保自律機制建設；設立嚴格的頁巖氣開發任務目標考核機制，分環節、分階段、分類別地對開發計劃的實施情況進行考核，并將考核結果向社會公眾公布，同時也作為對頁巖氣開發企業干部及員工綜合考核評價的重要依據。

3.3加強公眾參與管理

頁巖氣開發企業需要對公眾及社會組織提供各種頁巖氣開發污染防治的法律法規培訓和咨詢。建立健全的公眾舉報制度，設立相關投訴部門，充分發揮環境保護舉報熱線和網絡平臺公開舉報的作用。做到群眾監督，及時整改。提高社會公眾對能源發展和環境保護的客觀規律認識，加強頁巖氣生態環境保護的社會實踐活動。

4　結論

頁巖氣的開發將帶來重大生態環境風險，在研究水力壓裂對環境造成影響的同時，依據政府規定的法律法規，深入分析頁巖氣開發出現的環境污染問題并采取行之有效的風險管理措施，確保有效減少頁巖氣開發過程對環境的影響。在生態環境保護理念的背景下，將頁巖氣資源在建設低碳能源經濟中發揮核心作用。從各方面設置不同的環境保護標準或規定，通過頁巖氣開發責任主體、政府監管者、相關環保部門及社會公眾共同采取必要的措施來減輕環境污染。

［1］Morozova A O，Klimenko V V.The possibilities of using shale gas in the Russian and European power industries［J］.Thermal Engineering，2014（4）：247-254.

［2］頁巖氣地質與勘探開發實踐叢書編委會.北美地區頁巖氣勘探開發新進展［M］.北京：石油工業大學出版社，2009：52-67.

［3］Roberto F，Aguilera，Marian Radetzki.The shale revolution：Global gas and oil markets under transformation［J］.Mineral Economics，2014（3）：75-84.

［4］Yao Zhigang， Yang Yang， Ying Huawei， et al.Mineral characteristics and their geological significance of black shales in southeastern Ordos Basin by X-ray diffraction analysis［J］.Chinese Journal of Geochemistry，2014（1）：119-124.

（欄目主持李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.005

基金論文：國家社科基金一般項目“我國頁巖氣資源開發環境規制研究”（14BJY072）。

2015-04-20