川南頁巖氣開發(fā)的環(huán)保形勢及對策建議＊

霍小鵬 焦艷軍 李燁楠 楊震寰 羅方宇

（1.中國石油西南油氣田分公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院；2.頁巖氣評價(jià)與開采四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.四川天宇石油環(huán)保安全技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司）

0 引 言

川南是中國頁巖氣資源最豐富、開發(fā)最現(xiàn)實(shí)的區(qū)塊。中國石油大力推進(jìn)川南頁巖氣勘探開發(fā)，取得了重要成果［1］，川南已成為目前國內(nèi)最大的頁巖氣生產(chǎn)基地。截至2018年12月底，中國石油川南頁巖氣日產(chǎn)量已突破2 000萬m3，年產(chǎn)量達(dá)42.7億m3。根據(jù)中國石油川南頁巖氣產(chǎn)能建設(shè)中長期發(fā)展規(guī)劃方案，2020年頁巖氣產(chǎn)量將達(dá)到120億m3，2035年達(dá)到420億m3。川南頁巖氣產(chǎn)量不斷創(chuàng)造新高的同時(shí)，選址選線、征地、鉆井巖屑和壓裂返排液處置等環(huán)保制約性因素也越發(fā)突出，若不能及時(shí)解決，必將嚴(yán)重限制未來本地頁巖氣的開發(fā)速度。

1 面臨的環(huán)保形勢

1.1 空間管控區(qū)多，選址選線困難

川南地區(qū)森林覆蓋率高、江河縱橫、人口眾多，自然保護(hù)地［2］、水源保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)分布較多。川南8個(gè)頁巖氣礦區(qū)僅四川省境內(nèi)就分布依法設(shè)立的省級以上的自然保護(hù)地60余處，縣級以上飲用水源保護(hù)區(qū)40余處，已劃定的生態(tài)保護(hù)紅線與礦權(quán)范圍重疊率約1.6%。主力產(chǎn)區(qū)長寧區(qū)塊盆地南緣區(qū)巖溶發(fā)育，暗河、落水洞分布普遍，如敘永、筠連、興文、珙縣一帶，從中三疊統(tǒng)到中寒武統(tǒng)，可溶巖厚達(dá)2 000 m以上。根據(jù)現(xiàn)行有關(guān)法律法規(guī)、環(huán)保政策的規(guī)定，自然保護(hù)地、水源保護(hù)區(qū)及生態(tài)保護(hù)紅線基本均按照頁巖氣開發(fā)建設(shè)活動的“禁區(qū)”來管理，巖溶發(fā)育區(qū)為有條件進(jìn)入的限制區(qū)。此外，城鎮(zhèn)開發(fā)邊界、永久基本農(nóng)田等國土管控區(qū)也限制頁巖氣開發(fā)建設(shè)活動進(jìn)入。隨著川渝地區(qū)“三線一單”編制工作的落地，頁巖氣開發(fā)空間布局可能進(jìn)一步受限。

1.2 用地涉及基本農(nóng)田，征地形勢嚴(yán)峻

“井工廠”鉆井模式、儲層改造特點(diǎn)致使頁巖氣單個(gè)井場占地面積大于常規(guī)氣，為維持頁巖氣產(chǎn)能或擴(kuò)能，勢必要征占更多土地。根據(jù)大量的現(xiàn)場調(diào)查，川南頁巖氣井場占地基本都涉及耕地。川南各地80%以上的耕地已劃入基本農(nóng)田，實(shí)行永久保護(hù)。2018年自然資源部下發(fā)的《關(guān)于做好占用永久基本農(nóng)田重大建設(shè)項(xiàng)目用地預(yù)審的通知》（自然資規(guī)［2018］3號）中明確：國家級規(guī)劃明確的天然氣開采、油氣管線項(xiàng)目允許占用永久基本農(nóng)田，納入用地預(yù)審受理范圍。但用地預(yù)審環(huán)節(jié)多、程序復(fù)雜、審批周期長，臨時(shí)用地手續(xù)辦理周期在7個(gè)月以上，永久占地從預(yù)審到批準(zhǔn)周期在1年半以上。而且對于沒有納入國家級規(guī)劃的占用永久基本農(nóng)田的頁巖氣項(xiàng)目，將面臨無法辦理用地審批手續(xù)的困境。

1.3 鉆井巖屑產(chǎn)生量大，處理后出路難

川南頁巖氣水基鉆屑單井平均產(chǎn)生量約610 m3，普遍采用資源化方式，即預(yù)處理后作為摻燒水泥或燒結(jié)磚的原材料；儲層長水平段采用油基鉆井液鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的鉆屑屬于危險(xiǎn)廢物［3］，單井平均產(chǎn)生量約260 m3，委托有危險(xiǎn)廢物處理資質(zhì)的單位處置。據(jù)預(yù)計(jì)［4］，2020年川南水基鉆屑產(chǎn)生量約13.0萬 m3、油基鉆屑約6.0萬m3。受水泥、磚瓦企業(yè)接納能力及部分企業(yè)因中央環(huán)保督查停產(chǎn)整治的影響，當(dāng)前川南頁巖氣水基鉆屑面臨供大于求的困境。不斷增長的油基鉆屑處理量需求與區(qū)域內(nèi)有危險(xiǎn)廢物處理資質(zhì)的單位的處置能力提升速度不匹配的矛盾也將日益突出。鉆井巖屑滯留井場不能及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)處置，不但存在環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，也不符合環(huán)保監(jiān)管要求。隨著川南頁巖氣開發(fā)提速，鉆井巖屑處置壓力將不斷增大。

1.4 壓裂返排液難處理，存在非技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

頁巖氣水力壓裂所需壓裂液量大，產(chǎn)生的返排液多，且水質(zhì)復(fù)雜。如長寧—威遠(yuǎn)區(qū)塊單井返排液量達(dá)1×104～2×104m3，水中TDS、懸浮物、高價(jià)金屬離子和有機(jī)物等濃度隨返排時(shí)間的延長和回用次數(shù)的增多而逐漸增大，水質(zhì)變黑發(fā)臭［5］。由于區(qū)域內(nèi)各平臺壓裂與返排時(shí)序很難銜接，加之返排液回用成本相對較高，直接用新鮮水配置壓裂液依然為首選。不能及時(shí)回用或處理的大量返排液露天儲存在井場，不僅占用土地資源，而且存在污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。目前來看，無論是工藝、成本、穩(wěn)定運(yùn)行等經(jīng)濟(jì)、技術(shù)因素，還是排放標(biāo)準(zhǔn)的符合性，返排液處理達(dá)標(biāo)后外排河流或用于農(nóng)業(yè)灌溉都尚不具備可行性，深層回注仍為處置壓裂返排液最經(jīng)濟(jì)可行的方式。目前，川南頁巖氣區(qū)塊內(nèi)僅有4口可供回注的井，分布在距離主產(chǎn)區(qū)塊較遠(yuǎn)的其他縣或市。隨著該地區(qū)頁巖氣開采規(guī)模的不斷加大，回注量也將隨之增加，存在回注井回注能力不能滿足回注需求的風(fēng)險(xiǎn)，且罐車長距離拉運(yùn)增大了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。采取地下回注，也可能對深層地下水構(gòu)成環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)［6］。

2 對策建議

2.1 開發(fā)布局

1）創(chuàng)建頁巖氣田內(nèi)自然保護(hù)地、水源保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)及生態(tài)保護(hù)紅線數(shù)據(jù)庫，識別頁巖氣不得進(jìn)入的“禁區(qū)”。開展區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查，查明頁巖氣有條件進(jìn)入的地質(zhì)敏感區(qū)——溶洞、暗河普遍分布的巖溶發(fā)育區(qū)。基于以上調(diào)查結(jié)果，與頁巖氣礦權(quán)進(jìn)行空間疊圖，指導(dǎo)頁巖氣開發(fā)空間部署。

2）梳理各環(huán)境敏感區(qū)、生態(tài)保護(hù)紅線等保護(hù)管理規(guī)定，并評價(jià)涉及的頁巖氣資源儲量，為后續(xù)協(xié)調(diào)工作提供數(shù)據(jù)與理論支撐。

3）積極跟蹤、參與和推動政府部門主導(dǎo)的“三線一單”、國土空間規(guī)劃編制及調(diào)整。協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境、自然資源等部門關(guān)于環(huán)境敏感區(qū)、生態(tài)保護(hù)紅線劃定或調(diào)整時(shí)，應(yīng)結(jié)合頁巖氣勘探開發(fā)對生態(tài)環(huán)境影響有別于地面礦，優(yōu)先考慮天然氣的戰(zhàn)略地位，保障頁巖氣勘探開發(fā)所需的國土空間。對于涉及環(huán)境敏感區(qū)和生態(tài)保護(hù)紅線的頁巖氣項(xiàng)目，應(yīng)積極申請將其納入當(dāng)?shù)卣恼媲鍐喂芾恚蛳蚴〖壢嗣裾岢稣{(diào)整涉及頁巖氣礦權(quán)范圍或重大產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目集輸管道工程的生態(tài)保護(hù)紅線劃定方案，報(bào)國務(wù)院批準(zhǔn)［7］。

2.2 用地保障

1）持續(xù)推進(jìn)“先租后征”用地模式，探索土地長期租賃的可能性。

2）完善項(xiàng)目管理，全力做好項(xiàng)目用地手續(xù)辦理前期各項(xiàng)保障工作。油氣企業(yè)每月或每季度對臨時(shí)用地情況進(jìn)行匯總，集中申辦臨時(shí)用地手續(xù)，有效縮短單個(gè)項(xiàng)目臨時(shí)用地審批時(shí)限。

3）協(xié)調(diào)自然資源部，以文件的形式明確凡頁巖氣勘探開發(fā)項(xiàng)目均屬于《關(guān)于做好占用永久基本農(nóng)田重大建設(shè)項(xiàng)目用地預(yù)審的通知》（自然資規(guī)［2018］3號）中國家級規(guī)劃明確的且符合國家產(chǎn)業(yè)政策的能源項(xiàng)目，確保擬實(shí)施項(xiàng)目具備占用永久基本農(nóng)田的資格。

4）主動與地方自然資源部門對接，提交用地需求，爭取將頁巖氣勘探開發(fā)項(xiàng)目全部納入當(dāng)?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃和年度新增建設(shè)用地計(jì)劃指標(biāo)。

5）爭取開通頁巖氣用地審批綠色通道，簡化審批手續(xù)、縮短審批期限。

2.3 鉆井巖屑

1）持續(xù)大力推進(jìn)與水泥、磚瓦等企業(yè)協(xié)同處置水基鉆屑。

2）增加油基鉆井液循環(huán)回收處理站配套建設(shè)數(shù)量，實(shí)現(xiàn)油基鉆屑場內(nèi)或就近最大程度減量化。加強(qiáng)油基鉆屑基礎(chǔ)油回收工藝改造，有效減少油基鉆屑源頭產(chǎn)生量。

3）積極推動《國家危險(xiǎn)廢物名錄》修訂，探索油基鉆屑處理后的廢渣豁免危險(xiǎn)廢物管理，或明確油基鉆屑豁免危險(xiǎn)廢物的條件及豁免內(nèi)容的可能。規(guī)范開展油基鉆屑處理后廢渣的固廢性質(zhì)鑒別工作，為其豁免危險(xiǎn)廢物環(huán)境管理和決策提供依據(jù)。

4）加強(qiáng)頁巖氣水平井鉆井技術(shù)研究。研究高效水基鉆井液替代油基鉆井液［8］，從根本上解決油基鉆屑處置難、管理難的問題。積極探索水基鉆屑與油基鉆屑處理后的產(chǎn)物多途徑資源化利用方式，拓寬鉆井巖屑綜合利用渠道。

5）在符合環(huán)保法律法規(guī)、政策等前提下，產(chǎn)生鉆井巖屑的油氣企業(yè)可自建或與第三方合建鉆井巖屑利用處置設(shè)施，并依法對外經(jīng)營，解決鉆井巖屑出路難的同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益。

2.4 壓裂返排液

1）根據(jù)工程情況，制定壓裂過程中新鮮水用量定額指標(biāo)，提高壓裂返排液重復(fù)利用率。

2）加大節(jié)水或無水壓裂等技術(shù)的科研攻關(guān)力度，推動實(shí)現(xiàn)壓裂返排液減量化或壓裂介質(zhì)無害化。

3）對區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)枯竭氣井進(jìn)行回注可行性論證或新鉆回注井，保障當(dāng)前措施下壓裂返排液“有井可注”。對回注井開展全過程環(huán)境管理，回注前應(yīng)充分論證回注井空間布設(shè)、注入層位、注入壓力和注入水量等環(huán)境可行性，并設(shè)置監(jiān)測井定期監(jiān)控回注行為對地下水環(huán)境影響，確保回注過程不會引起地下水環(huán)境污染［6］。

4）油氣企業(yè)持續(xù)加大頁巖氣環(huán)保科研投入及攻關(guān)力度，與科研院所合作開展環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的壓裂返排液處理外排技術(shù)研究。

3 結(jié)束語

近年來，川渝地區(qū)天然氣需求猛增，供需矛盾突出，保供形勢嚴(yán)峻。但要有效應(yīng)對“氣荒”，提高供氣能力，常規(guī)天然氣開發(fā)潛力有限，加快川南頁巖氣開發(fā)速度成為了重要的抓手。目前的開發(fā)實(shí)踐證明，空間管控、土地管理政策、鉆井巖屑和壓裂返排液處置等方面存在的環(huán)境管理和技術(shù)問題已開始制約川南頁巖氣開發(fā)速度。為保障川南頁巖氣資源的開采，同時(shí)保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，須采取有效的應(yīng)對措施。

為實(shí)現(xiàn)川南頁巖氣綠色、可持續(xù)開發(fā)，需要油氣企業(yè)與政府部門、環(huán)保企業(yè)和科研院所合作創(chuàng)新，共同解決。一方面，油氣企業(yè)應(yīng)持續(xù)加大頁巖氣環(huán)保投入，與環(huán)保企業(yè)、科研院所合作攻關(guān)具有綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)可行的頁巖氣開發(fā)技術(shù)和污染治理技術(shù)；另一方面，油氣企業(yè)應(yīng)結(jié)合頁巖氣開發(fā)行業(yè)特點(diǎn)，以壓裂返排液和鉆井巖屑處置外排、污染防控、回收利用等為重點(diǎn)，制定生態(tài)環(huán)境部門認(rèn)可的頁巖氣開發(fā)的有關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。