我国应高度关注页岩气开采的环境影响

宋旭锋

页岩气开发热潮席卷全球，页岩气开采过程是否会导致严重环境污染引起众多政府部门、专家学者和环保人士的争议，尤其是水力压裂法在页岩气开采中的应用。本文针对页岩气开采工艺技术，结合美国页岩气开采现状分析页岩气开采可能造成的环境污染，主要有：(1)大量消耗水资源；(2)污染地下水层；(3)甲烷泄漏；(4)引发地震。就我国而言，同时还面临因地理环境限制和环境立法不足更易造成环境污染的可能。因此，在页岩气勘探开发进程中，我国应高度关注和重视页岩气开采的环境影响评估，尽力以技术进步和相关环境立法来减缓其环境影响和防范环境污染隐患。

一、页岩气资源概况

页岩气是以吸附或游离状态存在于泥页岩中的非常规天然气，具有资源潜力大、开采寿命长和生产周期长的优点。页岩气藏有别于常规天然气，在成藏机理和赋存特征方面有其独特之处，只能在特定条件下才能被开采出来。水平井钻井技术和水力压裂法是用于页岩气开采的核心技术。水平井钻井技术可以更好利用储层中的天然裂缝，并且井筒穿越更多储层，增加渗流面积，从而能够提高页岩气采收率。水力压裂技术是用高压液体使岩层裂开，高压液体中支撑剂保持住裂缝，使油气能够从裂缝中溢出。水平井水力多段压裂技术的广泛运用使原本低产或无气流的页岩气井更具有工业价值。

美国能源信息署【EIA】2011年4月数据表明，当前全球(不包括俄罗斯及中东国家)页岩气可采资源量189万亿立方米。EIA估算中国页岩气储量约100万亿立方米(中国常规天然气资源量的2倍)，其中可开采资源量36万亿立方米。页岩气勘探开发已在北美洲、亚洲、欧洲、南美洲、大洋洲等地区蓬勃兴起。从目前资料看，我国页岩气除分布在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木和准噶尔等含油气盆地外，在广泛分布的海相页岩地层、海陆交互相页岩地层及陆相煤系地层也都有分布。

美国已成功实现页岩气的商业规模化开采，逐年剧增的页岩气产量改变了美国天然气供求关系，影响了美国的能源布局，甚至对世界能源格局产生重大影响。在美国页岩气开采获得巨大成功的示范效应下，在美国能源信息署公布多国具有巨量资源基础下，在迅速膨胀的能源消费需求作用下，以及持续进步的油气勘探开发理论和技术带动下，页岩气开发热潮席卷全球。我国国土资源部发布201 1年第30号公告，国务院批准页岩气为新的独立矿种，全面推进页岩气开发进程。然而，页岩气开发给美国带来日益突出的环境问题也在世界范围内引起争议，这是正在或即将开发页岩气资源的国家都不能回避的问题。

二、页岩气开采对环境的影响

油气开采过程中或多或少都会因为噪声、废水、废气及开采事故灾害而对环境造成污染。众多专家和环保人士针对页岩气的开采过程和工艺，提出页岩气开采将对环境加重污染。美国2011年最热门的环境问题就是水力压裂法开采页岩气，某些地区的页岩气井因环境问题已暂时关闭。法国和保加利亚政府发布禁令，禁止水力压裂法在页岩气开采中的使用，相当于在目前技术条件下否定页岩气开采。但迄今为止，没有权威政府部门给出页岩气开采污染环境的明确说法，以致有关争论越演越烈。根据现有资料和实例分析，页岩气开采可能存在四个环境问题：大量消耗水资源、污染地下水层、甲烷泄漏以及引发地震。

(1)大量消耗水资源

开采页岩气所用水力压裂法中的压裂液主要由高压水、砂和化学添加剂组成，水和砂含量99％以上。开发页岩气用水量极大，每口页岩气井需耗费四、五百万加仑(1加仑约合3.78升)的水才能使页岩断裂。夏玉强博士研究过美国页岩气开发过程中的环境问题，他认为页岩气钻探大量消耗地表水或地下水，很可能影响当地水生生物的生存、捕鱼业、城市和工业用水等。页岩气开发行业正试图减少气井钻探以及水力压裂带来的环境足迹，如在每次压裂完成之后，30％-70％的水回流被获取再次利用，但也不能否定水力压裂法大量消耗了水资源。

(2)污染地下水层

有关石油公司将水力压裂使用的压裂液中的化学添加剂看成商业机密，而不对公众披露，而正是这些化学物质可能造成地下水层污染。水力压裂过程中，化学物质可能直接通过断裂、裂缝系统自地下深处缓慢向上运移至地表或浅层，也可能因页岩气采气管道质量问题或操作不当而破裂和空洞，化学物质也会泄漏到地下水层中，污染河流、湖泊、蓄水层等水资源。水力压裂过程完成之后，大部分压裂液回流到地面，其中不仅有压裂液中那些化学物质，还有地壳中原本含有放射性物质和大量盐类。这些有毒污水先储存在现场，然后再转移到污水处理厂或回收再利用，过程中可能渗入地下或随雨季到来外溢，进而污染地下水。

(3)甲烷泄漏

甲烷是一种比二氧化碳更强大的温室气体，甲烷逃逸到大气中会加剧全球变暖，甲烷渗入地下蓄水层，会造成地下水污染。页岩气以甲烷为主要成分，页岩气井泄漏的甲烷比常规井要多。甲烷泄漏可能来自页岩气开发过程中的故意排气，设备泄漏，或者水力压裂过程。

(4)引发地震

在美国阿肯色州、宾夕法尼亚州、俄亥俄州、俄克拉何马州等地区的页岩气开发中广泛使用了水力压裂技术，而这些地区出现一连串轻微地震，理论上表明水力压裂和地震之间具有关联性，但具体原因还未查明。专家表示，地震不一定是由水力压裂过程引起，而可能是水力压裂使用过的大量压裂液的处理，当打入地下深井会导致地层应力不稳定而发生微震。当然，水力压裂过程是否导致地震还存在争议，需要更多证据。

三、我国页岩气开采面临的问题

页岩气资源在中国受到如此重视的原因在于国内页岩气资源量大，能源消费增长快，减排压力大，需要降低石油和煤炭资源依赖度。在页岩气开发的美好前景前，我国页岩气开采面临的具体环境问题被忽视了。我们不仅面临上述四种可能的环境问题，还有地理环境限制和环境立法不足等问题，这些都是页岩气开发中的环境隐患。

页岩气开发对当地自然条件有很强的依赖性。页岩气开采需要井数很多，钻井和生产作业对地面影响较大。巴耐特页岩气田是目前世界上开发最成功的页岩气田，也是美国目前产量最大的页岩气田。国际能源署对其分析说明页岩气产量与钻井数量和压裂规模密切相关，页岩气藏需要的井数为常规气藏的10倍，井距较小。美国页岩分布地区地表条件优越、地势平坦，地广人稀，而我国优质页岩分布地区多复杂地形，地势高差大，人口分布密集，如蜀南、鄂西、贵州、重庆等地区，页岩气埋藏深度较美国更深，保存条件也不够理想。所以，大规模钻井会对人口密集地区产生干扰，增加当地对基础设施的需求，也易诱发山体滑坡等地质灾害。另一方面，页岩气开发能否成功的关键之一就是大量水资源，中国页岩气田的分布与缺水地区的分布重合比较多。在水量相对充裕的长江流域，只在四川和江汉盆地发现了页岩气，而在西北、华北地区，页岩气储量丰富，水资源却相当紧张。所以，在不干扰当地工农业正常用水的前提下，供水能力并不能保证满足页岩气井的钻探与水力压裂用水。

与美国页岩气蓬勃发展相伴而来的是环境问题，美国已着手修改页岩气开采的环境法律和政策。中国目前实施的水资源和环境保护法律以及正在制定的《石油天然气开采业污染防治技术政策(征求意见稿)》等，都没有考虑页岩气开采引起的环境问题。

四、相关对策与建议

页岩气的商业化开采可缓解油气资源短缺，保障国家能源安全，满足经济发展需求，其脚步已无法阻挡。但页岩气开发是政府、公众和油气企业之间关于利益和环保的博弈。政府必须在能源发展和环保间找到平衡，有责保护国家资源和公众健康，监管油气企业页岩气开发过程，严格执行环境保护规范，抵御规定外操作，提高群众参与度，尊重群众意见，以追求社会效益而不仅是经济效益为旨。

因此，我国在大力推进页岩气资源开发进程，寻求高效经济时，不能忽视页岩气开采可能带来的巨大环境问题，治理速度赶不上污染速度，事后补救成本远高于事前预防。建议我国政府要高度关注和重视页岩气开采潜在环境污染评估，发展相应的环境保护技术和环境立法。同时，还要大力发展页岩气开采技术与研究，特别是水力压裂替代技术，依靠技术进步来从根本上避免环境污染。具体政策建议如下：

一是编制我国页岩气资源战略调查和勘探开发中长期发展规划。在认真分析世界页岩气勘探开发的态势和我国现状的基础上，科学评价和分析我国页岩气资源潜力，进行页岩气探明储量趋势预测研究，对我国页岩气资源战略调查和勘探开发目标、重点和发展阶段作出科学规划，明确发展定位，编制页岩气资源战略调查和勘探开发中长期发展规划。

二是高度重视潜在环境影响，建立加强页岩气开采环境影响评价管理。鉴于目前在科学上对页岩气开采的环境影响后果认知较少，在技术上预测和控制其潜在地质、生态、环境及安全影响缺乏手段，应严把环境影响评价关，加强对页岩气开发的环境影响评价管理。

三是加强现在运行项目的环境监管。完善页岩气勘探开发项目的环境管理规定。目前我国在页岩气勘探开发项目选址、安全、监测等方面还缺乏相关法律法规，或现有法律法规缺乏相关规定，对页岩气勘探开发项目在审批、核准等方面缺乏针对性规定，对捕获、运输、封存等过程的环境影响与环境风险缺乏监管。

四是加快制定页岩气技术标准和规范。加强政府引导，依托页岩气资源战略调查重大项目和勘探开发先导试验区的实施，加快页岩气资源战略调查和勘探开发技术标准和规范体系建设，促进信息资料共享和规范管理。同时，密切关注世界页岩气发展动向，建立和完善页岩气国际合作交流机制。加强与国外有实力公司的合作开发，引进先进理念与开发技术，通过引进和消化页岩气开发技术，探索和创新适合我国页岩气开发的核心技术，为我国页岩气大规模开发奠定技术基础。

(作者单位：环境保护部环境发展中心)