重视环境和气候风险推进页岩气产业绿色低碳发展

田春秀 冯相昭

(环境保护部环境与经济研究中心，北京 100029)

页岩气是一种赋存于泥页岩中的非常规天然气资源，成分以甲烷为主，是一种清洁的能源资源。近年来，页岩气开发在美国进展迅速，其大规模开发已改变了美国的能源格局，同时也在很多国家和地区广受关注。就中国而言，由于页岩气藏储量丰富，开发潜力巨大，政府部门对页岩气开发寄予厚望，欲藉此达到改善能源结构、促进节能减排、应对气候变化以及满足日益增长的能源需求等多重目标。但页岩气开发是一把双刃剑，在有助于实现上述目标的同时还会带来潜在的环境危害，因为页岩气开采主要采用水平钻井和水力压裂技术，与常规天然气相比，在开发过程中水污染、空气污染、甲烷泄漏以及地质灾害等潜在风险更大。因此，要借鉴国外经验，汲取教训，防范各类风险，科学规划，加快技术进步，有序推进页岩气产业的绿色低碳发展。

1 页岩气开发正成为世界能源领域关注的热点

页岩气资源在全球分布广泛，主要分布在北美、中亚、中国、中东、北非和非洲南部等国家和地区。根据2011年4月美国能源信息署的预测，全球页岩气的可采储量为187.6 万亿m3(不包括俄罗斯、中亚、中东、东南亚和中非等地区)，其中中国以36.1 万亿m3的技术可开采量位列第一。而国土资源部对我国页岩气资源的初步评估结果显示，陆相页岩气资源的技术可采储量为25.08 万亿m3(不含青藏地区)。

从国际上看，美国是世界上页岩气资源勘探开发最早、利用最成功的国家。技术进步是页岩气产量提高的关键，特别是水平钻井和水力压裂技术在页岩气开发作业中的应用，使美国页岩气产量有了突飞猛进的增长。2009年美国首次超过俄罗斯成为世界最大产气国，2011年能源自给率达到81.4%。加拿大也正积极开展页岩气的研究和勘探开发，现阶段勘探开发的地区主要集中于Horn River 盆地和Montney 页岩区块，2009年加拿大页岩气产量为72 亿m3。在北美页岩气开发形势的影响下，世界许多地区纷纷开展了页岩气的勘探开发。目前欧洲各国对开发页岩气的态度呈现两极分化态势，一方面，法国、荷兰、捷克、保加利亚、比利时和德国(北威州)等国家由于担心页岩气开发过程的环境问题，所以强烈反对甚至颁布禁止应用水力压裂技术的法令;另一方面，波兰、英国等积极支持页岩气开发，其中，波兰计划钻探的124 口页岩气井已经完钻10 口，压裂1 口。

在中国，页岩气资源调查和勘探开发尚处于起步阶段，但近年来被给予极大关注。截至2012年4月底，中国一共完钻63 口页岩气(油)井，其中石油公司61 口，国土资源部2 口，且已有30 口页岩气井获得工业气流。

2 页岩气开发的环境风险和气候风险要高度重视

页岩气具有禀赋较差、开采难度大等特点，勘探开发这种清洁高效的化石能源往往使作业区块的水体和空气质量等面临很高的环境风险。

水污染已成为页岩气开发最大的环境风险。水平钻井和水力压裂法是页岩气开采的核心技术。压裂法开采过程会产生“返排废水”(注入气井内的水力压裂液体在井内钻井压力释放后回流到地表)和“生产废水”(这种废水都是生产开始后在井内出现，多数为页岩构造内所蕴含的盐水)。这两类废水都含有潜在有害污染物，包括盐分、有机碳氢化合物、无机和有机添加物以及天然放射性物质。这些污染物如果被释放到环境中或接触到人体就可能会对人类以及水生物造成毒性、放射性或腐蚀性的危害。

页岩气开采造成的空气污染也不容忽视。页岩气开采行业是挥发性有机化合物和有害空气污染物排放的主要来源。页岩气开采中的许多环节(如井口、储罐)都会释放挥发性有机化合物并导致地面臭氧的产生，而且长期接触挥发性有机化合物会导致皮肤不适、头痛以及生殖系统紊乱。中国的页岩构造中含有较高浓度水平的硫化氢(H2S)。硫化氢是一种可燃的毒性气体，硫化氢的职业性接触，会对中枢神经系统、呼吸系统和心脏等多器官造成损害。

页岩气开采的气候风险则主要源自生产过程的甲烷逸散排放。美国政府和工业行业的数据显示，页岩气开采中甲烷逸散排放比常规天然气开采至少增加三分之一，甚至可能高两倍。有关研究表明，页岩气开发的甲烷逸散排放量约占其天然气产量的2%～7.9%。而且，甲烷逸散排放主要集中在生产前阶段(包括钻井、完井和修井)，若返排废水中的甲烷被点火炬烧掉或采用绿色完井技术，那么完井环节的甲烷排放将显著下降。鉴于页岩气开发甲烷泄漏量高于常规天然气开发，所以从全生命周期的角度看，页岩气是否属于低碳燃料受到了许多专家和学者的质疑。

3 国际经验不能盲目照搬，教训要认真汲取

美国成功开发页岩气的经验值得借鉴，但因两国在资源条件、水资源约束、投资主体多元化、政策支持等诸多方面存在巨大差异，所以中国页岩气开发绝不能简单复制美国模式。

从地质构造和开采条件看，我国页岩气藏储层与美国的页岩气藏储层相比差异较大，总体上有机质热演化程度高，埋藏深度大。我国页岩气储量最为丰富的四川盆地页岩气层埋藏深度多为1500～4000m，而美国气藏深度仅为800～2600m。而且，我国页岩单层厚度小、有机碳含量低，这些因素决定我国页岩气开发的难度要大于美国。

就水资源供给而言，水力压裂法开采页岩气要消耗大量水资源且其不可回收。美国环保署估计单井需要8700～14000m3水，美国四个井区数据表明，高产单井耗水甚至高达19000～49000m3。我国人均占有水资源量远逊于美国，而且页岩区块与缺水地区分布重合较多。在水量相对充裕的长江流域，仅在四川和江汉盆地发现了页岩气藏，而在西北、华北地区，页岩气储量丰富，水资源却相当紧缺。其中，由于地表水缺乏或者是水质污染严重，华北平原的页岩气开采将主要依靠地下水，而华北平原是地下水超采最为严重的地区之一。因此，页岩气资源的开发将对中国的水资源管理构成巨大威胁。

在投资主体多元化方面，美国经验表明中小企业的技术创新与突破已成为推动页岩气产业发展成熟的中坚力量。美国页岩气勘探开发依靠有序合理的竞争机制推动，其中大量中小企业专注于取得的专用技术研发与进步，而大型石油企业则通过收购兼并来参与市场，最终形成合理分工、资本技术各施所长的良好局面。但鉴于我国页岩气开发在市场机制与行业政策体系方面均与美国存在较大差异，未来以国有企业为主体，依行“调查先行、规划调控、招标出让、多元投入、技术攻关、对外合作、灵活利用、注重环保”的发展路径的可能性比较大。

此外，美国在页岩气开发过程出现的水污染、甲烷泄漏等环境与气候问题，更值得我国从中汲取教训。如2009年，怀俄明州的居民被美国环保署告知许多饮用水源受到页岩气开发压裂液中毒物的污染;同年，在宾夕法尼亚州，由于压裂液泄漏造成东南部的溪流中盐度过高、藻类疯长，43 英里的地表径流受污染，大量鱼类和两栖动物死亡;2010年4月，由于Exco 能源公司的页岩钻井机无意中造成了浅层天然气泄漏，甲烷渗入当地饮用水中，结果导致大约150 户迪索托居民被迫疏散到临近的卡多县。

4 国内页岩气开发产业培育应科学渐进，避免无序跃进

现阶段中国的页岩气大开发已箭在弦上，中国政府已将其视为继小水电、风能和太阳能等可再生能源之后的又一重要能源发展战略，并且已经出台了一系列政策措施旨在培育页岩气产业。2011年3月发布的《国民经济和社会发展“十二五”规划》明确要求“推进页岩气等非常规油气资源开发利用”。2011年12月，国土资源部发布公告将页岩气正式列为第172 个新矿种，对其按单独矿种进行投资管理。2012年2月发布的《国家能源科技“十二五”规划(2011-2015)》明确提出，“十二五”我国油气勘探与开采技术领域，将完善复杂地质油气资源综合勘探技术，形成页岩气等非常规天然气勘探开发核心技术体系及配套装备。2012年3月国家能源局正式发布了《页岩气发展规划(2011-2015年)》，旨在规范和引导“十二五”期间页岩气的开发和利用。2012年11月，财政部和国家能源局两部委出台页岩气开发利用补贴政策，明确指出中央财政对页岩气开采企业给予补贴，2012-2015年的补贴标准为0.4元/m3。此外，国土资源部已于2011年6月进行首轮4个区块页岩气探矿权招标，结果显示中石化和河南煤层气公司分别中标前两个区块;2012年9月针对19 个页岩气区块第二次探矿权出让招标，结果显示国有企业竞得17 个区块，民营企业竞得2 块。

从目前的发展来看，中国已显现页岩气大开发、大跃进态势。在核心技术尚未掌握、配套管网能力不足以及环境监管尚未到位，甚至是违反《环境影响评价法》的情况下，大力推进页岩气勘探开发。

客观上讲，中国对页岩气的勘探开发仍处于起步阶段，尚不具备开发的技术储备。尽管业界声称开发页岩气所采用的技术和装备与常规天然气开采并无太大的区别，其中水平钻井与压裂增产等技术已在我国常规油气开采作业中应用，但其成熟度和使用能力还远远不能满足需求，尤其是一些核心技术。还有，中国的天然气管网建设明显滞后，页岩气开发利用的配套能力建设相当薄弱。我国页岩气资源富集区很多集中在中西部山区，管网建设难度大、成本高，不利于页岩气外输利用和下游市场开拓。而且，我国天然气骨干网的建设与运营是由三大国有石油公司完全垄断，它们是管网的投资主体、生产建设主体、输送和销售主体，这种模式有利于将集中开采的天然气输送到消费地，但不利于小规模、广分布的页岩气资源开发与输配。

特别地，目前没有权威政府部门给出页岩气勘探开发潜在的环境风险、甲烷泄漏和环境影响等方面的明确说法，页岩气开发相关环境监管标准、规范和政策等方面存在缺失。事实上，相关部门对现有常规油气开发的环境监管也不足，更多地依靠油气开采企业的自律行为。页岩气开采比起常规油气开采，意味着更大的环境风险和气候风险。

综上所述，相关部门要正视我国页岩气开发面临的形势和问题，尽快制定科学合理的规划和各项相关政策措施，引导页岩气产业有序、健康发展。

5 关于页岩气开发的几点建议

结合中国发展页岩气的战略定位和勘探开发现状，本文提出以下几点建议:

5.1 尽快开展页岩气开发环境监管的科学研究和能力建设

研究我国页岩气开发潜在的环境影响、环境和气候风险、污染防治与环境监管的法律法规、政策、标准和技术手段等，为页岩气开发环境监管提供技术支撑和保障。一定要将防范环境问题和气候风险作为页岩气开发的监管重点，借鉴国外环境监管实践经验，汲取环境事故教训，结合我国特点，尽快出台有关法规和管理办法，确保环境监管先行到位，开发可控。页岩气开发的环境问题及其监管已引起国家高层重视，环保部门等已开始推进这项工作，希望相关专项资金能尽快得到落实，以便使相关研究工作能尽快启动和快速开展。在环境监管措施出来之前，页岩气开发的脚步应放缓。

5.2 加快技术进步，鼓励自主创新

要加强国际交流与合作，引进、消化和吸收国外先进技术，立足于自主创新，加大科研攻关力度，逐步形成适合我国地质条件的页岩气勘探开发技术，并实现页岩气重大设备自主生产制造。

5.3 不断完善相关体制机制和政策体系

加强各部门间的沟通和协调，可设立一个页岩气资源开发和保护委员会/领导小组，作为国家页岩气资源开发和保护议事协调机构，领导小组的主要任务是:研究制订国家页岩气开发重大战略、方针和政策，协调解决页岩气开发中的重大问题，指导页岩气开发工作有序开展。同时，要完善页岩气开发政策体系，在发展初期提供必要的优惠政策支持，以吸引更多资本进入页岩气开发领域;在商业化开采阶段，可考虑用资源税、增值税、所得税等税收减免而不是直接补贴的方式用于鼓励油气开发商进行设备投资和降低运营成本等。

［1］张大伟．《页岩气发展规划(2011－2015年)》解读［J］. 天然气工业，2012，32(4):6－8．

［2］罗佐县，孙鹏．产业政策连续发力构建页岩气开发市场环境［J］. 中国石化，2012，12:13－15．

［3］美国自然资源保护委员会. 借鉴国际经验:中国页岩气资源环境友好开发之路，2012.8．