我国页岩气开发过程中的环境影响与监管建议

梁 鹏 张希柱 童 莉

(环境保护部环境工程评估中心，北京 100012)

页岩气是一种清洁、高效的能源资源，主要成份为甲烷。作为一种非常规天然气，其以吸附或游离状态赋存于富含有机质的泥页岩及其夹层中，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合。与常规储层藏气不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。页岩气开采寿命和生产周期均较长，一旦成功开采，页岩气井即能长期稳定地产气。

美国是页岩气开发最早的国家。1981年，第一口页岩气井压裂成功，实现了页岩气勘探开发的突破;2011年页岩气产量为1800 亿立方米，占美国天然气总产量的34%。美国页岩气的成功开发，降低了能源的对外依赖，大大提高了其能源自给率。据预测，到2035年美国页岩气总产量占比将达到46%，成为美国未来天然气增产的主要来源，同时其将实现能源的自给自足。

随着中国经济社会的发展，能源的对外依存度日渐增高。2011年，我国原油对外依存度已提升至56.5%;2012年1-8月，原油对外依存度为57.16%，且呈持续增长趋势。国民经济和社会发展“十二五”规划提出了“推进页岩气等非常规油气资源开发利用”。经国务院批准，2011年12月3日，国土资源部已发布新发现矿种公告，将页岩气作为独立矿种加强管理。因此，页岩气已成为我国第172 个矿种。全面推进页岩气开发进程已提上我国能源开发日程。2012年3月13日，国家发展和改革委员会、财政部、国土资源部和国家能源局联合印发了《页岩气发展规划(2011-2015)》，规划到2015年页岩气产量达到65 亿立方米，力争2020年产量达到600～1000 亿立方米。我国页岩气开发已经进入实质性勘探阶段，主要集中在四川盆地及其周缘、鄂尔多斯盆地、辽河东部凹陷等地，目前已有近30 口页岩气探井完钻，18 口井压裂获得工业气流，但尚未实现大规模商业开发。

根据国土资源部2012年调查评价的结果，我国页岩气储量丰富，页岩气技术可开采量为25.08 万亿立方米(不含青藏地区)，已超过美国本土24 万亿立方米。根据国外的经验，要实现2020年的产能，至少需要2万口页岩气井，所需投资4000～6000 亿元。

因环境问题，近年来，美国的一些州也进行了立法，要求延迟或者限制使用水力压裂技术，同时，某些地区的页岩气井已暂时关闭。法国和保加利亚等国政府也发布了禁令，禁止水力压裂法在页岩气开采中的使用。页岩气的开发为社会、经济发展带来诸多机遇，同时也出现了一些环境问题。

页岩气开采项目的环境影响与常规天然气开采类似，主要包括水体污染，空气污染和土地破坏等。页岩气的埋藏、赋存状态与常规天然气资源相比有较大差别，主要在于资源的“低渗透、低孔隙、低丰度”的特点。因此，页岩气开采的技术难度远大于常规天然气开采。结合我国页岩气资源丰富的西南、北方地区的特殊地质条件和生态环境特点，其环境影响有着显著特征。

1 页岩气开发过程中的主要环境影响

1.1 污染地下水

目前国际上较为成熟的水力压裂技术将大量使用压裂添加剂，含有上百种化学产品如苯、铅等物质，这些注入的化学物质和地壳中原本含有的大量盐类、放射性物质，可通过断裂、裂缝系统自地下深处缓慢向上运移至地表或浅层，污染河流、湖泊、蓄水层等水资源。我国赋存页岩气的区域主要集中在川渝湘黔等地区，地质条件复杂，地下暗河溶洞多，开发过程中大量进入地下的添加剂和地层中被释放的盐类及放射性物质，使地下水环境更加复杂和多变，预防与控制难度更大。

1.2 破坏生态

我国页岩气主要赋存地为西南地区，受地形地貌影响，开发过程中的大量钻井作业、工程运输和管道建设对当地生态功能和多样性破坏较为突出。而赋存于新疆南部和陕西西南部的页岩气资源位于我国的生态脆弱区和水资源匮乏区，对水资源和生态环境带来双重压力。这些地区生态环境一旦遭到破坏，恢复难度非常大。

1.3 次生环境风险

页岩气在开发过程中，每次压裂完成之后，将有30%～70%的压裂返排液回流至地表循环再利用，返排液产生量大、成分复杂、回收率低，液体中不仅含有注入时的压裂液添加剂，同时也将地壳中原本含有的放射性物质盐类一同带回地表。目前国际上对返排液处理技术尚不成熟。另外，钻井废弃泥浆产生量较大，成分也较为复杂，处理处置成本较高。因此，页岩气开发过程中的钻井液、压裂液、压裂返排液和废弃泥浆若处理处置不当将引起土壤、生态、地下水和地表水污染等，存在较大的次生环境风险。

页岩气开发初期用水量极大。每口页岩气井在开发初期需耗费近2 万立方米的水才能使页岩断裂，这使得水资源匮乏地区的页岩气开发受到限制，影响开采区域内水资源的可持续利用。我国页岩构造中含有大于1%的硫化氢，同时伴有少量的苯、正己烷等，收集处置不当，将影响局部空气质量。主要赋存地的西南地区人口稠密，据预测，甲烷泄漏量可占整个气井预测总产量的1.7%～6.0%，甲烷泄露存在较大的环境隐患。

2 页岩气开发过程中的环保监管建议

页岩气开发对能源和经济的影响巨大，与其他常规能源相比，总体上是清洁能源，对缓解我国燃煤型大气污染有重要意义。在借鉴国外经验基础上，结合我国页岩气的实际，加强对页岩气开发的环境监管，预防开发过程中因环境问题对整体开发战略带来负面影响。

2.1 建立页岩气开发环境监管制度，完善环保法律法规、标准和技术规范

在严格执行我国现行环境管理法律法规的基础上，针对页岩气的特点，适时制定与页岩气相关的环境监管法律法规和制度，研究制定页岩气勘探开发的环境保护准入条件。同时借鉴国外经验，通过页岩气的开发为深井灌注在我国的实施提供环保方面的法律依据。

2.2 组织科技攻关，研究页岩气开发引起的环境问题及解决手段

目前我国针对页岩气开发的环境影响分析和环境监管方面几乎空白，开发过程中带来的环境影响及污染成因尚缺乏系统的研究，不能从决策源头避免不利环境影响，亟需研究其开发过程对环境影响的规律、途径和治理技术等，为做好大规模开发前的理论和技术做储备。

2.3 合考虑资源赋存和环境承载力，优化开发规划和时序

我国页岩气资源丰富地区存在生态脆弱、地下水敏感及人群密集等不利因素，综合考虑区域环境特征，从资源赋存、环境承载力和环境风险防范的角度，优化页岩气开发的时序，减少其开发过程中的环境影响。

2.4 通过建立页岩气环境监管示范区，积累监管经验

建议选择国土资源部页岩气开发重点区域作为环境监管示范区，如川渝黔鄂湘等页岩气重点有利区，对钻井液、压裂液、返排液处理、气体排放、废弃泥浆等关键点进行监管试验，为加强页岩气环保监管积累经验。

2.5 设立页岩气综合监管机构，形成合力

建立健全页岩气开发的监管体系，避免页岩气开发过程中各监管部门“各自为战”的局面，实现资源开发和环境保护的和谐发展。