頁(yè)巖氣開發(fā)環(huán)境及安全風(fēng)險(xiǎn)管控

仲如冰（中石化勝利油田采油工藝研究院）

頁(yè)巖氣開發(fā)環(huán)境及安全風(fēng)險(xiǎn)管控

仲如冰（中石化勝利油田采油工藝研究院）

頁(yè)巖氣是重要的天然氣資源，由于頁(yè)巖氣藏的特殊性，其開采方式也同樣具有特點(diǎn)，其中水平井和水力壓裂技術(shù)是頁(yè)巖氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)。在頁(yè)巖氣開發(fā)過程中，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生潛在的影響，包括用水量大、對(duì)地下水污染、對(duì)地層應(yīng)力的影響、天然氣泄漏、粉塵污染、化學(xué)劑污染以及對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的影響等多方面。針對(duì)此介紹了相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)管控做法，以及相應(yīng)的成功經(jīng)驗(yàn)。主要包括了建立健全相關(guān)的法律，加強(qiáng)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估力度，發(fā)展相關(guān)技術(shù)降低對(duì)環(huán)境的影響。

頁(yè)巖氣開發(fā) 環(huán)境及安全風(fēng)險(xiǎn) 管控政策 大氣污染 水體污染

天然氣是重要的清潔能源，但常規(guī)天然氣資源隨著不斷的開發(fā)利用已變得有限，非常規(guī)天然氣的開發(fā)越來越受到關(guān)注，其中頁(yè)巖氣發(fā)展速度最快。作為頁(yè)巖氣勘 探開 發(fā)的 先驅(qū) ，美國(guó)在近 30年內(nèi) ，在技術(shù)研發(fā)、礦場(chǎng)開發(fā)和環(huán)境保護(hù)等方面已取得突破性的進(jìn)展；在過去5年內(nèi)，其頁(yè)巖氣產(chǎn)量增長(zhǎng)了20倍，現(xiàn)在已成為世界第一大天然氣生產(chǎn)國(guó)。我國(guó)四川盆地、塔里木盆地、準(zhǔn)格爾盆地、吐哈盆地、鄂爾多斯盆地及渤海灣等區(qū)域均含有豐富的頁(yè)巖氣資 源 ， 預(yù) 計(jì) 可 采 儲(chǔ) 量 約 為 30× 1012m3， 但 我 國(guó) 的 頁(yè)巖氣勘探開發(fā)才剛剛起步；雖然，近幾年的勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展迅速，但在頁(yè)巖氣開發(fā)的環(huán)境及安全風(fēng)險(xiǎn)管控方面與世界先進(jìn)水平相比還存在很大差距[1]。 本 文 系 統(tǒng) 介 紹 了 美 國(guó) 在 頁(yè) 巖 氣 開 發(fā) 的 環(huán) 境 及安 全 風(fēng) 險(xiǎn) 管 控 方 面 的 經(jīng) 驗(yàn) 與 做 法[2]， 為 我 國(guó) 頁(yè) 巖 氣的安全開發(fā)提供參考和借鑒。

1 頁(yè)巖氣開發(fā)主要技術(shù)

大 部 分 頁(yè) 巖 氣 氣 藏 埋 深 都 在 1800m 以 上 ， 而且 相 對(duì) 較 薄 （Marcellus 頁(yè) 巖 氣 氣 藏 厚 度 只 有15～60m），這樣只有通過在頁(yè)巖氣氣藏打水平井才能有效開采。為了盡量減少對(duì)環(huán)境的影響，通常從同一鉆井場(chǎng)向頁(yè)巖氣藏不同方向鉆出多口井即叢式井，從而在一個(gè)井場(chǎng)開發(fā)更大范圍的頁(yè)巖氣藏。

與常規(guī)氣藏不同，頁(yè)巖氣氣藏滲透率低，且氣體分布在相互不連通的孔隙或縫隙中，一般需要通過水力壓裂技術(shù)來連通這些孔隙，實(shí)現(xiàn)氣體的流動(dòng)。水力壓裂向頁(yè)巖氣藏中高壓注入約幾千立方米的液體，其中 98%～99.5%的 水 和 支 撐 劑 （通 常 是 石英砂），其余的是一些化學(xué)劑，典型的藥劑包括酸、殺菌劑、防腐劑、防垢劑、凝膠、支撐劑、減阻劑等。在高壓下，壓裂液通過射孔擠入頁(yè)巖氣藏，將孔隙和裂縫聯(lián)通，為頁(yè)巖氣流到井筒開通了通道。當(dāng)壓裂完成后，支撐劑滯留在縫隙，保持縫隙張開狀態(tài)，壓裂液通過井筒返排地面。每次最大可 壓 裂 300m 水 平 段 ， 每 口 井 要 分 段 進(jìn) 行 多 次 壓裂。當(dāng)水力壓裂完成后，液體將立即從井中返排到地面，返排液中不僅含有壓裂液中各種化學(xué)劑，還含有從頁(yè)巖氣藏中帶出的烴類、鹽類、礦物質(zhì)及一些具有天然放射性物質(zhì) （NORM） 等。先返排出的液體與壓裂液化學(xué)性質(zhì)相似，后返排的液體與頁(yè)巖氣藏的化學(xué)性質(zhì)相似。多數(shù)情況下，返排液可重新用于壓裂液，不能重復(fù)利用的返排液需要經(jīng)過處理后排放；然而，過去處理方式很不妥當(dāng)，有的直接注入到地表水，有的棄置于污水處理廠，而現(xiàn)在更多的處理方式是在美國(guó)環(huán)保署統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，作為油田回注水回注到油氣藏，以確保其與地表飲用水源分開。

除水力壓裂外，頁(yè)巖氣生產(chǎn)還包括許多過程，這些過程均對(duì)環(huán)境有著潛在的影響作用，除了水力壓裂過程，還包括道路井場(chǎng)建設(shè)、鉆井、固井、射孔、水力壓裂、完井、生產(chǎn)、棄井和重新使用等過程。

2 頁(yè)巖氣開發(fā)潛在的環(huán)境與安全風(fēng)險(xiǎn)

頁(yè)巖氣的開發(fā)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生潛在的影響，包括對(duì)氣候、空氣質(zhì)量、水源及當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的影響等多方面。

2.1溫室氣體的排放

天然氣作為低碳燃料而被推崇，因?yàn)榕c煤和石油燃料相比，天然氣在燃燒時(shí)產(chǎn)生非常少的CO2外排 。 然 而 ， 天 然 氣 的 主 要 成 份 甲 烷 （CH4）， 其 本 身就 是 很 強(qiáng) 的 溫 室 氣 體 。 2011 年 ， 美 國(guó) 環(huán) 保 署（EPA）公 布 的 美 國(guó) 天 然 工 業(yè) 泄 漏 的 CH4量 翻 了 一倍。頁(yè)巖氣生產(chǎn)一個(gè)主要泄漏 CH4的過程 是氣井 的建設(shè)。頁(yè)巖氣生產(chǎn)前需要進(jìn)行壓裂液返排，氣體從返排水中逸出，進(jìn)入空氣。生產(chǎn)一段時(shí)間后，頁(yè)巖氣氣井需要進(jìn)行作業(yè)以提高產(chǎn)量，通常是重復(fù)壓裂，如果這個(gè)過程不進(jìn)行控制，又有 大量的 CH4泄漏 。EPA 形 成 了 一 個(gè) 天 然 氣 STAR 計(jì) 劃 的 實(shí) 施 組織，公司和政府共同合作降低 CH4的泄漏 。該計(jì) 劃通過燃燒和在作業(yè)中控制 CH4泄漏 的措施 ，已減 少了 50%的 CH4泄漏。用目前估計(jì)的 泄 漏 率 來 計(jì) 算 ，100 年 內(nèi) ， 天 然 氣 CH4的 泄 漏 將 會(huì) 構(gòu) 成 溫 室 氣 體 總體的 15%，而使用天然氣的好處還是顯而易見的。例如，許多研究表明，發(fā)電廠使用天然氣與使用煤相比可減少 30%～50%的溫室氣體排放；一些輕型車輛使用天然氣，與使用汽油相比減少 10%的溫室氣體排放。

2.2對(duì)空氣的污染

頁(yè)巖氣的生產(chǎn)活動(dòng)會(huì)引起嚴(yán)重的空氣污染，在快速發(fā)展的氣田地區(qū)，會(huì)引起空氣質(zhì)量下降，除了排放溫室氣體外，天然氣泄漏還會(huì)釋放出揮發(fā)性有機(jī)化 合物 （VOC）、有毒的空氣污染物 （HAP），如苯。氮氧化物也是另一類污染物，在鉆井、水力壓裂和天然氣壓縮過程中，一般都是依靠大型內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力，這會(huì)產(chǎn)生這類污染物。

美國(guó)幾個(gè)州調(diào)查結(jié)果表明，石油和天然氣生產(chǎn)過程釋放的物質(zhì)是當(dāng)?shù)乜諝庵匾奈廴驹矗ㄆ渲杏?8%的 VOC、18%的 NOx和 15% 的 苯 類）， 頁(yè) 巖 氣的生產(chǎn)可能導(dǎo)致本地區(qū)的臭氧和HAP水平的升高。但這些向大氣中排放的物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響也有許多不確定因素，所以，需要更精細(xì)的模型來模擬解釋工業(yè)生產(chǎn)向大氣中排放的物質(zhì)對(duì)當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量的影響程度。另外，已發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)區(qū)附近排放的苯類物質(zhì)在空氣中含量升高，但濃度還不致影響健康，目前還不清楚HAP的排放對(duì)人類健康如何影響，需要進(jìn)一步研究。另一個(gè)空氣污染的問題就是結(jié)晶硅石粉塵，主要來源于壓裂使用的石英砂支撐劑。粉塵產(chǎn)生于石英砂的生產(chǎn)、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)壓裂液的配制等過程。粉塵被吸入體內(nèi)，粒徑小于4μm的屬于HAP和致癌物。除了增加肺癌風(fēng)險(xiǎn)外，暴露在粉塵中還會(huì)引起硅肺病。最近，美國(guó)國(guó)家職業(yè)健康與安全 研 究 所 （NIOSH）在 5 個(gè) 州 11 個(gè) 壓 裂 現(xiàn) 場(chǎng) 進(jìn) 行 調(diào)研分析，79%現(xiàn)場(chǎng)空氣樣品中的硅石粉塵超標(biāo)，31%超標(biāo)10倍或更高。說明現(xiàn)場(chǎng)的防護(hù)不夠，需要加強(qiáng)。

2.3消耗水量

頁(yè)巖氣開發(fā)過程中有幾個(gè)階段需要用大量的水 ， 主 要 是 壓 裂 ，1口 井 壓 裂 用 水 量 可 達(dá) （1～2.5）× 104m3。 鉆 井 完 井 過 程 1 口 井 也 需 要 800～1500m3水 。 壓 裂 后 的 井 前 10 天 要 返 排 5%～20%的壓 裂 液 。 另 外 ， 相 當(dāng) 于 注 入 體 積 的 10%甚 至 到300% 體 積 的 水 在 整 個(gè) 生 產(chǎn) 過 程 中 返 回 地 面 。Marcellus氣 田 可 循 環(huán) 利 用 95%的 返 排 液 ， 而 Barnett和 Fayetteville 氣 田 只 能 循 環(huán) 利 用 20%的 返 排 液 ； 所以，水的利用管理各氣田情況不同，需要看水的數(shù)量、質(zhì)量、來源的充分性及成本等因素而定。假設(shè)1口 頁(yè) 巖 氣 井 生 產(chǎn) 周 期 30年 ， 壓 裂 3次 ， 預(yù) 計(jì) 用 水（3～7）×104m3以上。

當(dāng)天然氣開采出來以后，其處理、運(yùn)輸、分銷直到最后被使用等過程都有水消耗，在這過程中非生產(chǎn)用水量相當(dāng)大。如果天然氣用于車輛，就需要被壓縮，這個(gè)過程需要電動(dòng)壓縮機(jī)，而壓縮1加侖汽 油 當(dāng) 量 （GGE）的 天 然 氣 ， 其 用 電 需 要 消 耗 水2.7～3.6lm3。King 和 Webber（2011）研 究 表 明 ， 從生產(chǎn)到消耗總體計(jì)算，車輛使用天然氣消耗水量約為 4.5～11.4lm3/GGE。 為 了 便 于 比 較 ， 列 出 以 下值：車輛使用常規(guī)天然氣時(shí)，其消耗水量約為4～51m3/GGE； 使 用 汽 油 時(shí) 消 耗 水 量 約 為 12～301m3/ GGE；使 用玉 米乙 醇時(shí) ，消 耗水 量約 為 120～1600 m3/GGE。

2.4對(duì)水質(zhì)的影響

在水力壓 裂過程中 CH4或壓裂 液可能污染 飲用水。壓裂液可能在地下從井筒直接滲漏污染飲用水，也可能處理不當(dāng)或因事故導(dǎo)致壓裂液滲漏到地表水體。由于頁(yè)巖氣藏埋藏很深，所以氣藏中的液體不太可能通過縫隙穿過上千米的氣藏蓋層流到地表 飲 用 水 體 。 EPA 對(duì) Pavillion 和 Wyoming 的 氣 田 調(diào)查結(jié)果表明，較淺的頁(yè)巖氣藏有可能出現(xiàn)這種問題， 有些地 方氣藏 與 飲用水 源之間 隔層只 有 120m。對(duì)于較深的氣藏，可能因井筒破損導(dǎo)致污染的發(fā)生，如果固井不好，CH4氣可能從氣藏滲漏到較淺的水體，并溶解于飲用水。

2.5對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的影響

油氣生產(chǎn)是一工業(yè)過程，和其他工業(yè)活動(dòng)一樣，不可避免對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生影響。這個(gè)過程需要?jiǎng)佑弥匦驮O(shè)備，成百上千的卡車運(yùn)輸給當(dāng)?shù)芈访鎺砭薮蟮膲毫?。鉆井和壓裂使用大型設(shè)備還會(huì)產(chǎn)生噪音污染等。

3 降低對(duì)環(huán)境影響的策略和做法

一些很大的頁(yè)巖氣田所在的區(qū)塊以前沒有油氣開發(fā)的經(jīng)歷，這引起兩方面挑戰(zhàn)：管理和公共接受情況。下面列出一些較好的實(shí)施措施，包括通過技術(shù)來降低向空氣中的排放，通過循環(huán)使用返排液減少淡水的使用，降低廢水的處理量。

3.1溫室氣體的排放和當(dāng)?shù)乜諝獾奈廴?/p>

為了防止 CH4泄漏到 空氣，過去 的做法是直 接燃燒，包括將返排液排入坑內(nèi)或罐內(nèi)，收集釋放出的 CH4也直接燃燒。這種做法的一 個(gè)好處 就是燃 燒CH4產(chǎn) 生 的 CO2比 直 接 排 放 CH4可 減 少 90%溫 室 氣體 ； 同 時(shí) ，燃燒 可 大 幅 度 降 低 VOC及 HAP， 有 利于 空 氣 質(zhì) 量 ， 但 同 時(shí) 也 產(chǎn) 生 了 N2O 和 CO 等 有 害物。盡管燃燒能降低一些有害物的釋放，但同時(shí)也損失有價(jià)值的天然氣。最近發(fā)展起來的一項(xiàng)“綠色完井技術(shù)”（REC技術(shù)）可減少天然氣的漏失，該技術(shù)可以在完井和作業(yè)過程中收集分離天然氣。REC技術(shù)裝備輕便，可從返排液中收集天然氣，返排的混合物通過一個(gè)砂體捕捉器，這是一個(gè)三相分離器，可從天然氣中分離出液體天然氣和水，然后天然氣可進(jìn)入商業(yè)管線進(jìn)行分銷。即使天然氣價(jià)格很低，REC技術(shù)的使用也是高效的。

自然資源保護(hù)委員會(huì)估計(jì)，90%天然氣的漏失可以回收。另外，為了在人口稠密地區(qū)的井場(chǎng)進(jìn)一步降低向空氣中排放的影響，可用電力代替內(nèi)燃機(jī)。還有許多途徑可以降低向空氣中排放的影響和避免暴露于粉塵的影響，包括產(chǎn)品替代、工程控制、提高個(gè)人防護(hù)裝備。例如，使用毒性小一些的無硅粉塵支撐劑（陶瓷支撐劑），更改裝備減少粉塵散發(fā)，增加粉塵壓縮與控制措施；減少人員，縮短人員在高濃度粉塵中的暴露時(shí)間；加強(qiáng)培訓(xùn)，使用更高效的呼吸防護(hù)裝備。2012年，美國(guó)國(guó)家職業(yè)健 康 與 安 全 署 及 其 研 究 所 （NIOSH）要 求 縮 短 人 員在高濃度粉塵中的暴露時(shí)間。

3.2水量與水質(zhì)

現(xiàn)場(chǎng)操作者將越來越多的返排液循環(huán)使用，這種做法有兩方面好處，首先減少了淡水的需求，其次是減少了要求處理的污水總量。實(shí)際操作時(shí)，影響循環(huán)使用的水量有多方面因素，包括各氣田的具體地質(zhì)情況、淡水的供應(yīng)情況、外排污水處理的成本情況及污水的數(shù)量與質(zhì)量。用于循環(huán)使用的污水處理工藝很多，簡(jiǎn)單方法有沉淀與過濾，成本較高的方法有反滲透或熱法處理來降低其鹽度或礦物組分。2012年，技術(shù)上也在探索不用水的壓裂，而改用丙烷膠和石英砂壓裂，丙烷膠來源于液體天然氣（NGL）或 原油源 天然 氣 （LPG），壓裂 后， 丙烷膠會(huì)氣化隨天然氣一起產(chǎn)出而重新收集。

3.3對(duì)社區(qū)的影響

在頁(yè)巖氣開發(fā)過程中，對(duì)環(huán)境短期和長(zhǎng)期影響的公共協(xié)商是非常必要的，每個(gè)社區(qū)都有其獨(dú)特性，一個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)議不可能適合所有的情況，有幾種做法可以緩解這方面問題。目前有一個(gè)趨勢(shì)就是“井工廠”的應(yīng)用，即在同一個(gè)井場(chǎng)鉆多口井，這樣可以減少頁(yè)巖氣開發(fā)過程對(duì)周圍環(huán)境的影響。使用 聲 音 屏 障 將 噪 音 污 染 降 低 到 65dB 以 下 。 除 了GHG和空氣污染得到控制外，REC技術(shù)的使用可以不 再 使 用 火 炬 燃 燒 ， 避 免 20ft（1ft=30.5cm）高 火焰帶來的光污染。經(jīng)營(yíng)方與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)還可在多方面達(dá)成協(xié)議，如限定重型卡車通過學(xué)?；蚓用駞^(qū)的時(shí)間。

4 美國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)管控的相關(guān)政策

在頁(yè)巖氣開發(fā)初期，美國(guó)并未對(duì)頁(yè)巖氣采取特殊的環(huán)境監(jiān)管，只需遵循常規(guī)天然氣的相關(guān)要求。適用的法律包括 《美國(guó)聯(lián)邦環(huán)境法》、《清潔水法案》、《安全飲用水法》、《資源保護(hù)和恢復(fù)法》、《清潔空氣法》等。隨著頁(yè)巖氣開采規(guī)模的擴(kuò)大，引起了對(duì)開采帶來的環(huán)境問題的爭(zhēng)論，美國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的環(huán)境監(jiān)管開始趨嚴(yán)，通過修改法律關(guān)閉了著名的“哈里伯頓漏洞”，允許環(huán)境保護(hù)局依據(jù)《安全飲用水法》監(jiān)督頁(yè)巖氣開采活動(dòng)。

4.1聯(lián)邦政府的相關(guān)規(guī)定

國(guó)家內(nèi)政部所屬的陸地管理署 （BLM）建議草擬在公共陸地進(jìn)行油氣生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)定，要求地下水保護(hù)條例中公開水力壓裂所使用的化學(xué)劑成分（2012），規(guī)定要求經(jīng)營(yíng)者在水力壓裂之前提交作業(yè)計(jì)劃，由 BLM根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況來評(píng)估其對(duì)地下水保護(hù)的設(shè)計(jì)、審核其對(duì)地表的預(yù)期影響，批準(zhǔn)提交的管理及返排水的處理。另外，經(jīng)營(yíng)者還要在生產(chǎn)之前、過程之中和最后分別向BLM提供確保井筒完善穩(wěn)定的必要信息。水力壓裂之前，作業(yè)方應(yīng)檢查所用的液體是否符合聯(lián)邦、州和地方法規(guī)的允許；壓裂完成之后，應(yīng)提交壓裂施工總結(jié)報(bào)告，包括施工各環(huán)節(jié)實(shí)施情況和明確所用壓裂液的化學(xué)劑組成。

EPA除了執(zhí)行在 《安全飲用水法》 下的管理?xiàng)l例， 還正在 探索在 《毒性 物質(zhì)控 制法》（TSCA）下加入新的規(guī)定條例的可能性，來規(guī)范水力壓裂液的配 方 （2011）。EPA 也 執(zhí) 行 《清 潔 空 氣 法》 來 管 理壓裂過程對(duì)空氣的污染。2012年4月 17日，EPA公布了新的資源開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和油氣開發(fā)過程中對(duì)向大氣中排放有毒污染物的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中包括了第一個(gè)針對(duì)氣井的水力壓裂的聯(lián)邦空氣標(biāo)準(zhǔn)，以及對(duì)目前在聯(lián)邦層面上還沒有形成規(guī)定的油氣工業(yè)其他的 污 染 源 的 要 求 。 這 些 規(guī) 定 要 求 ， 在 2015年 1月 1日前，所有的天然氣井均可使用火炬和REC技術(shù)來減 少 向 大 氣 中 排 放 CH4， 而 在 此 之 后 ， 只 能 使 用REC技術(shù)。這些規(guī)定的實(shí)施，有望使水力壓裂的氣井減少向大氣中排放VOC約95%，同時(shí)減少天燃?xì)夤?業(yè) 總 VOC、HAP 和 CH4向 大 氣 中 排放量約 10%。

4.2各州的相關(guān)規(guī)定

EPA沒有強(qiáng)行規(guī)定要求頁(yè)巖氣開發(fā)者公開其水力壓裂液的化學(xué)成分，但各州鼓勵(lì)或要求其公開。2010年，Wyoming州第一個(gè)要求各公司公開水力壓裂液的化學(xué)成分，但這個(gè)要求不包括其商業(yè)及行業(yè)秘密。由于有這個(gè)豁免，相關(guān)技術(shù)公司列出了 150種 不 同 的 化 學(xué) 劑 要 求 受 保 護(hù) 不 公 開 （2012）。 隨后，州法律試圖保護(hù)這些商業(yè)秘密，同時(shí)增加其他內(nèi) 容 的 公 開 。Texas州 要 求 公 開 的 法 律 于 2012 年 2月1日生效，要求公開的內(nèi)容在政府壓裂網(wǎng)站上展示，內(nèi)容包括用水總量、化學(xué)添加劑等。另外，至少還有4個(gè)州也要求相關(guān)公司在政府壓裂網(wǎng)站上公開，其他州也鼓勵(lì)這種做法。

Colorado 州 要 求 公 開 的 法 律 最 嚴(yán) 厲 ， 要 求 列 出所有的化學(xué)劑及使用濃度，為了保護(hù)商業(yè)秘密，采取了只列出使用化學(xué)劑的化學(xué)劑組分及濃度，而不列出壓裂液配方，這樣就可以不泄漏其產(chǎn)品中特殊的 化 學(xué) 劑 及 使 用 量 。 Pennsylvania 州 就 有 規(guī) 定 限 制生產(chǎn)過程中排出水的總固體溶解量，防止在采取回注地層處理這些水時(shí)，滲漏到地表水體。Texas州執(zhí) 行 所 有 油 氣 井 結(jié) 構(gòu) 的 管 理 規(guī) 定 。 Pennsylvania 州由于水力壓裂發(fā)展迅速，規(guī)定所有的鉆井必須執(zhí)行更加嚴(yán)格的井結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，要求有套壓測(cè)試、套管外環(huán) 壓 最 低 值 、 季 度 檢 查 和 年 度 報(bào) 告 。 Pennsylvania州要求還包括對(duì)已報(bào)告的天然氣向地表水體運(yùn)移情況要進(jìn)行跟蹤分析。另外，鉆井公司被要求提交計(jì)劃以確保使用的套管和水泥符合要求。因存在一些不確定因素或公眾的反對(duì)，以及水力壓裂對(duì)健康的潛在影響，有幾個(gè)州采取暫緩或中止程序，2010年，NewYork 州就啟動(dòng)了暫緩程序，雖然已制定了嚴(yán) 格 的 頁(yè) 巖 氣 開 發(fā) 的 管 理 規(guī) 定 。 2011 年 3 月 ，Maryland 州 也 啟 動(dòng) 了 實(shí) 際 上 2 年 的 暫 緩 程 序 ， 以 容出時(shí)間完成對(duì)水力壓裂的研究。

4.3地方的相關(guān)規(guī)定

NewYork 州 和 Pennsylvania 州 及 其 他 州 的 有 些地方政府，通過地方條文禁止實(shí)施水力壓裂工藝。NewYork 州的聯(lián) 邦高級(jí) 法院也 多次確 立禁止 條例。Pennsylvania 州 的 地 方 政 府 以 前 是 通 過 噪 音 標(biāo) 準(zhǔn) 和其他規(guī)定來限制實(shí)施水力壓裂工藝，現(xiàn)在有了一個(gè)新的州法 律 代 替 了 以 前 的 規(guī) 定 ， 并 于 2012年 4月14日生效。有些城市沒有限制頁(yè)巖氣的開發(fā)，但也要求 盡 量 減 少 對(duì) 健 康 和 環(huán) 境 的 影 響 ， 如 FortWorth 、Southlake 和 Texas 要 求 所 有 天 然 氣 井 使 用 REC技術(shù)。

4.4DOE的能源部長(zhǎng)咨詢部的建議

美 國(guó) DOE 的能源部 長(zhǎng) 咨 詢 部 （SEAB）下 屬 的頁(yè) 巖 氣 開 發(fā) 分 會(huì) ， 在 其 2011年 11月 18日 發(fā) 布 的 最后報(bào)告中給出許多有關(guān)頁(yè)巖氣開發(fā)建議，要求立即執(zhí)行的建議包括：召集聯(lián)邦各部門之間在數(shù)據(jù)采集和頁(yè)巖氣開發(fā)對(duì)環(huán)境潛在的影響相關(guān)政策制定等方面進(jìn)行溝通與協(xié)調(diào)；優(yōu)先的采集數(shù)據(jù)包括收集向大氣中泄漏數(shù)據(jù)，分析頁(yè)巖氣的 GHG足跡；調(diào)查天然氣向地表水體運(yùn)移的可能性。該分會(huì)也建議降低頁(yè)巖氣開發(fā)對(duì)環(huán)境的潛在影響所采取的步驟，包括禁止在水力壓裂液中使用柴油，公開壓裂液中的化學(xué)劑成分，使用可靠的技術(shù)減少向大氣中排放，還包括提高頁(yè)巖氣開發(fā)相關(guān)信息的公共透明度。

5 結(jié)論

我 國(guó) 頁(yè) 巖 氣 開 發(fā) 已 經(jīng) 啟 動(dòng) ， 預(yù) 計(jì) 2015 年 以前，形成 規(guī) 模 產(chǎn) 量 ， 至 2020 年 有 望 實(shí) 現(xiàn) 規(guī) 模 開 發(fā)利用。但這項(xiàng)資源的開發(fā)對(duì)環(huán)境有著潛在的風(fēng)險(xiǎn)，包括在完井和生產(chǎn)過程中有溫室效應(yīng)氣體排放，影響當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量；水力壓裂會(huì)產(chǎn)生返排液；返排液的回注不當(dāng)可誘導(dǎo)地震，一些設(shè)計(jì)和完井不善的井可能泄漏液體，以及返排水處理不當(dāng)?shù)龋瑫?huì)影響地表水的水質(zhì)；頁(yè)巖氣開發(fā)過程也給社區(qū)帶來噪音和光的污染。盡管美國(guó)經(jīng)歷了長(zhǎng)期的頁(yè)巖氣開發(fā)過程，但對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)評(píng)估還正在進(jìn)行之中。我國(guó)在發(fā)展頁(yè)巖氣開發(fā)技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)兩方面工作，一是加強(qiáng)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，二是發(fā)展相關(guān)技術(shù)降低對(duì)環(huán)境的影響，重點(diǎn)包括：REC技術(shù)，以減少向大氣中的排放；返排液的循環(huán)利用技術(shù)，可減少淡水的使用量，降低廢水的處理成本；井工廠技術(shù)，降低占地面積，同時(shí)對(duì)地下水進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，以確保頁(yè)巖氣開發(fā)的環(huán)境保護(hù)。

[1] CHEN Shangbinl,ZHU Yanmin,WANG Hongyan,et al. ResearchstatusandtrendsofshalegasinChina[J].ActaPetroleiSinica,2010,31(4):689-694.

[2]ClarkC,BurnhamA,HartoC,etal.HydraulicFracturingandShaleGasProduction:Technology,Impacts,andPolicy（R）.U.S.EnvironmentalScience Division,ArgonneNationalLaboratory,2012.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.013

2013-07-18）

仲如冰，高級(jí)工程師，2002年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué) （油氣 田 開 發(fā) 專 業(yè)）， 從 事 油 氣 開 發(fā) 的 HSE 管 理 與 規(guī) 劃 研 究 ， E-mail：greensky1123@163.com， 地 址 ： 山 東 省 東 營(yíng) 市 西 三 路 306 號(hào) 勝 利 油田采油工藝研究院，257000。