國外頁巖氣勘探開發(fā)環(huán)境監(jiān)管給我國的借鑒

■ 毛成棟/張成龍/周 鑫/汪恩滿

（1.中國國土資源經(jīng)濟研究院，北京 101149；2.中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，保定 071051）

國外頁巖氣勘探開發(fā)環(huán)境監(jiān)管給我國的借鑒

■ 毛成棟1/張成龍2/周 鑫1/汪恩滿1

（1.中國國土資源經(jīng)濟研究院，北京 101149；2.中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，保定 071051）

頁巖氣現(xiàn)在成為世界油氣勘探領(lǐng)域的新熱點，并隨著美國頁巖氣開發(fā)的突破，引發(fā)了世界對頁巖氣勘探開發(fā)的廣泛關(guān)注。但由頁巖氣的開發(fā)所伴隨而來的環(huán)境問題也不容忽視，淡水資源的大量消耗、壓裂液對環(huán)境的潛在危險以及頻繁壓裂可能引發(fā)鄰近地區(qū)地震等。國外對頁巖氣的環(huán)境監(jiān)管已較為完善，通過對比借鑒國外頁巖氣環(huán)境監(jiān)管法規(guī)政策，提出完善我國頁巖氣環(huán)境監(jiān)管建議：堅持開發(fā)與生態(tài)保護并重原則，推進頁巖氣環(huán)境影響評價制度體系建設(shè)，構(gòu)建頁巖氣開采環(huán)境保證金制度，完善頁巖氣環(huán)境監(jiān)管的法律法規(guī)。

頁巖氣；勘探開發(fā)；環(huán)境監(jiān)管；法律法規(guī)；國外；借鑒

0 引言

頁巖氣是指以吸附和（或）游離狀態(tài)賦存于頁巖

及其基質(zhì)孔隙或裂縫中，具有商業(yè)價值的生物成因和(或)熱解成因的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，具有自生自儲、分布廣、埋藏淺、生產(chǎn)周期長等特點。頁巖氣由于自身的清潔性、應(yīng)用廣泛性逐漸成為世界油氣勘探領(lǐng)域的新熱點。但由頁巖氣的開發(fā)所伴隨而來的環(huán)境問題也不容忽視，頁巖氣勘探開發(fā)的作業(yè)往往使地表徑流、地下水以及土壤質(zhì)量面臨很高的環(huán)境風(fēng)險。2014年兩會中，全國政協(xié)委員孫安民曾提議：“加強對頁巖氣勘探開發(fā)的環(huán)境監(jiān)管。相關(guān)部門應(yīng)承擔頁巖氣勘探開發(fā)的環(huán)境監(jiān)管責任，對頁巖氣發(fā)展規(guī)劃進行戰(zhàn)略環(huán)評……務(wù)必要使頁巖氣的開采活動建立在公眾廣泛接受和環(huán)境承載能力可承受的基礎(chǔ)上?！币虼?，通過梳理國內(nèi)外頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀，了解各類相關(guān)的環(huán)境監(jiān)管法規(guī)政策，對我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展可提供一定的借鑒。

1 頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀

1.1 國外頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀

美國是最早進行頁巖氣勘探生產(chǎn)和開發(fā)研究的國家，也是現(xiàn)今頁巖氣商業(yè)化開發(fā)最成功的國家。美國頁巖氣開發(fā)的成功并不是一蹴而就的，20世紀70年代之前一直處于探索起步階段。1977年，隨著美國能源部(DOE)、美國能源研究開發(fā)署(ERDA)、美國國家地質(zhì)調(diào)查局（U SGS）等為首的組織和機構(gòu)發(fā)起的頁巖氣研究與東部頁巖氣工程開發(fā)項目(EGSP) 的實施，總結(jié)提煉出一系列重要的頁巖氣科研成果，從而帶動美國頁巖氣產(chǎn)量的大幅度增加，正式邁入頁巖氣規(guī)?；l(fā)展階段，在70年代末年產(chǎn)量約1.96×109m3。進入21世紀以來，美國頁巖氣勘探和研究迅速向其他地區(qū)擴展，頁巖氣產(chǎn)量處于快速發(fā)展階段，截至2012年末，頁巖氣產(chǎn)量達到了2.762×1011m3。參見圖1。

加拿大緊隨美國之后，正在加快國內(nèi)頁巖氣商業(yè)性開發(fā)步伐。在不列顛哥倫比亞省已超過22個頁巖氣試驗區(qū)獲得批準，初步形成了年產(chǎn)量7.5×108m3的能力；在艾伯塔省，2002年就已開始進行頁巖氣勘探開發(fā)探索，截至2012年，日產(chǎn)量已超過1×106m3。

國外其他國家對頁巖氣開發(fā)持謹慎穩(wěn)健的態(tài)度。澳大利亞盡管頁巖氣資源十分豐富，但對其勘探活動仍處于起步階段，多數(shù)活動局限在庫珀盆地、卡寧盆地以及珀斯盆地等地區(qū)。歐洲多數(shù)國家的頁巖氣勘探仍處于理論探索階段，只有波蘭、烏克蘭、英國等少數(shù)幾國開始嘗試頁巖氣開采試驗等勘探開發(fā)工作。

1.2 我國頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀

我國頁巖氣資源十分豐富，據(jù)美國能源署（EIA）評估，我國的頁巖氣技術(shù)可采資源量為36萬億立方米，超過美國排名世界第一；另據(jù)國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心在2012年發(fā)布的《全國頁巖氣資源潛力調(diào)查評價及有利區(qū)優(yōu)選成果》，全國頁巖氣可采資源潛力為25.08萬億立方米（不含青藏區(qū)）。

我國對頁巖氣的勘探開發(fā)起步較晚，2009年8月，于重慶市綦江縣正式啟動了首個頁巖氣資源勘查項目。雖然我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)起步較晚，但受益于一系列扶持政策和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的陸續(xù)出臺，呈跳躍式發(fā)展趨勢。2011年12月，經(jīng)國務(wù)院批準，頁巖氣被列為我國第172個獨立礦種；2012年3月，《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011-2015年)》出臺，提出在2015年頁巖氣產(chǎn)量為65億立方米，力爭2020年產(chǎn)量達到600-1000億立方米。截至2013年底，我國累計完成頁巖氣鉆井水285口，年產(chǎn)量達2×108m3，同比增長700%以上。

目前我國已進行兩輪頁巖氣探礦權(quán)招標，頁巖氣的開采不但吸引三大傳統(tǒng)石油公司關(guān)注，更引起華電、國電在內(nèi)的電力集團、地方國企及部分民營企業(yè)的濃厚興趣。我國頁巖氣行業(yè)發(fā)展形勢正處于大有可為的黃金階段。

2 頁巖氣勘探開發(fā)伴隨的環(huán)境問題

頁巖氣儲層除少數(shù)位于裂縫發(fā)育帶可能具有較高的自然產(chǎn)能外，其總體基質(zhì)孔隙度及滲透率是非常低的，一般頁巖氣藏均需人工壓裂改造之后方能具商業(yè)價值。水力壓裂是美國頁巖氣井最主要的增產(chǎn)措施，該項技術(shù)是通過地面高壓泵組將液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中，在地層中形成深穿透、高導(dǎo)流能力的裂縫，使原來沒有工業(yè)價值的氣田具有一定的產(chǎn)能。

圖1 21世紀以來美國天然氣和頁巖氣產(chǎn)量趨勢圖

水力壓裂技術(shù)雖然對頁巖氣開發(fā)增產(chǎn)效果顯著，但在環(huán)境破壞方面上的“貢獻”同樣不小。

2.1 淡水資源的大量消耗

在美國，采用水力壓裂法的頁巖氣開采是耗水量最多的行業(yè)之一，每次液壓破碎至少需要數(shù)百噸的淡水。即使對于日產(chǎn)量低于1萬立方米的單井而言，每口井的平均壓裂用水也會達到2-4萬立方米。頁巖氣井的壽命十分短暫，一般2-3年產(chǎn)量就會下降80%-95%，因此要不斷打鉆新井用以維持頁巖氣田的生產(chǎn)量。美國H ay n esv ille頁巖氣藏每年需要新鉆總井數(shù)1/3規(guī)模數(shù)量的氣井，由此可知一個頁巖氣田巨大的用水量。如果頁巖氣區(qū)位于城市周邊或人口稠密處，則對當?shù)鼐用竦纳钍且粋€沉重的負擔。

2.2 壓裂液的潛在危險

壓裂液是水力壓裂必備的化學(xué)添加劑，通常情況下，作為壓裂液的核心化學(xué)成份有596種之多，除去近95%以上的水，還有5.24%的砂子、0.05%的抗菌劑、0.05%的降阻劑、0.03%的鹽酸以及0.01%的防垢劑。這些被注入頁巖地層中的壓裂液會隨著時間推移融入到地下水以及蓄水層中，這一問題已在美國多個頁巖氣開采區(qū)出現(xiàn)。

壓裂液不僅對地下水有潛在的危險，對地表水也有一定的安全隱患。頁巖氣在水力壓裂開采完成后，需要對壓裂液進行返排，由此形成的壓裂返排液中包含了化學(xué)添加劑、石油烴類、高濃度鹽類等主要污染物，這是普遍認為最難處理的一類工業(yè)污水。若不經(jīng)任何處理排放返排液，則會破壞地表水環(huán)境；若在其排放前進行廢水處理或回收利用，則提出了較高的技術(shù)要求和資金投入，增大頁巖氣開發(fā)成本。

2.3 壓裂頻繁引發(fā)地震

在采用水力壓裂法開采頁巖氣的過程中，小規(guī)模注入液體可能會導(dǎo)致地震。在美國阿肯色州頁巖氣采區(qū)3級以下強度的地震一年內(nèi)發(fā)生了近千起，而在地質(zhì)條件更為不穩(wěn)定的地區(qū)甚至?xí)l(fā)生3級以上強度的地震活動。這些頻繁的小震引起了當?shù)鼐用竦捏@恐與不滿，導(dǎo)致了大量集體訴訟案件的出現(xiàn)。德克薩斯州南部的鵝溪油田、加利福尼亞州的威爾明頓油田等也曾因開采及注水引起鄰近地區(qū)不同程度的地表破裂和地震活動。我國華北任丘油田、山東勝利油田等也曾有過注水開采誘發(fā)地震的現(xiàn)象，在四川自貢地區(qū)曾對天然氣采空廢井“家33井”人為加壓注水，周邊地震活動相應(yīng)出現(xiàn)了明顯增強的異?，F(xiàn)象，甚至先后出現(xiàn)4.4、4.2級地震。

3 頁巖氣勘探開發(fā)相關(guān)的環(huán)境監(jiān)管法規(guī)

3.1 美國頁巖氣勘探開發(fā)相關(guān)的環(huán)境監(jiān)管法規(guī)

1969年1月28日發(fā)生的圣巴巴拉石油泄漏事件是引起美國大規(guī)模環(huán)境立法的催化劑。從1969年開始，國會通過了一系列的環(huán)境立法，包括《國家環(huán)境政策法》（1969年）、《沿海綜合管理法》（1972年）、《安全飲用水法》（1974年）、《潔凈空氣和潔凈水法》（1977年）等等，同時每隔數(shù)年對法律法規(guī)進行相應(yīng)的修改，以便更全面地確保公眾身體健康。針對于頁巖氣開發(fā)，《安全飲用水法》管理著頁巖氣生產(chǎn)活動中的液體地下注入；《潔凈空氣和潔凈水法》管理著頁巖氣生產(chǎn)活動中的污水以及生產(chǎn)基地雨水的地表排放。

聯(lián)邦層面的“通用型”環(huán)境法規(guī)不一定適用每個州的具體情況，各州在聯(lián)邦監(jiān)督下執(zhí)行各自適用的環(huán)境標準，一旦州標準被國家環(huán)境保護局所批準，則州政府具有優(yōu)先管轄權(quán)。各州對頁巖氣開發(fā)所有過程具有廣泛的監(jiān)督、審批和強制執(zhí)行的權(quán)力，涉及氣井鉆探和壓裂、生產(chǎn)操作、廢棄物的管理和排放以及氣井的廢棄等，比如阿肯色州要求公開披露水力壓裂液體的化學(xué)成分；賓夕法尼亞州要求企業(yè)必須通過更換或恢復(fù)水源供應(yīng)來對所破壞的水源進行賠償?shù)取?/p>

3.2 加拿大頁巖氣勘探開發(fā)相關(guān)的環(huán)境監(jiān)管法規(guī)

2011年9月8日，加拿大石油生產(chǎn)商協(xié)會(CA PP)宣布《頁巖氣開發(fā)水力壓裂技術(shù)指導(dǎo)》（以下簡稱《指導(dǎo)》）。《指導(dǎo)》的原則強調(diào)水資源管理和增強水和液體使用的信息披露，尤其突出其5大特點：通過合理的鉆井孔施工管理對地表和地下水資源的質(zhì)量和數(shù)量進行保護；盡量使用新鮮水替代物以及循環(huán)水回收利用；測量和公布水資源利用情況，減少對環(huán)境的影響；支持環(huán)保型壓裂液體添加劑的開發(fā)；支持公布壓裂液體添加劑的成份。

魁北克省出于環(huán)境保護的考慮，于2011年暫停大部分新的天然氣開發(fā)項目；不列顛哥倫比亞省雖然沒有出臺嚴厲的政策，但對新勘探的頁巖氣區(qū)塊采取審慎開發(fā)的態(tài)度。

3.3 其他國家頁巖氣勘探開發(fā)相關(guān)的環(huán)境監(jiān)管法規(guī)

以注重環(huán)保聞名的歐洲各國則對頁巖氣開發(fā)表現(xiàn)出拒絕的姿態(tài)，在歐洲議會以及各國議會討論中，歐洲多國明確表示禁止水力壓裂技術(shù)在國內(nèi)推廣使用。

法國出于安全考慮通過一項法律，成為世界上唯一一個立法禁止開采頁巖氣的國家?？偨y(tǒng)奧朗德在2012年度的環(huán)境會議上宣布，在他的5年任期內(nèi)，法國仍將禁止開采頁巖氣。

德國明確表態(tài)暫停國內(nèi)頁巖氣生產(chǎn)，并計劃制定關(guān)于水力壓裂關(guān)鍵技術(shù)管理的規(guī)定。

英國議會雖然支持國內(nèi)頁巖氣開采，取消了對頁巖氣開采中水力壓裂法的禁令，但附加了更為嚴格的監(jiān)督條款。

4 完善我國頁巖氣環(huán)境監(jiān)管的建議

頁巖氣規(guī)模化發(fā)展會伴隨著一系列的環(huán)境風(fēng)險，而環(huán)境一旦被破壞，其治理成本將遠遠超過資源開采的收益。因此應(yīng)借鑒國外頁巖氣環(huán)境監(jiān)管制度，完善我國頁巖氣環(huán)境監(jiān)管體系，堅持頁巖氣開發(fā)與生態(tài)保護并重原則，穩(wěn)妥推進頁巖氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

4.1 推進頁巖氣環(huán)境影響評價制度體系建設(shè)

頁巖氣環(huán)境影響評價制度體系是指在頁巖氣勘探開采區(qū)域內(nèi)，對環(huán)境影響范圍、評價內(nèi)容、審批程序、法律后果等一系列規(guī)章制度的總稱。其宗旨是為了實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，預(yù)防因頁巖氣勘探開采對環(huán)境造成不良的影響。對涉及頁巖氣開采現(xiàn)場的壓裂、固井、套管、廢水處理及排放、井場修復(fù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行嚴格監(jiān)督，對井場環(huán)境有重大影響的作業(yè)均應(yīng)向當?shù)貒?、環(huán)境主管部門提供詳細的環(huán)境評估報告，并及時向當?shù)鼐用窆_相應(yīng)信息，鼓勵公眾參與監(jiān)督。

4.2 構(gòu)建頁巖氣開采環(huán)境治理保證金制度

為實現(xiàn)頁巖氣開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展，應(yīng)盡早構(gòu)建頁巖氣開采環(huán)境治理保證金制度，堅持“誰污染、誰治理”的原則，要求頁巖氣開采企業(yè)向國土資源主管部門繳納環(huán)境治理保證金。環(huán)境治理保證金歸屬頁巖氣采礦權(quán)人所有，國土資源部門代管存入銀行專戶，利息轉(zhuǎn)入本金，實行專項管理，并在環(huán)境治理過程中逐步返還。當環(huán)境治理完成并驗收合格后，本金及利息全部返還。環(huán)境治理保證金不等于資源補償費，相當于礦業(yè)權(quán)人責任的抵押，提高了頁巖氣開采的門檻，保證了環(huán)境治理的順利實施。

4.3 完善頁巖氣環(huán)境監(jiān)管的法律法規(guī)

針對頁巖氣開發(fā)利用中的環(huán)境風(fēng)險進行專門立法，構(gòu)建針對性制度。包括對作為頁巖氣開發(fā)核心技術(shù)的水力壓裂法進行專門立法，制定土壤、水源、植被、空氣等各項環(huán)境指標標準，定期動態(tài)調(diào)整廢水排放以及有害氣體排放的最低標準，嚴格規(guī)范壓裂液組成的各種成分含量，對頁巖氣套管、固井、輸送管道等材料和成分進行專門規(guī)范，構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測和突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案等的專門立法。

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Som e References Drawn from Foreign Countries in Environm ental Regu lation in relation to Shale Gas Exp loration and Developm ent

MAO Chengdong1, ZHANG Chenglong2, ZHOU Xin1, WANG Enman1
(1. Chinese Academy of Land and Resource Economics, Beijing 101149; 2. Center for Hydrogeology and Environmental Geology Survey, CGS, Baoding 071051)

Shale gas is becoming a new hot spot of the world's oil and gas exploration areas. As the U.S. shale gas development breakthrough, shale gas exploration and development has attracted extensive attention worldw ide. However, w ith the development of shale gas, environmental problems are the issues that we cannot ignore. At the same time, too much consumption of water resources, potential dangers of fracturing fluid to the environment, and the frequent fracturing can lead to the earthquake of neighboring districts. This paper points out that more comprehensive environmental regulation of shale gas in foreign countries has been established. Therefore, we should draw lessons from environmental regulation laws and policies pertaining to shale gas of foreign countries by comparison. On this basis, we should improve our environmental regulation of shale gas in China. In maintaining a comm itment to pay equal attention to development and ecological protection, we should promote the construction of environmental impact assessment system of shale gas, and build margin system on environmental management.

shale gas; exp loration and development; environmental regulation; laws and regulations; abroad; reference

F062.1 ；F407.1

C

1672-6995（2014）11-0053-04

2014-05-05；

2014-05-22

毛成棟（1984-），男，山東省梁山縣人，中國國土資源經(jīng)濟研究院助理研究員，工學(xué)碩士，主要從事產(chǎn)業(yè)政策研究。