基于頁(yè)巖氣開(kāi)采的環(huán)境影響因素探析

薛鯤(河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院 河南省 鄭州市 450052)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源成為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源，引起世界各國(guó)的重視。而隨著能源的的開(kāi)采和利用，世界各國(guó)都面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)，開(kāi)發(fā)新能源成為國(guó)家發(fā)展面臨的新課題。頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)熱潮順應(yīng)了全球能源發(fā)展的趨勢(shì)。隨著頁(yè)巖氣的開(kāi)采和利用，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，尤其是水力壓裂法在也頁(yè)巖氣開(kāi)采中的使用。

一、頁(yè)巖氣開(kāi)采的現(xiàn)狀

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各國(guó)都面臨著能源短缺的危機(jī)。美國(guó)是頁(yè)巖氣開(kāi)采最成功的國(guó)家。頁(yè)巖氣的早期開(kāi)采工作緩慢，但是隨著能源需求的日益增長(zhǎng)，頁(yè)巖開(kāi)采的技術(shù)的不斷進(jìn)步，加之政府相關(guān)扶植政策的出臺(tái)，頁(yè)巖氣開(kāi)采發(fā)展迅速，頁(yè)巖氣的產(chǎn)量也迅速的攀升。2004年，美國(guó)頁(yè)巖氣井僅有2900口，2007年暴增至41726口，到2009年，頁(yè)巖氣生產(chǎn)井?dāng)?shù)達(dá)到了98590口。而且，這種增長(zhǎng)勢(shì)頭還在繼續(xù)保持，2011年僅新建頁(yè)巖油氣井?dāng)?shù)就達(dá)到了10173口。2013年美國(guó)頁(yè)巖氣總產(chǎn)量已超過(guò)2000億立方米，已占該國(guó)天然氣總產(chǎn)量的1/3，2015年可能達(dá)到2800億立方米。對(duì)于頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)，可以降低國(guó)家對(duì)石油等能源的需求，減少石油能源的進(jìn)口，進(jìn)而可以降低國(guó)家的對(duì)外依存度。中國(guó)頁(yè)巖氣的儲(chǔ)量為30萬(wàn)億～100萬(wàn)億立方米，中國(guó)的南方地區(qū)和西北地區(qū)的盆地開(kāi)采頁(yè)巖氣最為有利，開(kāi)采資源約為26萬(wàn)億立方米，中國(guó)的許多盆地具有頁(yè)巖氣儲(chǔ)藏的條件，因此頁(yè)巖氣具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力。而我國(guó)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量豐富，卻沒(méi)有得到應(yīng)有的商業(yè)開(kāi)發(fā)。資源的開(kāi)采是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求下的重要工作，因此需要重視頁(yè)巖氣的開(kāi)采工作。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)公司需要勘探中國(guó)的地形，借鑒美國(guó)的頁(yè)巖氣開(kāi)采的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，從而不斷提高我國(guó)頁(yè)巖氣的開(kāi)采技術(shù)水平。

二、頁(yè)巖氣開(kāi)采的環(huán)境影響因素

隨著能源的需求不斷增加，能源的開(kāi)采和使用量也逐漸的增大，能源可以滿足人們的生產(chǎn)和生活的需要，給人們帶來(lái)便利。但是能源的開(kāi)采往往會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響，這種影響可以是直接的，也可以是潛在的。而頁(yè)巖氣的開(kāi)采在解決我國(guó)能源短缺的現(xiàn)狀的同時(shí)，也會(huì)但來(lái)環(huán)境問(wèn)題。

1.對(duì)大氣的污染

頁(yè)巖氣的主要成分甲烷，頁(yè)巖氣的燃燒后可以帶來(lái)溫室效應(yīng)。研究資料顯示，同質(zhì)量的甲烷燃燒后帶來(lái)的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于二氧化碳的燃燒產(chǎn)生的熱量。甲烷是一種溫室氣體，頁(yè)巖氣的開(kāi)采中容易發(fā)生泄漏，大量的甲烷氣體釋放到空氣中就會(huì)加速全球的變暖，在頁(yè)巖氣的開(kāi)采中設(shè)備的泄漏、水利壓裂過(guò)程等都會(huì)產(chǎn)生頁(yè)巖氣的泄漏。頁(yè)巖氣的開(kāi)采管道需要穿過(guò)水層才可以進(jìn)入到地下更深的頁(yè)巖層，如果出現(xiàn)管道破裂或者操作不當(dāng)，都會(huì)導(dǎo)致甲烷氣體泄漏到含水層中。在水力壓裂過(guò)程中需要打開(kāi)新裂縫連接天然氣存在的裂縫，這樣甲烷可能會(huì)溶解在廢水中而內(nèi)釋放到大氣中。頁(yè)巖氣的燃燒可以產(chǎn)生氮氧化物、碳?xì)浠衔?、VOCS等氣體，當(dāng)濃度達(dá)到一定程度，就會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，另外在鉆機(jī)、壓縮機(jī)以及其他的機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中，也會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物和碳?xì)浠衔?，這樣就會(huì)加劇了光化學(xué)煙霧。頁(yè)巖氣在開(kāi)采中，注水時(shí)需要柴油提供動(dòng)力，而柴油在燃燒中通常會(huì)產(chǎn)生苯系物、氮氧化物以及顆粒粉塵，這些都會(huì)污染到大氣。

2.污染地下水

通常油服企業(yè)將水力壓裂使用的壓裂液中的化學(xué)添加劑作為商業(yè)機(jī)密不對(duì)外披露，而這些化學(xué)添加劑極有可能造成地下水污染。在頁(yè)巖氣的開(kāi)采中，化學(xué)物質(zhì)可以在水力壓裂過(guò)程中沿裂縫從地下慢慢向地表滲透，或者是由于各種原因?qū)е鹿艿榔屏?，引起化學(xué)物質(zhì)泄露，從而造成地下和地表水體污染。水力壓裂完成后，壓裂液就會(huì)回流到地面上，然而這些壓裂液中可能含有放射性物質(zhì)會(huì)污染施工現(xiàn)場(chǎng)，之后滲入到地下污染地下水。天然氣開(kāi)采公司認(rèn)為成開(kāi)采活動(dòng)并沒(méi)有污染地下水，他們認(rèn)為開(kāi)采過(guò)程不會(huì)讓化學(xué)物質(zhì)滲流到地下水層中，而美國(guó)環(huán)保局研究表明，不管是頁(yè)巖氣的開(kāi)采技術(shù)問(wèn)題，還是開(kāi)采的操作失誤問(wèn)題都會(huì)影響造成地下水的污染。而地下水的含水層的污染是永久的，不可恢復(fù)，因此在頁(yè)巖氣的開(kāi)中需要注意水污染的問(wèn)題。

3.大量的耗費(fèi)水資源

在頁(yè)巖氣的開(kāi)采中，經(jīng)常使用水力壓裂技術(shù)。壓裂液中主要由高壓水、砂、化學(xué)添加劑組成。其中水和砂占有大量的比例。因此在頁(yè)巖氣的開(kāi)采中需要大量的用水。根據(jù)美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，壓裂一口頁(yè)巖氣井需要4～5萬(wàn)加侖的水，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)水力壓裂井的用水。頁(yè)巖氣井的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)耗費(fèi)大量的地表水和地下水，這樣就會(huì)影響到城市工業(yè)和居民用水、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的用水等。頁(yè)巖氣開(kāi)采行業(yè)試圖采取措施減少鉆探和水力壓裂中的水的使用，通常是采用重復(fù)使用水資源，這樣就會(huì)相對(duì)的減少水資源的利用。

三、減少頁(yè)巖氣開(kāi)采污染的措施

在頁(yè)巖氣開(kāi)采中需要大量的水資源，因此我國(guó)應(yīng)該引進(jìn)先進(jìn)頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)，力求做到節(jié)約水資源的效果。同時(shí)我國(guó)應(yīng)該借鑒先進(jìn)的水資源管理理念和環(huán)境保護(hù)技術(shù)，避免造成水資源的浪費(fèi)。需要加強(qiáng)頁(yè)巖氣的開(kāi)采勘探和環(huán)境影響評(píng)估工作，減少頁(yè)巖氣燃燒對(duì)大氣的污染。對(duì)于頁(yè)巖氣開(kāi)采中產(chǎn)生的回流水，需要引進(jìn)和研發(fā)回流水的處理技術(shù)，禁止直接排入河流、湖泊中。在頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)中需要引進(jìn)新的技術(shù)設(shè)備，鋪設(shè)大量的集氣管線，防止頁(yè)巖氣開(kāi)采中發(fā)生泄漏。

結(jié)語(yǔ)

頁(yè)巖氣作為一種高效清潔的能源，受到世界各國(guó)的廣泛的關(guān)注。頁(yè)巖氣成為重要的戰(zhàn)略能源，各國(guó)逐漸興起開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的熱潮，這樣可以大大的緩解能源危機(jī)，降低國(guó)家的對(duì)外依存度。我國(guó)在頁(yè)巖氣資源的開(kāi)采和利用中，需要重視頁(yè)巖氣開(kāi)采中的環(huán)境問(wèn)題，研發(fā)頁(yè)巖氣的開(kāi)采技術(shù)，以及引進(jìn)先進(jìn)的頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)和設(shè)備，避免造成環(huán)境污染。

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