頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及保護(hù)建議

雷　鳴　董金濤　東北石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及保護(hù)建議

雷鳴董金濤
東北石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)主要采用水平井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)，其開(kāi)發(fā)過(guò)程不僅會(huì)消耗大量的水資源，還可能引起地表水、地下水的污染；同時(shí)鉆井平臺(tái)會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞；工業(yè)廢氣的泄漏會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成污染。對(duì)開(kāi)發(fā)所帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，要加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管，充分落實(shí)相關(guān)方責(zé)任，加強(qiáng)公眾參與管理。在環(huán)境執(zhí)法、開(kāi)發(fā)技術(shù)、責(zé)任落實(shí)和社會(huì)公眾等方面設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)則，降低頁(yè)巖開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境的影響，有助于頁(yè)巖氣能源的可持續(xù)發(fā)展。

頁(yè)巖氣；資源開(kāi)發(fā)；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；環(huán)境保護(hù)

目前頁(yè)巖氣資源的快速發(fā)展已經(jīng)對(duì)我國(guó)的能源市場(chǎng)產(chǎn)生了重要影響，不但降低了能源的價(jià)格，還減少了二氧化碳的排放量，同時(shí)也減少對(duì)煤炭和石油的依賴，從而引發(fā)了一場(chǎng)行之有效的低碳能源革命。由于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)會(huì)伴隨著一系列環(huán)境污染問(wèn)題的產(chǎn)生，帶來(lái)社會(huì)負(fù)面效應(yīng)，從而引起社會(huì)公眾的強(qiáng)烈反應(yīng)，可能帶來(lái)一些地區(qū)生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的停頓，所以選擇可靠有效的開(kāi)發(fā)方式并配合環(huán)境管理策略成為備受關(guān)注的問(wèn)題。

1　頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程

頁(yè)巖氣資源是大量的天然氣被困在頁(yè)巖地層沉積巖形成的沉積淤泥中，隨著時(shí)間的推移，這部分被困在泥質(zhì)烴源巖中的頁(yè)巖氣不斷遷移到其他地方。開(kāi)發(fā)者從數(shù)千英尺深的頁(yè)巖地層內(nèi)，應(yīng)用水平井和水力壓裂技術(shù)提取頁(yè)巖氣［1］。

水力壓裂技術(shù)是低滲透油藏開(kāi)采頁(yè)巖氣的常用技術(shù)，尤其在非常規(guī)的致密砂巖儲(chǔ)集層。水力壓裂是一項(xiàng)復(fù)雜開(kāi)采過(guò)程，在水力壓裂施工過(guò)程中，壓裂液主要由高壓水、砂和化學(xué)添加劑組成。清水壓裂以水和砂為主，占總量99%以上，化學(xué)添加劑占總量的1%［2］。由于開(kāi)采過(guò)程伴隨著生態(tài)環(huán)境的污染，如果不加強(qiáng)管理，污染后果難以控制。因此，在重視頁(yè)巖氣對(duì)未來(lái)能源經(jīng)濟(jì)影響的同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)其開(kāi)發(fā)過(guò)程中環(huán)境保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)的探討，力爭(zhēng)短時(shí)期內(nèi)建立低碳經(jīng)濟(jì)效應(yīng)［3］。

2　頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

2.1水資源消耗和污染風(fēng)險(xiǎn)

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)在鉆探和水力壓裂的各個(gè)環(huán)節(jié)中，都需要大規(guī)模應(yīng)用水資源，裂壓液的主要成分是水，鉆探設(shè)備的清洗維護(hù)也需要水。大量的水消耗，將帶來(lái)水供應(yīng)緊張，引發(fā)工業(yè)和居民的用水危機(jī)，從而破壞生態(tài)環(huán)境。將返排水用清水稀釋，再注入［4］，處理后的循環(huán)水可以最大限度地減少開(kāi)采的總用水量。

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中，泵入的壓裂液在高壓下通過(guò)一段套管并穿孔，施工過(guò)程很可能泄漏一定的碳?xì)浠衔?、天然氣、高濃度海水和其他污染物；或因管道質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)化學(xué)添加劑泄漏，污染物不斷地滲透進(jìn)入到周邊飲用水區(qū)域中；同時(shí)如果密封不當(dāng)會(huì)造成天然氣、壓裂液和含有高濃度雜質(zhì)水直接與井外的飲用水層連通，造成地下水污染。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的回收水，由于在水力壓裂過(guò)程中受到了污染，所以必須妥善處理。另外，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)所使用的化學(xué)添加劑可能會(huì)沿著底層裂縫的石灰石傳播，從地下深處傳播上升至淺層或地表，引起水污染。

2.2大氣污染風(fēng)險(xiǎn)

在頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生工業(yè)廢氣，如二氧化硫、氮氧化合物、氫化合物及烴類等有害氣體。施工過(guò)程中伴隨大型柴油機(jī)設(shè)備的使用，會(huì)排放廢氣和煙塵，也在一定程度上對(duì)大氣的質(zhì)量有污染。還有一些因不當(dāng)?shù)氖┕ざ?、噴、漏、泄的污染性氣體，不但降低了大氣的質(zhì)量，而且?guī)?lái)溫室效應(yīng)，影響面廣而深，嚴(yán)重影響了生態(tài)的平衡，造成了不可逆轉(zhuǎn)的生態(tài)環(huán)境破壞。

2.3周邊生態(tài)環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)

鉆井所需的液體和固體的化學(xué)藥品，在運(yùn)輸過(guò)程中，要防治泄漏性污染。這些物品在鉆井現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存和處置時(shí)，要防止其污染地表水和土壤。開(kāi)發(fā)過(guò)程中所選用的壓裂液通常是水和沙子的混合物，其中水占的比例大約為98%，其余是增稠劑和減摩劑等化學(xué)物質(zhì)。但是這些化學(xué)物質(zhì)在足夠高濃度時(shí)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境有危險(xiǎn)，使用時(shí)必須公開(kāi)披露給監(jiān)管機(jī)構(gòu)和衛(wèi)生專業(yè)機(jī)構(gòu)。研發(fā)更環(huán)保的壓裂液，將有助于降低壓裂液使用所帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境和人類健康的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)

地震風(fēng)險(xiǎn)是指鉆井和水力壓裂頁(yè)巖氣井時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致低震級(jí)地震的可能性。由于水力壓裂技術(shù)與地震有一定聯(lián)系，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)企業(yè)在水力壓裂實(shí)施過(guò)程中會(huì)帶來(lái)大量的微震事件。水力壓裂工作之前需要對(duì)地震發(fā)生的概率進(jìn)行專業(yè)的討論；同時(shí)加強(qiáng)地震監(jiān)測(cè)，從而能更準(zhǔn)確地了解地下注入是否會(huì)引發(fā)意外的高震級(jí)地震活動(dòng)。通過(guò)地震監(jiān)測(cè)手段是掌握由于水力壓裂導(dǎo)致的頁(yè)巖氣藏層微震活動(dòng)的重要方法。

3　頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的防范政策

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)，是低碳轉(zhuǎn)型道路上的一種非常規(guī)能源供應(yīng)方式，不但彌補(bǔ)了全球油氣資源的匱乏，同時(shí)也為勞動(dòng)力提供了工作機(jī)會(huì)，帶來(lái)了收入。但是在機(jī)會(huì)到來(lái)的同時(shí)，要提升對(duì)環(huán)境生態(tài)保護(hù)的理念，要對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)所帶來(lái)的環(huán)境保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效地管理。

3.1加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管

對(duì)于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，從立法的角度，健全法律法規(guī)。為了降低環(huán)境污染，規(guī)定生產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中所必須使用的設(shè)備，加快污染防治、排污許可、化學(xué)品環(huán)境管理等法律法規(guī)制定與修訂的步伐，制定環(huán)境監(jiān)測(cè)制度，加強(qiáng)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的監(jiān)管，設(shè)立凈水法案、清潔空氣法案和飲用水安全法案等。政府出臺(tái)相應(yīng)具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)則，這些標(biāo)準(zhǔn)將適用于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的鉆孔檢查、現(xiàn)場(chǎng)施工、鉆井、固井、水力壓裂、勘探、運(yùn)輸和生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)。制定頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程的環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)管理規(guī)則，準(zhǔn)確劃分環(huán)境污染層次功能區(qū)，促進(jìn)節(jié)約用水，加強(qiáng)工業(yè)用水的循環(huán)利用，大力保護(hù)飲用水水源。各地可結(jié)合自身頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的實(shí)際情況，制定嚴(yán)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的地方性污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)立污染責(zé)任保險(xiǎn)制度，研究有地方特色的污染防治法規(guī)，針對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的具體實(shí)際情況修訂水、土地和噪聲等環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范水處理和污水處理排放、土地污染程度等污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，健全污染防治政策和清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

3.2充分落實(shí)相關(guān)方責(zé)任

嚴(yán)格落實(shí)頁(yè)巖氣排污環(huán)節(jié)的主體責(zé)任，每處排污環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保法律法規(guī)，加強(qiáng)頁(yè)巖氣污染治理的具體技術(shù)設(shè)施建設(shè)和企業(yè)內(nèi)部的環(huán)境運(yùn)行管理；開(kāi)展內(nèi)部的自我環(huán)境監(jiān)測(cè)、自我管理，詳細(xì)落實(shí)治污減排、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范的責(zé)任，加強(qiáng)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)企業(yè)的環(huán)保自律機(jī)制建設(shè)；設(shè)立嚴(yán)格的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)任務(wù)目標(biāo)考核機(jī)制，分環(huán)節(jié)、分階段、分類別地對(duì)開(kāi)發(fā)計(jì)劃的實(shí)施情況進(jìn)行考核，并將考核結(jié)果向社會(huì)公眾公布，同時(shí)也作為對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)企業(yè)干部及員工綜合考核評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。

3.3加強(qiáng)公眾參與管理

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)企業(yè)需要對(duì)公眾及社會(huì)組織提供各種頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)污染防治的法律法規(guī)培訓(xùn)和咨詢。建立健全的公眾舉報(bào)制度，設(shè)立相關(guān)投訴部門(mén)，充分發(fā)揮環(huán)境保護(hù)舉報(bào)熱線和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)公開(kāi)舉報(bào)的作用。做到群眾監(jiān)督，及時(shí)整改。提高社會(huì)公眾對(duì)能源發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的客觀規(guī)律認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)頁(yè)巖氣生態(tài)環(huán)境保護(hù)的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。

4　結(jié)論

頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)將帶來(lái)重大生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，在研究水力壓裂對(duì)環(huán)境造成影響的同時(shí)，依據(jù)政府規(guī)定的法律法規(guī)，深入分析頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)出現(xiàn)的環(huán)境污染問(wèn)題并采取行之有效的風(fēng)險(xiǎn)管理措施，確保有效減少頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響。在生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念的背景下，將頁(yè)巖氣資源在建設(shè)低碳能源經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮核心作用。從各方面設(shè)置不同的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定，通過(guò)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)責(zé)任主體、政府監(jiān)管者、相關(guān)環(huán)保部門(mén)及社會(huì)公眾共同采取必要的措施來(lái)減輕環(huán)境污染。

［1］Morozova A O，Klimenko V V.The possibilities of using shale gas in the Russian and European power industries［J］.Thermal Engineering，2014（4）：247-254.

［2］頁(yè)巖氣地質(zhì)與勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐叢書(shū)編委會(huì).北美地區(qū)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)新進(jìn)展［M］.北京：石油工業(yè)大學(xué)出版社，2009：52-67.

［3］Roberto F，Aguilera，Marian Radetzki.The shale revolution：Global gas and oil markets under transformation［J］.Mineral Economics，2014（3）：75-84.

［4］Yao Zhigang， Yang Yang， Ying Huawei， et al.Mineral characteristics and their geological significance of black shales in southeastern Ordos Basin by X-ray diffraction analysis［J］.Chinese Journal of Geochemistry，2014（1）：119-124.

（欄目主持李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.005

基金論文：國(guó)家社科基金一般項(xiàng)目“我國(guó)頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)環(huán)境規(guī)制研究”（14BJY072）。

2015-04-20