页岩气资源开发环境风险及保护建议

雷　鸣　董金涛　东北石油大学经济管理学院

页岩气资源开发环境风险及保护建议

雷鸣董金涛
东北石油大学经济管理学院

页岩气资源开发主要采用水平井技术和水力压裂技术，其开发过程不仅会消耗大量的水资源，还可能引起地表水、地下水的污染；同时钻井平台会对周边生态环境产生破坏；工业废气的泄漏会对大气环境造成污染。对开发所带来的环境风险，要加强环境执法监管，充分落实相关方责任，加强公众参与管理。在环境执法、开发技术、责任落实和社会公众等方面设置相应的标准或规则，降低页岩开发对环境的影响，有助于页岩气能源的可持续发展。

页岩气；资源开发；环境风险；环境保护

目前页岩气资源的快速发展已经对我国的能源市场产生了重要影响，不但降低了能源的价格，还减少了二氧化碳的排放量，同时也减少对煤炭和石油的依赖，从而引发了一场行之有效的低碳能源革命。由于页岩气开发会伴随着一系列环境污染问题的产生，带来社会负面效应，从而引起社会公众的强烈反应，可能带来一些地区生产开发的停顿，所以选择可靠有效的开发方式并配合环境管理策略成为备受关注的问题。

1　页岩气开发过程

页岩气资源是大量的天然气被困在页岩地层沉积岩形成的沉积淤泥中，随着时间的推移，这部分被困在泥质烃源岩中的页岩气不断迁移到其他地方。开发者从数千英尺深的页岩地层内，应用水平井和水力压裂技术提取页岩气［1］。

水力压裂技术是低渗透油藏开采页岩气的常用技术，尤其在非常规的致密砂岩储集层。水力压裂是一项复杂开采过程，在水力压裂施工过程中，压裂液主要由高压水、砂和化学添加剂组成。清水压裂以水和砂为主，占总量99%以上，化学添加剂占总量的1%［2］。由于开采过程伴随着生态环境的污染，如果不加强管理，污染后果难以控制。因此，在重视页岩气对未来能源经济影响的同时，要加强对其开发过程中环境保护风险的探讨，力争短时期内建立低碳经济效应［3］。

2　页岩气开发的环境风险

2.1水资源消耗和污染风险

页岩气开发在钻探和水力压裂的各个环节中，都需要大规模应用水资源，裂压液的主要成分是水，钻探设备的清洗维护也需要水。大量的水消耗，将带来水供应紧张，引发工业和居民的用水危机，从而破坏生态环境。将返排水用清水稀释，再注入［4］，处理后的循环水可以最大限度地减少开采的总用水量。

页岩气开发中，泵入的压裂液在高压下通过一段套管并穿孔，施工过程很可能泄漏一定的碳氢化合物、天然气、高浓度海水和其他污染物；或因管道质量问题出现化学添加剂泄漏，污染物不断地渗透进入到周边饮用水区域中；同时如果密封不当会造成天然气、压裂液和含有高浓度杂质水直接与井外的饮用水层连通，造成地下水污染。页岩气开发产生的回收水，由于在水力压裂过程中受到了污染，所以必须妥善处理。另外，页岩气开发所使用的化学添加剂可能会沿着底层裂缝的石灰石传播，从地下深处传播上升至浅层或地表，引起水污染。

2.2大气污染风险

在页岩气资源开发的过程中会产生工业废气，如二氧化硫、氮氧化合物、氢化合物及烃类等有害气体。施工过程中伴随大型柴油机设备的使用，会排放废气和烟尘，也在一定程度上对大气的质量有污染。还有一些因不当的施工而跑、喷、漏、泄的污染性气体，不但降低了大气的质量，而且带来温室效应，影响面广而深，严重影响了生态的平衡，造成了不可逆转的生态环境破坏。

2.3周边生态环境污染风险

钻井所需的液体和固体的化学药品，在运输过程中，要防治泄漏性污染。这些物品在钻井现场储存和处置时，要防止其污染地表水和土壤。开发过程中所选用的压裂液通常是水和沙子的混合物，其中水占的比例大约为98%，其余是增稠剂和减摩剂等化学物质。但是这些化学物质在足够高浓度时对周边生态环境有危险，使用时必须公开披露给监管机构和卫生专业机构。研发更环保的压裂液，将有助于降低压裂液使用所带来的生态环境和人类健康的风险。

2.4地质风险

地震风险是指钻井和水力压裂页岩气井时，可能会导致低震级地震的可能性。由于水力压裂技术与地震有一定联系，页岩气开发企业在水力压裂实施过程中会带来大量的微震事件。水力压裂工作之前需要对地震发生的概率进行专业的讨论；同时加强地震监测，从而能更准确地了解地下注入是否会引发意外的高震级地震活动。通过地震监测手段是掌握由于水力压裂导致的页岩气藏层微震活动的重要方法。

3　页岩气开发环境风险的防范政策

页岩气开发，是低碳转型道路上的一种非常规能源供应方式，不但弥补了全球油气资源的匮乏，同时也为劳动力提供了工作机会，带来了收入。但是在机会到来的同时，要提升对环境生态保护的理念，要对页岩气开发所带来的环境保护风险进行有效地管理。

3.1加强环境执法监管

对于页岩气开发带来的环境问题，从立法的角度，健全法律法规。为了降低环境污染，规定生产开发过程中所必须使用的设备，加快污染防治、排污许可、化学品环境管理等法律法规制定与修订的步伐，制定环境监测制度，加强页岩气开发的监管，设立净水法案、清洁空气法案和饮用水安全法案等。政府出台相应具体的技术标准或规则，这些标准将适用于页岩气开发的钻孔检查、现场施工、钻井、固井、水力压裂、勘探、运输和生产等各个环节。制定页岩气开发过程的环境质量目标管理规则，准确划分环境污染层次功能区，促进节约用水，加强工业用水的循环利用，大力保护饮用水水源。各地可结合自身页岩气开发的实际情况，制定严于国家标准的地方性污染物排放标准，设立污染责任保险制度，研究有地方特色的污染防治法规，针对页岩气开发的具体实际情况修订水、土地和噪声等环境质量标准，规范水处理和污水处理排放、土地污染程度等污染物排放标准，健全污染防治政策和清洁生产评价指标体系。

3.2充分落实相关方责任

严格落实页岩气排污环节的主体责任，每处排污环节都要严格执行环保法律法规，加强页岩气污染治理的具体技术设施建设和企业内部的环境运行管理；开展内部的自我环境监测、自我管理，详细落实治污减排、环境风险防范的责任，加强页岩气开发企业的环保自律机制建设；设立严格的页岩气开发任务目标考核机制，分环节、分阶段、分类别地对开发计划的实施情况进行考核，并将考核结果向社会公众公布，同时也作为对页岩气开发企业干部及员工综合考核评价的重要依据。

3.3加强公众参与管理

页岩气开发企业需要对公众及社会组织提供各种页岩气开发污染防治的法律法规培训和咨询。建立健全的公众举报制度，设立相关投诉部门，充分发挥环境保护举报热线和网络平台公开举报的作用。做到群众监督，及时整改。提高社会公众对能源发展和环境保护的客观规律认识，加强页岩气生态环境保护的社会实践活动。

4　结论

页岩气的开发将带来重大生态环境风险，在研究水力压裂对环境造成影响的同时，依据政府规定的法律法规，深入分析页岩气开发出现的环境污染问题并采取行之有效的风险管理措施，确保有效减少页岩气开发过程对环境的影响。在生态环境保护理念的背景下，将页岩气资源在建设低碳能源经济中发挥核心作用。从各方面设置不同的环境保护标准或规定，通过页岩气开发责任主体、政府监管者、相关环保部门及社会公众共同采取必要的措施来减轻环境污染。

［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］页岩气地质与勘探开发实践丛书编委会.北美地区页岩气勘探开发新进展［M］.北京：石油工业大学出版社，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.

（栏目主持李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.005

基金论文：国家社科基金一般项目“我国页岩气资源开发环境规制研究”（14BJY072）。

2015-04-20