我国页岩气开发环境管理的对策建议

牛皓，罗霂，贾瑜玲,3，庄思源，梁睿，吕巍

(1.环境保护部环境工程评估中心，北京 100012；2.中国石油集团安全环保技术研究院，北京 102206； 3.四川省环境工程评估中心，四川成都 610093)

我国页岩气开发环境管理的对策建议

牛皓1,2，罗霂1，贾瑜玲1,3，庄思源1，梁睿1，吕巍1

(1.环境保护部环境工程评估中心，北京 100012；2.中国石油集团安全环保技术研究院，北京 102206； 3.四川省环境工程评估中心，四川成都 610093)

目前，我国页岩气开发环境监管面临的主要挑战包括：我国相比美国页岩气开发可能会产生更多的废水和废渣，页岩气开发环境规划滞后于行业发展规划，页岩气开发环境监管体系顶层设计不完善，以及环境监管能力建设不足等。面对这些问题提出了具有针对性的建议，包括加强基础性科学研究，摸清页岩气开发全过程环境影响；建立各部门协商长效机制，通过对多规合一和区域资源承载力的研究，解决环境规划滞后和资源匹配问题；基于国内外科学研究成果，合理设计我国页岩气开发环境监管体系的顶层设计路线；建立多层次的宣贯和培训机制，提升环境监管能力建设，以期为我国页岩气产业绿色、健康、有序及可持续地发展提供支撑和保障。

页岩气；环境监管；顶层设计；多规合一；资源承载力

我国属于典型的“富煤、缺油、少气”国家，对石油和天然气进口依存度很高，2016年分别达到了64.4%和33%[1]。而国土资源部最新评价结果显示，2016年，我国页岩气开采资源量约25万亿m3，其中海相8.2万亿m3、海陆过渡相8.9万亿m3、陆相7.9万亿m3[2]。综合考虑我国能源安全和环境保护总体战略，对页岩气在内的清洁能源的广泛应用将成为我国综合能源战略和布局的必然选择。

1 我国页岩气开发的发展进程概况

页岩气在我国开发起步较晚，但随着2012年位于四川威远县新场镇老场村的西南油气田蜀南气矿威201井(我国第一口页岩气井)的稳产，页岩气的开发进展迅速。“十二五”期间，我国页岩气勘查获得重大突破，累计新增探明地质储量5441.29亿m3，并已建成涪陵、昭通、长宁和威远等页岩气开采示范区。随着页岩气开发关键技术瓶颈的逐渐突破，工程装备的不断进步，2014—2016年，我国页岩气实现了总产量约127.18亿m3。其中，2015年页岩气产量达到44.71亿m3，同比增长258.5%；2016年页岩气产量达到了70亿m3，同比增长约56.6%[1]。

有鉴于此，国土资源部发布的《页岩气发展规划(2016—2020年)》中明确，未来我国页岩气开发的目标为：2020年力争实现页岩气产量300亿m3，2030年力争实现800亿～1000亿 m3[3]。由此可见，在未来相当长一段时间，我国页岩气的开发很可能将进入一个“近乎井喷式增长”的时代。

但从全国页岩气区域时空分布角度看，我国页岩气开发存在明显的资源匹配性矛盾。一方面，我国页岩气资源主要分布在四川盆地、松辽平原、鄂尔多斯、吐哈盆地和准噶尔盆地等缺水地区或岩溶地貌发育区[4]，页岩气的开发给这些水资源本就捉襟见肘的区域带来更大的用水压力；另一方面，在华东、华南等降水量大、水资源较为丰富的地区，页岩气可采资源分布却较为贫乏。此外，页岩气开发的环境监管亦面临诸多挑战。

2 页岩气开发环境监管面临的挑战

2.1 开发过程具有潜在环境影响

从美国页岩气开发环境影响的经验来看，结合我国页岩气分布和开发现状，我国页岩气开发可能产生的环境影响与美国大体类似，主要包括对水环境(包括地表水和地下水)、区域大气环境、气候变化以及生态破坏等潜在的影响，区别在于我国页岩气埋藏相对更深，且分布相对更散。因此，我国页岩气开采所带来的环境生态影响又可能有别于美国，突出体现在以下两个方面。

一是大量耗水可能导致水污染问题突出。相比于美国，我国页岩气开采水力压裂会消耗更多水资源，产生更多压裂返排液。如美国单口页岩气水平井耗水量一般为7600～19 000 m3[5]，我国每口页岩气井压裂则需要用水30 000～50 000 m3，返排率约10%～50%，而且由于我国页岩气埋藏更深，钻井过程中将产生更多钻井废弃液。由于页岩气开采产生的钻井废弃液和压裂返排液中可能包含碳氢化合物、重金属、盐分以及放射性物质等100多种化学物质[5]，如压裂等工艺不满足要求，则可能造成地下水污染。加之我国页岩气开发的有利区域主要集中在川、渝、湘、黔等地区，地质条件复杂，地下暗河溶洞多，地下水污染的预防与控制难度将更大。

二是开发过程可能产生更多的固体废弃物。与美国相比，由于我国页岩气埋藏更深，因此在钻井过程中可能产生更多的钻井岩屑；同时，页岩气开发过程一般会使用大量油基泥浆[6]，因此还将产生大量的废弃油基泥浆。这些固体废弃物在暂存、运输和处理过程中一旦处置不慎，将对周边土壤和地下水环境造成严重威胁。

2.2 环境规划滞后行业发展规划

我国已经连续发布了《页岩气发展规划(2011—2015年)》[7]和《页岩气发展规划(2016—2020年)》等开发规划，但这些规划对页岩气开采有利区的优选标准主要考虑资源量大小、埋深条件、地表状况和保存能力等，未从环境保护、生态影响及人群健康等方面全面给予充分考虑。此外，由于页岩气开发资源需求与承载力关系、产排污环节筛选、污染因子识别、环境影响等机理方面研究的欠缺，加之从应用角度，污染防治技术和措施不甚成熟，导致目前我国对页岩气开发的环境规划工作迟迟未开展。我国能源安全保障的迫切需求和页岩气环境保护研究领域成果欠缺的矛盾，造成目前我国页岩气开发环境规划远滞后于行业发展规划，环境监管部门很难从源头对页岩气的开发实施科学、有效的管控。

2.3 环境监管体系缺乏顶层设计

我国目前尚未有专门针对页岩气开发的环境监管体系的顶层设计。首先，从法律法规层面，涉及页岩气开发的国家层面环境保护法规主要有《环境保护法》、《水污染防治法》等，地方层面法规主要有山东、黑龙江、辽宁等7个省(自治区、直辖市)出台的石油天然气勘探开发环境保护条例；其次，从技术规范层面，目前仅有《环境影响评价技术导则 陆地石油天然气开发建设项目》，尚没有废水地下灌注环境管理方面的相关法律法规和技术规范，而页岩气废水灌注可能带来的环境影响和环境可行性论证已成为环境管理工作的难点之一；再次，从环境监管角度，由于我国还未制定页岩气开发过程污染物控制标准体系，导致其日常环境监管缺少必要“武器”，地方环境监管多处于“无序”状态；最后，从监管模式角度，当前我国页岩气开发的环境监管参照的是常规油气管控体系和模式，未能全面考虑页岩气作为一类新矿种开发带来的特殊环境问题，也没有具有针对性的特殊规定。

顶层设计的缺失不利于对页岩气开发开展科学有效的环境监管，而造成顶层设计缺失主要是由页岩气开发的特点决定的。从管理角度讲，页岩气开发的管理涉及多个部门，与页岩气开发环境保护密切相关的资源、能源评价等资料掌握在国土、能源和水利等部门手中，在实际操作中环保部门较难介入。从技术角度讲，首先，由于页岩气开发是一个典型的建设期和运营期长期交织存在的“滚动”模式，决定了在初期阶段项目的井口数量、位置、深度和布局等不能完全确定，从而导致压裂返排液、钻井废弃液、钻井废水及固体废弃物产生源强等均难以确定；其次，由于页岩气开发过程的环境保护研究涉及多门学科，如环境工程、水文地质、地球科学等，决定了支撑环境监管体系的顶层设计，如页岩气开发全过程环境影响预判、环评介入时间以及区域资源承载力评估等领域的研究难度大。

2.4 环境监管能力有待不断提升

由于基础性科学研究的欠缺，加之顶层设计的缺失，目前我国页岩气开发过程的环境监管和执法缺少科学合理的依据，造成其环境监管力量比较薄弱，并存在页岩气勘探和开发现场对同样的环境问题却执法尺度不一致等现象，比如钻井废弃液、钻井废水以及返排液处理后外排至地表水究竟执行什么排放标准，又如含油基泥浆的废弃岩屑中油的含量处置到何种程度可界定为非危险废弃物。此外，近年来，随着公众环保意识的不断加强，一些社会组织和公众对页岩气开发可能产生的环境问题愈发关注，但由于没有权威的研究成果和令人信服的环境监管体系，以及良性宣贯和培训机制，容易导致社会组织或者周边公众对页岩气开采产生主观抗拒性，甚至有可能引发威胁社会稳定的邻避效应。

3 加强页岩气开发环境监管的对策建议

3.1 开展页岩气开发环保基础研究

加紧开展页岩气开发过程环境保护领域的基础性研究，从页岩气开发的特殊性着手，包括对页岩气开发区域资源需求量与承载力的关系开展核算研究；对页岩气开发从勘探、钻井、开发到集输的每一个环节可能产生的污染因子开展识别和分析研究；结合页岩气开发的现场情况，包括当地的地容地貌、气候以及水文地质条件等，摸清页岩气开发的各个环节对环境产生的影响；结合页岩气开发全过程产排污环节、污染因子以及环境影响的识别成果，对其全过程各污染防治技术的效果和可行性开展深入研究；为页岩气开发环境监管体系的构建提供基础性科学成果支撑。

3.2 构建各部门高效联动机制

>>由于我国还未制定页岩气开发过程污染物控制标准体系，导致其日常环境监管缺少必要的“武器”，地方环境监管多处于“无序”状态。

通过建立跨部门“公开、共享”的开放式页岩气资源和环境保护大数据平台，构建和完善包含国土、能源、水利和环保等多部门高效联动协调机制。对页岩气产区的水资源、生态资源(包括树木、草场、动物和土壤等)、大气环境容量、周边人群分布、数量和类型等进行评价，并对储层状况、区域水文地质、区域生态状况、污染源排放以及区域环境质量现状等情况实施监测、采集、录用、统计和分析。依据上述大数据信息，逐步对包括区域功能规划、能源规划、行业规划和环境规划在内的多规合一模式，以及页岩气开发区域承载力的匹配和优化等领域开展探索和研究，从根本上解决我国页岩气开发环境规划滞后以及页岩气开发与水资源分布“天然不匹配”的问题。

3.3 加强环境监管体系顶层设计

充分借鉴美国等发达国家页岩气开发的环境监管制度体系构建的经验，结合我国对页岩气开发全过程环境影响的研究成果，科学构建适用于我国的页岩气开发环境监管制度体系。首先，结合各区域城乡规划、能源规划、土地利用规划，以及资源环境承载力等研究成果，基于资源利用上线、环境质量底线、生态保护红线和环保负面清单在内的“三线一单”，制定各区域有针对性的评估指标，如页岩气开发前区域生态空间分布图、页岩气开发规划优化后区域生态空间分布图、各空间地理位置、范围、面积、保护对象、准入条件和管控措施等，科学制定页岩气开发规划环境影响评价技术导则，对页岩气开发环境保护的空间、布局和准入等实施优化；其次，逐步摸清各产区、各区块、各井场开发的污染源源强情况，合理制定页岩气开发建设项目环境影响评价技术导则及源强手册；再次，基于对页岩气开发分区域、分阶段(勘探、钻井、压裂、开发、集输等)的环境保护源头预防、过程控制、管理控制以及末端治理技术开展综合评估研究，构建最佳可行技术(BAT)体系，为制定科学合理的页岩气开发污染物排放控制标准系列提供坚实的技术支撑；最后，在有针对性的环保法规、技术规范、污染物控制标准的指导下规范环境监管行为，构建科学、完整的环境监管体系。

3.4 不断强化提升环境监管能力

分层次、分批次地依托国土、能源以及环保等多部门建立“页岩气+大数据”管控平台，或通过现场/视频交流会议等多渠道、多手段，加大针对地方环境保护主管部门、页岩气开发企业、公众和社会组织有关页岩气开发各环节可能产生的污染物、污染物的迁移及转化途径、可能造成的环境影响以及相应的污染物防治技术和措施等方面开展培训，不断提升和强化环境监管能力建设，形成政府监管、企业自律、公众参与和社会监督相结合的多元化共治环境监管体系。

4 结语

在保障能源安全和改善环境质量的双重压力下，储藏量和可采量均名列世界前茅的页岩气将成为新常态下我国可持续发展的必然选择。美国等发达国家已经证实，在页岩气开发过程中可能会对水、大气、土壤以及生态等环境造成影响。相比之下，我国页岩气储藏具有埋层更深、分布更松散的特点，因此，在页岩气开发过程中很可能会产生更多的废水和废渣，如果不对其进行及时有效的处置，对周边环境将造成无可挽回的危害。然而，目前我国页岩气开发环境治理体系尚不完善，主要体现在：环境规划滞后于行业发展规划，不能够在源头为该行业健康、可持续发展提供有效支撑；国家环境监管体系的顶层设计还不完整，包括法律法规、管理制度、技术导则、污染物控制标准等；页岩气开发环境监管的执法力量比较薄弱，无法为该行业的环境监管提供坚实的人力保障。

为保证页岩气以“环境友好型”方式开发，真正体现其绿色能源的本质，从管理层面，建议涉及该行业开发的各部门(包括发改、国土、能源、水利和环保等)之间建立高效的联动机制，通过大数据平台，实现资源环境数据共享，共同组织开展科学研究、关键技术攻关和协同管理，在源头对页岩气开发从资源、环境等综合角度做好“划框子、定规则”；从技术层面，建议加紧开展页岩气开发环境保护领域的基础性研究，包括全过程的环境影响分析、环评介入时间判定、污染物防治技术综合评估、污染源强核算、特征污染物采样和监测技术等领域，为构建科学的页岩气环境监管体系以及提升环境监管能力建设提供扎实的科学依据。

[1] 中国石油集团经济技术研究院. 2016年国内外油气行业发展报告[R]. 北京: 中国石油集团经济技术研究院, 2017.

[2] 智研咨询集团. 2016—2022年中国页岩气行业前景展望预测报告[R]. 北京: 智研咨询集团, 2016.

[3] 国家能源局. 页岩气发展规划(2016—2020年)[EB/OL]. (2016-09-14)[2016-12-12]. http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto86/201609/t20160930_2306.htm?keywords=.

[4] 刘洪林, 王洪岩, 刘仁和, 等. 中国页岩气资源及其勘探潜力分析[J]. 地质学报, 2010, 84(9): 1374- 1378.

[5] 刘文士, 廖仕孟, 向启贵, 等. 美国页岩气压裂返排液处理技术现状及启示[J]. 天然气工业, 2013(12): 158- 162.

[6] 陈晓琳, 李悦钦, 蔡成功. 微波热解析处理油基泥浆钻屑的可行性研究[J]. 化学工程与装备, 2015(10): 86- 87.

[7] 国家发展改革委, 财政部, 国土资源部, 等. 页岩气发展规划(2011—2015年)[EB/OL]http://www.mlr.gov.cn/xwdt/jrxw/201203/P020120316624004741256.pdf.

Suggestions on Environmental Management for Shale Gas Exploitation in China

NIU Hao1,2, LUO Mu1, JIA Yu-ling1,3, ZHUANG Si-yuan1, LIANG Rui1, LYU Wei1

(1.Appraisal Center for Environment & Engineering, Ministry of Environment Protection, Beijing 100012, China; 2.CNPC Research Institute of Safety & Environment Technology, Beijing 102206, China; 3.Sichuan Environment and Engineering Appraisal Center, Chengdu 610093, China)

This paper provided a detailed analysis and conclusion of the main challenges for the environmental supervision of shale gas exploitation in China, including more wastewater and waste residue were generated by shale gas development in China when compared with the U.S., the environmental planning of shale gas exploitation lagged behind the development plan of the industry, insufficient capacity of environmental supervision, etc. Specific suggestions were also put forward in this paper, including strengthening the foundational research to clarify the whole-process environmental impact of shale gas exploitation, establishing a long-term collaboration and negotiation mechanism between various departments to solve the problem of environmental planning lagging behind and resource matching by research on multiple plan integration and regional resource carrying capacity, establishing a top-level design plan for the environmental supervision system of shale gas exploitation in China based on scientific research findings at home and abroad, and building a multi-level propaganda and training mechanism to enhance the environmental supervision capacity, which will offer support and assurance to the green, healthy, orderly and sustainable exploitation of shale gas in China.

shale gas; environmental supervision; top-level design; multiple plan integration; resource carrying capacity

2016-12-12

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”——页岩气等非常规油气开发环境影响评估与环境效益综合评价技术(2016ZX05040001)

牛皓(1982—)，男，辽宁人，工程师，博士，主要研究方向为环境政策和规划，E-mail：niuhu1982@163.com

吕巍(1979—)，男，吉林人，高级工程师，硕士，主要研究方向为生态学，E-mail：lvwei@acee.org.cn

10.14068/j.ceia.2017.03.001

X37

A

2095-6444(2017)03-0001-04