雷　鳴　董金濤　東北石油大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院

頁巖氣資源開發(fā)環(huán)境風(fēng)險及保護建議

雷鳴董金濤
東北石油大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院

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

頁巖氣；資源開發(fā)；環(huán)境風(fēng)險；環(huán)境保護

目前頁巖氣資源的快速發(fā)展已經(jīng)對我國的能源市場產(chǎn)生了重要影響，不但降低了能源的價格，還減少了二氧化碳的排放量，同時也減少對煤炭和石油的依賴，從而引發(fā)了一場行之有效的低碳能源革命。由于頁巖氣開發(fā)會伴隨著一系列環(huán)境污染問題的產(chǎn)生，帶來社會負(fù)面效應(yīng)，從而引起社會公眾的強烈反應(yīng)，可能帶來一些地區(qū)生產(chǎn)開發(fā)的停頓，所以選擇可靠有效的開發(fā)方式并配合環(huán)境管理策略成為備受關(guān)注的問題。

1　頁巖氣開發(fā)過程

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

水力壓裂技術(shù)是低滲透油藏開采頁巖氣的常用技術(shù)，尤其在非常規(guī)的致密砂巖儲集層。水力壓裂是一項復(fù)雜開采過程，在水力壓裂施工過程中，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］。由于開采過程伴隨著生態(tài)環(huán)境的污染，如果不加強管理，污染后果難以控制。因此，在重視頁巖氣對未來能源經(jīng)濟影響的同時，要加強對其開發(fā)過程中環(huán)境保護風(fēng)險的探討，力爭短時期內(nèi)建立低碳經(jīng)濟效應(yīng)［3］。

2　頁巖氣開發(fā)的環(huán)境風(fēng)險

2.1水資源消耗和污染風(fēng)險

頁巖氣開發(fā)在鉆探和水力壓裂的各個環(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)備的清洗維護也需要水。大量的水消耗，將帶來水供應(yīng)緊張，引發(fā)工業(yè)和居民的用水危機，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采的總用水量。

頁巖氣開發(fā)中，泵入的壓裂液在高壓下通過一段套管并穿孔，施工過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)量問題出現(xiàn)化學(xué)添加劑泄漏，污染物不斷地滲透進入到周邊飲用水區(qū)域中；同時如果密封不當(dāng)會造成天然氣、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。頁巖氣開發(fā)產(chǎn)生的回收水，由于在水力壓裂過程中受到了污染，所以必須妥善處理。另外，頁巖氣開發(fā)所使用的化學(xué)添加劑可能會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

在頁巖氣資源開發(fā)的過程中會產(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。施工過程中伴隨大型柴油機設(shè)備的使用，會排放廢氣和煙塵，也在一定程度上對大氣的質(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)頊厥倚?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

鉆井所需的液體和固體的化學(xué)藥品，在運輸過程中，要防治泄漏性污染。這些物品在鉆井現(xiàn)場儲存和處置時，要防止其污染地表水和土壤。開發(fā)過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)在足夠高濃度時對周邊生態(tài)環(huán)境有危險，使用時必須公開披露給監(jiān)管機構(gòu)和衛(wèi)生專業(yè)機構(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的生態(tài)環(huán)境和人類健康的風(fēng)險。

2.4地質(zhì)風(fēng)險

地震風(fēng)險是指鉆井和水力壓裂頁巖氣井時，可能會導(dǎo)致低震級地震的可能性。由于水力壓裂技術(shù)與地震有一定聯(lián)系，頁巖氣開發(fā)企業(yè)在水力壓裂實施過程中會帶來大量的微震事件。水力壓裂工作之前需要對地震發(fā)生的概率進行專業(yè)的討論；同時加強地震監(jiān)測，從而能更準(zhǔn)確地了解地下注入是否會引發(fā)意外的高震級地震活動。通過地震監(jiān)測手段是掌握由于水力壓裂導(dǎo)致的頁巖氣藏層微震活動的重要方法。

3　頁巖氣開發(fā)環(huán)境風(fēng)險的防范政策

頁巖氣開發(fā)，是低碳轉(zhuǎn)型道路上的一種非常規(guī)能源供應(yīng)方式，不但彌補了全球油氣資源的匱乏，同時也為勞動力提供了工作機會，帶來了收入。但是在機會到來的同時，要提升對環(huán)境生態(tài)保護的理念，要對頁巖氣開發(fā)所帶來的環(huán)境保護風(fēng)險進行有效地管理。

3.1加強環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管

對于頁巖氣開發(fā)帶來的環(huán)境問題，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)開發(fā)過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)測制度，加強頁巖氣開發(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)將適用于頁巖氣開發(fā)的鉆孔檢查、現(xiàn)場施工、鉆井、固井、水力壓裂、勘探、運輸和生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)。制定頁巖氣開發(fā)過程的環(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)，促進節(jié)約用水，加強工業(yè)用水的循環(huán)利用，大力保護飲用水水源。各地可結(jié)合自身頁巖氣開發(fā)的實際情況，制定嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)的地方性污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)立污染責(zé)任保險制度，研究有地方特色的污染防治法規(guī)，針對頁巖氣開發(fā)的具體實際情況修訂水、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)評價指標(biāo)體系。

3.2充分落實相關(guān)方責(zé)任

嚴(yán)格落實頁巖氣排污環(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)，加強頁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)境運行管理；開展內(nèi)部的自我環(huán)境監(jiān)測、自我管理，詳細(xì)落實治污減排、環(huán)境風(fēng)險防范的責(zé)任，加強頁巖氣開發(fā)企業(yè)的環(huán)保自律機制建設(shè)；設(shè)立嚴(yán)格的頁巖氣開發(fā)任務(wù)目標(biāo)考核機制，分環(huán)節(jié)、分階段、分類別地對開發(fā)計劃的實施情況進行考核，并將考核結(jié)果向社會公眾公布，同時也作為對頁巖氣開發(fā)企業(yè)干部及員工綜合考核評價的重要依據(jù)。

3.3加強公眾參與管理

頁巖氣開發(fā)企業(yè)需要對公眾及社會組織提供各種頁巖氣開發(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制度，設(shè)立相關(guān)投訴部門，充分發(fā)揮環(huán)境保護舉報熱線和網(wǎng)絡(luò)平臺公開舉報的作用。做到群眾監(jiān)督，及時整改。提高社會公眾對能源發(fā)展和環(huán)境保護的客觀規(guī)律認(rèn)識，加強頁巖氣生態(tài)環(huán)境保護的社會實踐活動。

4　結(jié)論

頁巖氣的開發(fā)將帶來重大生態(tài)環(huán)境風(fēng)險，在研究水力壓裂對環(huán)境造成影響的同時，依據(jù)政府規(guī)定的法律法規(guī)，深入分析頁巖氣開發(fā)出現(xiàn)的環(huán)境污染問題并采取行之有效的風(fēng)險管理措施，確保有效減少頁巖氣開發(fā)過程對環(huán)境的影響。在生態(tài)環(huán)境保護理念的背景下，將頁巖氣資源在建設(shè)低碳能源經(jīng)濟中發(fā)揮核心作用。從各方面設(shè)置不同的環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定，通過頁巖氣開發(fā)責(zé)任主體、政府監(jiān)管者、相關(guān)環(huán)保部門及社會公眾共同采取必要的措施來減輕環(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］頁巖氣地質(zhì)與勘探開發(fā)實踐叢書編委會.北美地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)新進展［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：國家社科基金一般項目“我國頁巖氣資源開發(fā)環(huán)境規(guī)制研究”（14BJY072）。

2015-04-20