游聲剛，郭 茜，吳述林，陳雪嬌，鄧 智，吳艷婷

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司，陜西 西安 710077；3.中石化西南分公司川西采氣廠，四川德陽 618000 ；4.國(guó)土資源部頁巖氣資源勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院)，重慶 400042；5.重慶市頁巖氣資源與勘查工程技術(shù)研究中心(重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院)，重慶 400042)

頁巖氣開發(fā)的環(huán)境影響因素研究綜述

游聲剛1，郭 茜1，吳述林2，陳雪嬌3，鄧 智4，5，吳艷婷1

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司，陜西 西安 710077；3.中石化西南分公司川西采氣廠，四川德陽 618000 ；4.國(guó)土資源部頁巖氣資源勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院)，重慶 400042；5.重慶市頁巖氣資源與勘查工程技術(shù)研究中心(重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院)，重慶 400042)

中國(guó)頁巖氣地質(zhì)資源量豐富，我國(guó)主要盆地和地區(qū)的頁巖氣可采資源量為26萬億m3。當(dāng)前我國(guó)正在積極推進(jìn)頁巖氣勘探開發(fā)工作，更多的資金和政策都集中在頁巖氣的勘探和開發(fā)上，對(duì)頁巖氣勘探開發(fā)過程中可能帶來的環(huán)境問題重視不夠。本文梳理了美國(guó)頁巖氣開發(fā)過程中產(chǎn)生的環(huán)境問題及國(guó)內(nèi)固體礦產(chǎn)開發(fā)中引起的環(huán)境問題，認(rèn)為目前我國(guó)頁巖氣開發(fā)可能面臨如下環(huán)境問題：土地占用、破壞與污染；水資源消耗與污染；大氣污染與溫室氣體排放；地質(zhì)災(zāi)害。并針對(duì)性的提出了一些環(huán)保建議，如探索頁巖氣開發(fā)新技術(shù)；建立環(huán)境評(píng)價(jià)體系；建立相關(guān)法規(guī)和應(yīng)急方案。以期為中國(guó)頁巖氣勘探開發(fā)過程中如何處理好環(huán)境與資源的關(guān)系提供參考。

頁巖氣；土地污染；大氣污染；水污染；地質(zhì)災(zāi)害；環(huán)境保護(hù)

1 國(guó)內(nèi)外頁巖氣開發(fā)現(xiàn)狀

頁巖氣是指以游離態(tài)、吸附態(tài)或溶解態(tài)賦存于暗色富有機(jī)質(zhì)和極低孔隙度滲透率的泥頁巖、泥質(zhì)粉砂巖，以及砂巖夾層系統(tǒng)的孔隙、裂縫和有機(jī)質(zhì)表面中的天然氣，是自生自儲(chǔ)、連續(xù)聚集的非常規(guī)天然氣藏[1]。由于頁巖氣主要以吸附態(tài)為主，決定了其主要以水平井開采為主，并且還需應(yīng)用水力壓裂等儲(chǔ)層改造工藝。

美國(guó)是世界上最早進(jìn)行頁巖氣商業(yè)開發(fā)的國(guó)家，近年來，美國(guó)非常規(guī)氣工業(yè)迅猛發(fā)展，頁巖氣產(chǎn)量大規(guī)模的攀升。1998～2007年的10年間，美國(guó)的非常規(guī)天然氣產(chǎn)量由1258×108m3增加至2519×108m3，其中，頁巖氣對(duì)非常規(guī)天然氣產(chǎn)量增加的貢獻(xiàn)達(dá)到40%[2]；2009 年美國(guó)頁巖氣產(chǎn)量接近1000×108m3，超過我國(guó)常規(guī)天然氣的年產(chǎn)量[3]；2010年美國(guó)頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到1378×108m3，占全美天然氣總產(chǎn)量的23%，超過中國(guó)2011年天然氣總產(chǎn)量。2011年，產(chǎn)量超過1700×108m3，占美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的1/4[4]。據(jù)美國(guó)能源信息署的數(shù)據(jù)，2013年美國(guó)頁巖氣產(chǎn)量更是達(dá)到3368×108m3[5]。伴隨著產(chǎn)量增加的是水平井?dāng)?shù)量的增加，美國(guó)頁巖氣井的數(shù)量從2006年的40000口增加到2009年的98590口，比2006年增長(zhǎng)了1倍多[6]。目前，美國(guó)主要有5套具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的頁巖氣系統(tǒng)，即：FortWorth盆地密西西比系Barnett頁巖、Appalachian盆地泥盆系Ohio頁巖、Michigan盆地泥盆系A(chǔ)ntrim 頁巖、Illinois盆地的泥盆系New Albany頁巖和 San Juan盆地白堊系Lewis 頁巖[3]。隨著產(chǎn)量急劇上升，頁巖氣開發(fā)對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和居民生活的影響明顯加劇。主要環(huán)境問題包括水資源污染、大氣環(huán)境污染、土地污染及地質(zhì)災(zāi)害。

中國(guó)的頁巖氣勘探開發(fā)尚處于探索研究階段，已取得一定的階段性成果，目前已有區(qū)塊投入商業(yè)性開發(fā)階段。2009年國(guó)土資源部在重慶啟動(dòng)我國(guó)首個(gè)頁巖氣資源勘查項(xiàng)目，標(biāo)志著我國(guó)頁巖氣勘探開發(fā)已提上日程；2011年底國(guó)土資源部批準(zhǔn)頁巖氣成為獨(dú)立礦種，對(duì)其按單獨(dú)礦種進(jìn)行投資管理；2012年，財(cái)政部和國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于出臺(tái)頁巖氣開發(fā)利用補(bǔ)貼政策的通知》，《通知》界定了頁巖氣的標(biāo)準(zhǔn)及補(bǔ)貼條件，中央財(cái)政對(duì)頁巖氣開采企業(yè)給予補(bǔ)貼，2012～2015年的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.4元/ m3；2013年10月國(guó)家能源局發(fā)布《頁巖氣產(chǎn)業(yè)政策》，該《政策》主要包括產(chǎn)業(yè)監(jiān)管、示范區(qū)建設(shè)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策、市場(chǎng)與運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)、支持政策等內(nèi)容?？梢钥闯?，從上游的勘探權(quán)、到下游的補(bǔ)貼及貫穿勘探開發(fā)全過程的環(huán)保措施，上述一系列政策的出臺(tái)為我國(guó)頁巖氣產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展鋪好了路。我國(guó)富有機(jī)質(zhì)頁巖廣泛分布，橫向上從南到北，縱向上從古生界到新生界，沉積環(huán)境上從海相-海陸過渡相-陸相都廣泛分布有富有機(jī)質(zhì)頁巖，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組和上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組海相富有機(jī)質(zhì)頁巖是我國(guó)南方地區(qū)的重點(diǎn)勘探層系；中、新生代以來，在我國(guó)北部形成了穩(wěn)定沉積的陸相頁巖，如松遼盆地下白堊統(tǒng)青山口組頁巖、鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組頁巖為我國(guó)陸相盆地重點(diǎn)勘探的層系。近幾年，我國(guó)頁巖氣勘探開發(fā)不斷取得突破。頁巖氣勘探相關(guān)鉆探活動(dòng)活躍，2008～2013年的6年間，中石油、中石化和延長(zhǎng)石油等多家油氣公司相關(guān)部門已累計(jì)鉆探約130口頁巖氣井，其中勘探評(píng)價(jià)井約100口，其余為地質(zhì)調(diào)查取芯淺井[7]；已建成商業(yè)性頁巖氣田，自2012年11月焦頁1井在龍馬溪組試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流以來，多口井在焦石壩構(gòu)造連續(xù)試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，發(fā)現(xiàn)了焦石壩頁巖氣田[8]；頁巖氣開發(fā)已形成規(guī)模產(chǎn)能，2012年為全國(guó)頁巖氣產(chǎn)量為3000m3[9]，2013年全國(guó)頁巖氣年產(chǎn)量超過2億m3[10]；突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，自主研發(fā)形成了頁巖氣勘探開發(fā)配套技術(shù)，為頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)提供技術(shù)保障，四川油氣田通過開展自主攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，逐步形成了集復(fù)合橋塞分段及多簇射孔工藝、大規(guī)?；锼w積壓裂技術(shù)、低摩阻滑溜水壓裂液體系、大型壓裂施工配套技術(shù)、連續(xù)油管鉆磨橋塞技術(shù)為一體的頁巖氣水平井分段壓裂技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試成功率高[11]。

2 頁巖氣開發(fā)引起的主要環(huán)境問題

水平井和水力壓裂技術(shù)是頁巖氣開采的關(guān)鍵技術(shù)，在頁巖氣開發(fā)初期，由于工程規(guī)模有限，頁巖氣的開采對(duì)環(huán)境的影響沒有顯現(xiàn)，隨著水平井鉆井、水力壓裂技術(shù)不斷成熟及天然氣價(jià)格的不斷攀升，頁巖氣開采工作全面鋪開，工程量上升，據(jù)美國(guó)能源信息署的消息，美國(guó)天然氣井在1999年之后呈爆發(fā)式的增長(zhǎng)，從1999年的302421口井增加到2013年的487286口井，頁巖氣產(chǎn)量也不斷取得突破，伴隨的環(huán)境問題也逐漸凸顯，加拿大近幾年隨著頁巖氣的開采，小型地震的數(shù)量每年約增20多起[12]。從目前的頁巖氣開發(fā)實(shí)踐來看，頁巖氣開采可能存在以下四個(gè)環(huán)境問題：土地占用與破壞、水資源消耗與污染、空氣污染、誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

2.1 土地破壞、占用與污染

頁巖氣鉆井施工，嚴(yán)重破壞了山坡土體結(jié)構(gòu)，加上大型鉆井設(shè)備和工程車的重壓以及大規(guī)模的水力壓裂導(dǎo)致土壤裂隙產(chǎn)生甚至引發(fā)地面塌陷，而土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素也隨著裂隙、地表徑流流失，造成許多地方土壤養(yǎng)分短缺，土壤承載力下降，植被破壞，最終導(dǎo)致工區(qū)大面積人工裸地的形成；而水力壓裂破壞巖層的穩(wěn)定性，增加山體滑坡的風(fēng)險(xiǎn)[13]。而新暴露的巖土在風(fēng)雨侵蝕作用下極易風(fēng)化成巖屑，為水土流失提供了豐富的物質(zhì)來源，使水土更易移動(dòng)，水土流失加劇[14-15]。特別是我國(guó)目前的頁巖氣鉆井施工活動(dòng)大多處于降雨量大的西南部地區(qū)，可能導(dǎo)致更為嚴(yán)重的土地破壞。

與傳統(tǒng)油氣開采相比，頁巖氣井所需設(shè)備更多，占地面積較大，通常陸上常規(guī)氣田每10km2不到1口氣井，而頁巖氣田氣井?dāng)?shù)可能超過10口[16]。打井的土石方、用來做隔離層的水泥以及儲(chǔ)水池、配套道路、輸氣設(shè)備、返排液處理設(shè)備等，將占用更多的土地[17]。在美國(guó)的頁巖氣開采區(qū)，數(shù)以萬計(jì)立方米的水通過卡車運(yùn)輸?shù)綁毫咽┕ぞ畧?chǎng)；而用于壓裂后的返排液同樣需要交通運(yùn)輸工具運(yùn)送到廢水處理地，因此，運(yùn)輸對(duì)附近道路壓力大，損毀加劇，有時(shí)意味著占用新的土地面積修新的道路。

石油中含有豐富的有機(jī)化合物，油頁巖礦渣在井場(chǎng)的堆積會(huì)使得大量石油進(jìn)入土壤，對(duì)土壤、生物造成嚴(yán)重污染[18]，和油頁巖相比，頁巖中的有機(jī)質(zhì)在成分和賦存方式可能有所差別，但是經(jīng)過在井場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間的暴露、淋濾，仍有可能對(duì)周邊的土地造成污染；鉆井液、壓裂返排液中存在大量的成分及其復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)和重金屬，在鉆井過程中或在對(duì)廢液集中處理之前的存放過程中可能發(fā)生外滲，使周邊的土地受到污染[19]；很多頁巖氣開發(fā)目的層具有高的壓力系數(shù)，在鉆井或壓裂過程中如處理不當(dāng)易發(fā)生井噴，使施工現(xiàn)場(chǎng)周邊的土地受到污染，2011年4月，切薩皮克公司在濱州北部的一口頁巖氣井壓裂作業(yè)過程中發(fā)生井噴，數(shù)千加侖壓裂液流向周圍的土地。

2.2 水資源消耗與污染

水力壓裂技術(shù)目前仍然是頁巖氣開采的主要儲(chǔ)層改造技術(shù)。采用該技術(shù)會(huì)帶來兩個(gè)問題：水資源大量消耗；壓裂液中大量的化學(xué)添加劑可能對(duì)地下水和地表水造成污染。頁巖氣井水力壓裂耗水量是常規(guī)油氣井的50～100倍[20]，每口井的壓裂用水量高達(dá)幾萬立方米，在現(xiàn)有工農(nóng)業(yè)用水的基礎(chǔ)上，大量增加的頁巖氣開采用水將會(huì)引起對(duì)環(huán)境的累積影響，如河流等地表水和地下水資源的枯竭、含水層儲(chǔ)水能力的喪失，危害當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)[17]。Marcellus頁巖氣田的每一個(gè)鉆井平均用水量約1.5萬m3，其中用于水力壓裂的水量占98%；Barnett頁巖氣田每個(gè)鉆井需水1萬m3，水力壓裂水占85%；Fayetteville頁巖氣井需1.2萬m3，水力壓裂水占95%；Haynesville頁巖氣井需1.4萬m3，水力壓裂水占73%[21]。頁巖氣開發(fā)耗水量占地區(qū)用水量的比例較小，美國(guó)德州頁巖氣開發(fā)耗水量占比小于1%；賓夕法尼亞和西弗吉尼亞兩州的頁巖氣井需水量占Marcellus頁巖區(qū)總水量的0.52%～0.92%。盡管用水量小，但由于頁巖氣井的鉆探周期較短，在短期內(nèi)大量消耗當(dāng)?shù)氐乇硭虻叵滤芸赡軙?huì)影響當(dāng)?shù)厮锏纳?、捕魚業(yè)、城市和工業(yè)用水等[22]。

頁巖氣是一種超低滲透的非常規(guī)天然氣，通常為了提高采收率都要使用水平井和水力壓裂技術(shù)，通過高壓使儲(chǔ)層產(chǎn)生誘導(dǎo)縫，為了盡量縮短誘導(dǎo)縫的閉合時(shí)間，通常在水力壓裂的過程中還要加入支撐劑，從而改善儲(chǔ)層的裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。壓裂液由水、砂和化學(xué)添加劑組成，砂和水占比達(dá)到99%以上，化學(xué)添加劑占比1%，即使是這1%的添加劑，我們?nèi)圆荒芎鲆曀鼘?duì)環(huán)境造成的影響，這些添加劑中包含了減阻劑、殺菌劑、防垢劑、粘土穩(wěn)定劑和表面活化劑等260多種類型[23]。2000～2010年間，美國(guó)鉆探2萬口頁巖氣井中發(fā)生與水力壓裂有關(guān)的水體污染事件有43起，其中48%與天然氣或鉆井液有關(guān)，33%涉及井場(chǎng)表面泄漏，10%涉及取水和空氣質(zhì)量以及井噴問題，剩下9%涉及井場(chǎng)外的處置不當(dāng)問題[24]。頁巖氣勘探開發(fā)過程中與水相關(guān)的污染主要指由水力壓裂引起的地下水污染和地表水污染。頁巖氣開采對(duì)地下水的污染的主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面[25]：①甲烷氣體向淺層地下水遷移，引起地下水甲烷含量超標(biāo)。賓夕法尼亞州和紐約州五個(gè)68個(gè)私有水井中的甲烷含量超標(biāo)，在部分地區(qū)，居民甚至能點(diǎn)燃自來水中中冒出的氣體，研究證實(shí)，飲用水受甲烷污染的現(xiàn)象與用水力壓裂法開采頁巖氣密切有關(guān)[26-27]；②深部頁巖層的水和淺層地下水之間的水力聯(lián)系，鉆井液導(dǎo)致淺部含水層受污染，同位素比值分析認(rèn)為深部頁巖層和淺部含水層之間存在聯(lián)通的裂縫[28]；③返排液和產(chǎn)出水回灌造成的地下水污染。壓裂后有15%～85%的返排液會(huì)返排至地面，返排液中含有較高的COD、金屬元素和TDS[29]，目前對(duì)這些大量的返排液的處理方式比較棘手，處理方式通常有就地排放、拉到污水處理廠處理之后排放和經(jīng)過處理之后回灌的方式，如果對(duì)這些含有有毒物質(zhì)的返排液回灌之前處理不當(dāng)，回灌過程中勢(shì)必會(huì)造成地下水污染。地表水污染主要體現(xiàn)在返排液的不合理排放造成臨近河流等地表水的污染，嚴(yán)重威脅到當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬎踩?。賓夕法尼亞州Cabot地區(qū)由于頁巖氣開采過程中大量返排液倒入特拉華河流域，已造成該區(qū)23.3km2的區(qū)域被污染，使得當(dāng)?shù)鼐用駴]有飲用水可采[22]。

2.3 大氣污染與溫室氣體排放

頁巖氣開發(fā)過程中對(duì)大氣造成的污染來源主要包括鉆井設(shè)備和卡車排放的顆粒和有毒氣體、開采過程中造成的甲烷氣體的泄露所引發(fā)的溫室效應(yīng)和煙霧污染。頁巖氣的主要成分是甲烷，雖然甲烷燃燒所產(chǎn)生的碳排放量相對(duì)較低，但甲烷的泄露會(huì)不僅會(huì)造成當(dāng)?shù)乜諝馕廴?，也?huì)引起溫室效應(yīng)，其溫室效應(yīng)影響約是二氧化碳的25倍。有研究顯示，在頁巖氣開發(fā)過程中約有1.19%的甲烷泄漏，再考慮加工、輸氣和配氣環(huán)節(jié)則整個(gè)泄漏量約為2.01%[30]。頁巖氣井泄漏的甲烷比常規(guī)天然氣井要多，泄漏量可占到整個(gè)氣井預(yù)測(cè)總產(chǎn)量的3.6%～7.9%，美國(guó)頁巖氣行業(yè)甲烷泄漏率為3.2%，比天然氣高出30%～100%[31]。大氣污染的來源主要有地面臭氧煙霧污染、鉆采過程中鉆遇到的地層有毒氣體及鉆采設(shè)備和卡車排放的有毒氣體。天然氣燃燒釋放的氮氧化物、碳?xì)浠衔锝?jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)變化生成臭氧煙霧，在頁巖氣大規(guī)模開發(fā)的地區(qū)形成地面臭氧煙霧污染[32]；在四川盆地頁巖氣開發(fā)過程中在部分地層中測(cè)得含有H2S氣體，而且還高達(dá)15g/m3以上[33-34]，鉆采過程中如果處理不當(dāng)，不僅會(huì)造成環(huán)境污染，更有可能損傷施工人員的身體甚至帶來生命危險(xiǎn)。2012年美國(guó)環(huán)境保護(hù)署發(fā)布了控制頁巖氣開采大氣污染的首個(gè)法規(guī)，要求使用水力壓裂法生產(chǎn)的所有頁巖氣井必須安裝有害氣體捕捉裝置[17]。

2.4 誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

頁巖氣開發(fā)工程具有占地面積大、壓裂規(guī)模化、裂縫網(wǎng)絡(luò)化、影響深度大的特點(diǎn)，在開發(fā)過程中會(huì)直接或間接的帶來一些地質(zhì)災(zāi)害。在山區(qū)壓裂施工過程中容易誘發(fā)山體崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；水力壓裂破壞了地層的原始抗壓強(qiáng)度，從而引起地面沉降，破壞作業(yè)區(qū)的房屋、道路和農(nóng)田。美國(guó)多地頁巖氣作業(yè)區(qū)都有過地震發(fā)生的報(bào)道[35]，而且最近幾年地震活動(dòng)的更為頻繁，目前有關(guān)水力壓裂與地震的關(guān)系還不清楚，地震有可能由水力壓裂本身引起，也可能由于返排液的回灌引起地層的不穩(wěn)定活動(dòng)誘發(fā)[36]。雖然誘發(fā)的地震震級(jí)小，不能被人類察覺到，但由水力壓裂引發(fā)的地震仍不可忽視。

2.5 其他環(huán)境問題

水平鉆井、水力壓裂、井場(chǎng)建設(shè)和天然氣運(yùn)輸所需的壓縮機(jī)不免會(huì)帶來噪音，特別是水力壓裂，施工時(shí)間長(zhǎng)，多臺(tái)壓裂設(shè)備同時(shí)工作，不可避免的對(duì)周圍居民造成影響[37]，四川地區(qū)頁巖氣鉆探施工過程中就出現(xiàn)過居民因抱怨施工帶來噪音而不讓工程車進(jìn)村的情況。在頁巖氣開采作業(yè)過程中將產(chǎn)生一定量的固體廢棄物，主要包括鉆井廢棄泥漿、巖屑、廢堵漏材料以及作業(yè)區(qū)生活垃圾等。廢堵漏材料和生活垃圾的量比較少，某氣田開發(fā)過程中，每口井巖屑的產(chǎn)量約為1000m3，廢泥漿產(chǎn)量在800～1200m3之間，廢棄泥漿中含有烴類、鹽類、各種聚合物、木質(zhì)素磺酸鹽、重金屬離子和重金石等危害環(huán)境的成分；廢棄巖屑的主要成分為鋁、硅、鈣、鐵的化合物及有機(jī)物[38-39]。這些污染物通常儲(chǔ)存在井場(chǎng)內(nèi)的廢泥漿巖屑池，待完井后統(tǒng)一進(jìn)行妥善處理。

3 頁巖氣開發(fā)環(huán)保建議

頁巖氣開發(fā)實(shí)踐表明，頁巖氣開發(fā)在帶來資源和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也帶來一系列的環(huán)境問題，如土地破壞、水資源挑戰(zhàn)、空氣污染和地質(zhì)災(zāi)害等。我國(guó)目前也正面臨著嚴(yán)重的環(huán)境問題，北方霧霾天氣年年出現(xiàn)，西南頻頻被大旱和泥石流侵襲，政府必須嚴(yán)格的從源頭把關(guān)，避免在現(xiàn)有的環(huán)境問題沒解決前又出現(xiàn)新的環(huán)境問題。在此背景下，為了盡量降低頁巖氣開發(fā)對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響，針對(duì)頁巖氣勘探開發(fā)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的不同特點(diǎn)，提出如下環(huán)保建議。

3.1 引進(jìn)探索頁巖氣開發(fā)新技術(shù)

我國(guó)單口頁巖氣壓裂用水在15000～30000m3之間，隨井深的加大，個(gè)別井的用水量更大[40]。可以探索用液量少的混合壓裂技術(shù)及纖維壓裂、通道壓裂、干法壓裂、液化石油氣壓裂等無水壓裂技術(shù)。干法壓裂費(fèi)用高，但無需使用水，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，在美國(guó)的應(yīng)用證實(shí)具有較高的經(jīng)濟(jì)性。液化石油氣壓裂具有攜砂量大、造縫能力強(qiáng)、地層無損害、返排時(shí)間短及完全返排等優(yōu)點(diǎn)[41-42]，應(yīng)重點(diǎn)推廣。伴隨頁巖氣的開采，地層壓力不斷釋放，會(huì)導(dǎo)致支撐劑破損，從而降低壓裂縫的導(dǎo)流能力，不得不進(jìn)行重復(fù)壓裂?？杉訌?qiáng)低密度、高強(qiáng)度支撐劑的研究，在增大攜砂量的同時(shí)也能提高支撐性能，盡量避免重復(fù)壓裂。在我國(guó)資源家底尚不清楚的階段，不得不使用水力壓裂的情況下，應(yīng)探索返排液回收處理重復(fù)利用技術(shù)。

3.2 建立頁巖氣開發(fā)環(huán)境評(píng)價(jià)體系

頁巖氣特殊的開采方式導(dǎo)致其開采過程中不確定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，應(yīng)該從風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防的原則出發(fā)，充分考慮可能涉及的環(huán)境問題，構(gòu)建頁巖氣開發(fā)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)各區(qū)塊的不同特點(diǎn)賦予各評(píng)價(jià)指標(biāo)不同的權(quán)重系數(shù)，計(jì)算出環(huán)境影響的綜合值[43-44]。對(duì)頁巖氣開發(fā)帶來的環(huán)境影響作出科學(xué)性、前瞻性的評(píng)價(jià)，為頁巖氣的開發(fā)規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

3.3 建立頁巖氣開發(fā)相關(guān)律法規(guī)

建立適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的頁巖氣開發(fā)相關(guān)的水、氣、生態(tài)環(huán)境等方面的針對(duì)性的法律法規(guī)，在企業(yè)進(jìn)行施工前審查其環(huán)保資質(zhì)，監(jiān)督相關(guān)法規(guī)在實(shí)踐中的落實(shí)情況。使得頁巖氣開采有法可依，從源頭上杜絕頁巖氣開采帶來的環(huán)境問題。

3.4 建立突發(fā)事件應(yīng)急方案

頁巖氣開發(fā)施工中不可避免會(huì)遇到一些突發(fā)事件，如井噴、井漏、山體滑坡、有毒氣體泄露、水資源枯竭、污染等。應(yīng)有針對(duì)性的建立相應(yīng)的預(yù)防機(jī)制，爭(zhēng)取出現(xiàn)問題時(shí)能第一時(shí)間得到解決，避免造成更大的破壞。

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Review of environmental factors of shale gas development

YOU Sheng-gang1，GUO Qian1，WU Shu-lin2，CHEN Xue-jiao3，DENG Zhi4，5，WU Yan-ting1，5

(1.College of Geosciences and Survey Engineering，China University of Mining and Technology(Beijing)，Beijing 100083，China；2.China Petroleum Logging Co.Ltd.，Xi’an 710077，China；3.Sinpoec Southwest Oil/Gas Co.Chuanxi Gas Production，Deyang 618000，China；4.Key Laboratory of Shale Gas Exploration，Ministry of Land and Resources，Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources，Chongqing 400042，China；5.Chongqing Engineering Research Center for Shale Gas Resource & Exploration， Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources，Chongqing 400042，China)

Abundant of shale gas geological resources in China，26 trillion m3of recoverable shale gas resource in major basins and regions of China.At present，China is actively promoting the shale gas exploration and development work，more money and policy focused on the exploration and development，environmental problems about shale gas exploration and development may bring do not seriously enough.This paper reviews the environmental problems during the shale gas development in US and domestic mineral development，thinking that may face below environmental problems in china’s shale gas exploration and development：land occupation，destruction and pollution；water consumption and pollution；air pollution and greenhouse gas emissions；geological disasters.And making a number of specific environmental protection proposals，such as developing new technologies of shale gas exploration and development；the establishment of environmental evaluation system；the establishment of relevant regulations and contingency plans.To provide a reference how to handle the relationship between the environment and resources for China’s shale gas exploration and development.

shale gas；land pollution；air pollution；water pollution；geological disasters；environmental protection

2015-01-19

頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展扶持政策及環(huán)境保護(hù)政策研究項(xiàng)目資助(編號(hào)：12120114020201)

游聲剛(1987-)，男，博士，湖北荊州人，主要研究方向?yàn)榉浅Ｒ?guī)油氣地質(zhì)工程管理。E-mail：715634020@qq.com.

X820.3

A

1004-4051(2015)05-0053-05