更科學(xué)地勘探開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣

目前，我國正逐步推進(jìn)頁(yè)巖氣的勘探和研究工作，但其對環(huán)境的影響尚缺乏科學(xué)評價(jià)和規范管理。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)對環(huán)境的主要影響是水力壓裂所用的化學(xué)物質(zhì)對地下水的潛在污染和地下爆破對地表的影響，另外還有空氣污染、土壤污染、噪聲污染以及棲息地喪失等。

頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，道路開(kāi)辟與硬化、井場(chǎng)建設、設備、工人住宿用地和管道鋪設等需要占用大量的土地資源。一口頁(yè)巖氣井的水力壓裂動(dòng)輒需要耗水上萬(wàn)立方米，壓裂儲液池的建造、罐車(chē)及壓裂車(chē)設備的布置等大幅增加了對土地的需求量。在未開(kāi)發(fā)的偏遠地區，井場(chǎng)建設會(huì )破壞大面積野生植被，影響野生動(dòng)物的生存環(huán)境。降水量較大的情況下，地表侵蝕難以避免，甚至會(huì )出現局部的泥石流、滑坡等地質(zhì)災害；在人口稠密地區，則會(huì )占用大量的耕地或居住用地，導致土地資源緊張。

而與常規天然氣藏的開(kāi)發(fā)相比，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)所必需的水平井鉆井和水力壓裂技術(shù)的耗水量巨大。以美國頁(yè)巖氣開(kāi)采為例，美國多個(gè)頁(yè)巖氣田的統計表明，絕大多數生產(chǎn)井的用水量在7500—15000立方米之間，其中水力壓裂用水量占70%以上。盡管頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)用水量占地區用水總量的比例很小，僅為0.1%—0.8%，但短期內汲取大量水資源仍不免對當地的用水分配造成沖擊。對比我國各省份的水資源承載力，我國頁(yè)巖氣發(fā)展規劃指定的13個(gè)重點(diǎn)省份中有7個(gè)是水資源短缺地區；另外，川、渝、云、貴、贛在近年來(lái)都頻繁遭受?chē)乐馗珊档睦_。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)時(shí)巨大的耗水量必然會(huì )給當地正常的生產(chǎn)、生活帶來(lái)困擾。此外，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)所用水力壓裂液的主要成分是水和砂粒，還有0.5%—2%的各種化學(xué)添加劑。常用的有稀鹽酸、瓜膠、硼酸鹽、聚丙烯酰胺、礦物油、檸檬酸、氯化鉀等，用于提高壓裂液的造縫、攜砂能力，降低摩阻等。這些添加劑的使用也是導致水污染的重要隱患。

頁(yè)巖氣中80%的氣體是甲烷，而甲烷是一種溫室效應比二氧化碳更強的氣體，同等質(zhì)量的甲烷氣體的溫室效應是二氧化碳的數十倍。據保守估計，壓裂液返排過(guò)程中頁(yè)巖氣的平均排放量約占頁(yè)巖氣井預測總產(chǎn)量的1.6%，后續的多段壓裂段塞鉆穿井過(guò)程中的頁(yè)巖氣逸散量約占0.3%。儲層壓力越大，甲烷氣的逸散量就越多。耗時(shí)較長(cháng)的水平井鉆井、完井和壓裂過(guò)程，致使頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)甲烷泄漏量高于常規天然氣開(kāi)發(fā)。

頁(yè)巖氣鉆井和壓裂過(guò)程中的噪聲污染也不可忽視，尤其是對于靠近村落及城鎮的施工地點(diǎn)。井場(chǎng)建設中大量重型機械的運作和交通運輸、水平井鉆井和壓裂施工都會(huì )產(chǎn)生高分貝噪聲。井場(chǎng)建設和交通運輸可以通過(guò)限定作業(yè)時(shí)間來(lái)規避噪聲對周邊居民區正常生活作息的影響；而水平井鉆井的長(cháng)期性、鉆井和壓裂操作的連續性則無(wú)法從根源上消除噪聲污染。后續天然氣輸送過(guò)程中，壓縮機站的運行也將產(chǎn)生長(cháng)期的噪聲污染，即便安裝了消音器也難以完全消除。

由柴油機造成的局部空氣污染亦不可忽視，機械和車(chē)輛要進(jìn)行定時(shí)檢修。此外，井場(chǎng)交通運輸導致的揚塵污染也應給予足夠重視，硬化路段或定期灑水都是抑塵的有效方法。在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中有時(shí)會(huì )遇到天然放射性物質(zhì)含量高的地層，井場(chǎng)的工作人員必須特別注意。相關(guān)的廢液、廢渣等也要做特殊處理。

國人需要以辯證發(fā)展的眼光來(lái)看待頁(yè)巖氣勘探和開(kāi)發(fā)。頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)能夠緩解我國的能源壓力，但也有可能給我們的生存環(huán)境帶來(lái)威脅。我們應在系統分析頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)主要流程，如井場(chǎng)選址與建設、水平井鉆井、水力壓裂和投產(chǎn)等的基礎上，辨識其造成生態(tài)破壞和環(huán)境污染的主要因素以及可借鑒的技術(shù)和經(jīng)驗。結合我國頁(yè)巖氣資源的分布和勘探開(kāi)發(fā)現狀，從政策法規、企業(yè)責任以及技術(shù)創(chuàng )新三個(gè)層面著(zhù)手，來(lái)求得經(jīng)濟和環(huán)境效益的共贏(yíng)，這也是我國頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中環(huán)境保護和管理應努力的方向。

（作者單位：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所）