更科学地勘探开发页岩气

目前，我国正逐步推进页岩气的勘探和研究工作，但其对环境的影响尚缺乏科学评价和规范管理。页岩气开发对环境的主要影响是水力压裂所用的化学物质对地下水的潜在污染和地下爆破对地表的影响，另外还有空气污染、土壤污染、噪声污染以及栖息地丧失等。

页岩气勘探开发过程中，道路开辟与硬化、井场建设、设备、工人住宿用地和管道铺设等需要占用大量的土地资源。一口页岩气井的水力压裂动辄需要耗水上万立方米，压裂储液池的建造、罐车及压裂车设备的布置等大幅增加了对土地的需求量。在未开发的偏远地区，井场建设会破坏大面积野生植被，影响野生动物的生存环境。降水量较大的情况下，地表侵蚀难以避免，甚至会出现局部的泥石流、滑坡等地质灾害；在人口稠密地区，则会占用大量的耕地或居住用地，导致土地资源紧张。

而与常规天然气藏的开发相比，页岩气开发所必需的水平井钻井和水力压裂技术的耗水量巨大。以美国页岩气开采为例，美国多个页岩气田的统计表明，绝大多数生产井的用水量在7500—15000立方米之间，其中水力压裂用水量占70%以上。尽管页岩气开发用水量占地区用水总量的比例很小，仅为0.1%—0.8%，但短期内汲取大量水资源仍不免对当地的用水分配造成冲击。对比我国各省份的水资源承载力，我国页岩气发展规划指定的13个重点省份中有7个是水资源短缺地区；另外，川、渝、云、贵、赣在近年来都频繁遭受严重干旱的困扰。页岩气开发时巨大的耗水量必然会给当地正常的生产、生活带来困扰。此外，页岩气开发所用水力压裂液的主要成分是水和砂粒，还有0.5%—2%的各种化学添加剂。常用的有稀盐酸、瓜胶、硼酸盐、聚丙烯酰胺、矿物油、柠檬酸、氯化钾等，用于提高压裂液的造缝、携砂能力，降低摩阻等。这些添加剂的使用也是导致水污染的重要隐患。

页岩气中80%的气体是甲烷，而甲烷是一种温室效应比二氧化碳更强的气体，同等质量的甲烷气体的温室效应是二氧化碳的数十倍。据保守估计，压裂液返排过程中页岩气的平均排放量约占页岩气井预测总产量的1.6%，后续的多段压裂段塞钻穿井过程中的页岩气逸散量约占0.3%。储层压力越大，甲烷气的逸散量就越多。耗时较长的水平井钻井、完井和压裂过程，致使页岩气开发甲烷泄漏量高于常规天然气开发。

页岩气钻井和压裂过程中的噪声污染也不可忽视，尤其是对于靠近村落及城镇的施工地点。井场建设中大量重型机械的运作和交通运输、水平井钻井和压裂施工都会产生高分贝噪声。井场建设和交通运输可以通过限定作业时间来规避噪声对周边居民区正常生活作息的影响；而水平井钻井的长期性、钻井和压裂操作的连续性则无法从根源上消除噪声污染。后续天然气输送过程中，压缩机站的运行也将产生长期的噪声污染，即便安装了消音器也难以完全消除。

由柴油机造成的局部空气污染亦不可忽视，机械和车辆要进行定时检修。此外，井场交通运输导致的扬尘污染也应给予足够重视，硬化路段或定期洒水都是抑尘的有效方法。在页岩气开发过程中有时会遇到天然放射性物质含量高的地层，井场的工作人员必须特别注意。相关的废液、废渣等也要做特殊处理。

国人需要以辩证发展的眼光来看待页岩气勘探和开发。页岩气的开发能够缓解我国的能源压力，但也有可能给我们的生存环境带来威胁。我们应在系统分析页岩气勘探开发主要流程，如井场选址与建设、水平井钻井、水力压裂和投产等的基础上，辨识其造成生态破坏和环境污染的主要因素以及可借鉴的技术和经验。结合我国页岩气资源的分布和勘探开发现状，从政策法规、企业责任以及技术创新三个层面着手，来求得经济和环境效益的共赢，这也是我国页岩气开发过程中环境保护和管理应努力的方向。

（作者单位：中国科学院地质与地球物理研究所）