近十年来，美国加大页岩气的开发，由此甚至改变了世界能源格局，这一成果刺激了作为头号能源消费大国的中国，于是开始积极推进页岩气的研究开发。中国出台了相关优惠政策措施来鼓励页岩气的开发，使近年页岩气的开发产气量呈现出飞速增长。但在页岩气的开发整个过程来看，综合各种资料表明：页岩气开发各个环节对环境的污染较重，包括开采消耗了大量水资源、甲烷气体溢出排放造成的大气污染等，返排液、钻井岩屑、油基泥浆对周围生态环境的危害等。开发页岩气就是为了经济环保的获取能源，如果背道而驰，则得不偿失。所以对页岩气的开发各环节进行必要的探索改进，减少环境污染的同时促进页岩气的绿色开采势在必行。

文 | 缪明

页岩气是一种重要的非常规油气资源，近年来已成为全球油气资源勘探与开发的关注热点，美国作为世界上的能源消耗大国最早开展了页岩气的研究开发。随着页岩气开采技术的逐步研究推进，美国页岩气产量近十年来飞速上升；美国借着页岩气的产量的暴增，在2009年的天然气产量首次超过俄罗斯成为世界第一大天然气生产国，并由此改变了全球能源格局。

随后许多国家开始对页岩气开发展现出了极大的兴趣，中国对于页岩气的研究与勘探开发虽然落在后面，2010年才开始勘探开发了第一口页岩气生产井。但近年来的研究也认为中国蕴含有丰富的页岩气资源，开采潜力巨大。由于中国对能源的渴求，国家各部门相继出台相关规章措施在全国鼓励页岩气开发，从相关政策体制上为页岩气开发提供便利条件。目前来看推进页岩气的开发，的确有助于油气行业的多元化发展，并提供了更多选项，进一步提高我国的能源安全度。

但是根据有关资料，美国最早从20个世纪中期就开始对页岩气进行研究开发，突破出现在最近10余年时间，经过半个多世纪的技术积累推进，美国的页岩气开发才开始走上商业开发的道路。凭借着页岩气的开采量的暴增，这一非常规油气资源产量已占美国国内天然气总产量一半以上，但是我们要注意到，即使作为世界的页岩气开发研究的引领者，即使掌握了页岩气开发的核心技术，美国的页岩气开采过程还是一波三折，其中还发生了多起页岩气甲烷泄露事故。目前的主流开采技术是水平井钻井和水力压裂法。美国大部分的页岩气井都是通过压裂法开采获得的。所谓压裂法，是用压裂液-即含多种化学物质的水、砂混合体，用高压注入页岩气钻井，压裂改变储气岩层的岩石裂缝构造，扩张裂口，使页岩气能流出以被收集。但是这些开采活动因工艺技术的原因造成大量水资源的消耗，严重污染水源、空气和土地等，对当地的生态环境和居民健康都产生了负面影响。页岩气压裂法的使用使开采活动会因为压裂液、岩屑、甲烷等对环境造成严重污染影响，甚至造成地下水层的污染。

一、目前来看，在开采页岩气过程中已经产生了诸多制约开采的问题

（1）页岩气开采过程中需要消耗大量的珍贵水资源。以我国四川盆地页岩气开发活动为例，其单井需水量大约在10000m3~40000m3 不等。而根据美国环保署的相关统计，单口页岩气水平井的耗水量一般在7600m3~19000m3。我国页岩气压裂平均用水量每口井为3.15×104m3，相比来说比美国页岩气压裂用水量大。我国西南、西北等地区水资源较匮乏，但反而页岩气储量丰富，在上述地区开发页岩气，必然加剧水资源的紧缺局面；值得注意的是，从目前的探采研究来看，其他一些水资源丰富的地区，反而页岩气储量不高。

（2）对珍贵水资源的污染。页岩气压裂开采法所使用的压裂液由水、砂以及各种有害化学添加剂组成的。页岩气压裂开采过程中可能会污染地下水，在压裂过程中，压裂液中的有害化学物质可能会直接通过岩层裂缝进入含水层，甚至进而污染浅层水源。在开采过程中，部分的压裂液返排向地面，而流回地面的压裂液当中不但含有各种原有的有害化学物质，还有部分在压裂开采过程中地下深处岩层带出的放射性物质以及大约10%的溶解盐之类。这些物质对水资源危害极大，当这些有毒废水返排回地面时，需要进行收集以便回收再利用，这整个开采过程就造成了严重的水源和地下水层污染。

（3）开采活动造成大气污染。页岩气和其它常规天然气的主要成分都是甲烷，在现有的技术条件限制下，开发过程中不可避免有部分甲烷泄漏到空气中，有研究表明甚至比常规天然气开采过程中产生甲烷泄漏量还要多一些。甲烷气体是一种高温室效应的气体，升温潜力可以达到CO2的25倍以上，有的资料也表明甚至可以达到28倍以上，在大气中可以留存长达12年，其贡献了18%的气候效应，贡献程度位居各类温室气体的第二位，远远大于煤炭和石油。

甲烷气既可以从压裂的岩层裂缝中逸出，也可能会有部分甲烷溶解在压裂液中，然后随着返排液被带到地表。从减少温室效应的角度考虑，应该改进技术，有效的减少在页岩气开采中甲烷的白白泄漏，采用可行的方式现场收集利用甲醛。

目前在钻井阶段、放喷测试、钻磨桥塞、压裂液返排、安装采气树和气体集输阶段都会有甲烷气体泄漏溢出，特别是压裂液返排和泄压套管过程中有大量的甲烷气体会随返排液排出。有资料显示，美国每口页岩气井在完井时有高达11.3×104~25.5×104m3 的甲烷气体白白放空，每口井溢出的甲烷气体总量可占气井产量的3.6%~7.9%，而常规天然气开发这部分溢出气量仅为1.7%~6%。控制甲烷的溢出大有文章可作。我国四川某地页岩气开采，从钻井活动开始至气体集输的全过程中，单口井排放甲烷气体也高达400×104～900×104m3，最高值可到1000×104m3以上。目前，由于技术条件的限制我国对溢出的甲烷气体大部分都采用火炬燃烧的简单方式处理，而美国已开始大力发展甲烷气体回收技术。

（4）开采活动对钻井现场周围环境的破坏。页岩气开采压裂过程中产生大量的各种固液体废物，包括钻井岩屑、含各种化学添加剂的泥浆等。存放这些废料占用土地，而且会污染土壤。页岩气的勘探开发需要占用大量土地，交通不便的地方需要进行井场及道路的建设，道路和井场的建设等带来的结果就是占用了大量土地。开采过程用到的泥浆、压裂液均会对地表造成污染；对进场道路和场地进行的平整又造成大量的野生植被的破坏，影响周围的生态环境，造成附近的树木枯萎死亡。污染物流入水体，造成河流鱼类等水生物的污染；也容易引起地面沉降、滑坡、水土流失等地质灾害。有资料表明，页岩气开发区附近的居民会身体会受到污染的影响，结果造成血液里和尿液样本中，含有甲苯、二甲苯等。甚至在有些地区会占用大量的耕地资源，污染破坏地表土，造成土壤板结，改变土壤表层土质，其恢复难度较大，即使以后复垦后对农作物的生长也很不利。而且进一步减少我国可耕地面积，加剧了土地矛盾问题。我国页岩气资源分布较为丰富的西南、西北等地区生态较脆弱，水资源较为匮乏，这些地区生态环境极易因开采活动遭到破坏，恢复难度也非常大。

二、针对上述页岩气开发活动的负面影响，对未来页岩气开发做出的一些建议

（1）国内没有明确的相关法律法规文件对页岩气开发造成的环境影响进行评估处理。国家应尽快出台关于页岩气开采方面的环境保护的法律法规，尽快对页岩气开发活动从环境方面进行有效监管。由于担忧页岩气开采对环境造成的负面影响，德国近年来已经停止进行页岩气钻探活动，法国、波兰等国严禁进行水力压裂技术。目前，必须完善环保方面的法规以便在开发全过程中进行有效的监管，这样才能使页岩气开发得以健康持续发展。

（2）组织相关科研机构对涉及页岩气勘探与开采的一系列问题进行分析研究；科学评估页岩气储量。设立独立的页岩气管控机构以跟踪评估并管控页岩气开采行为。

（3）研究CO2泡沫压裂、LPG等无水压裂的相关技术，减少对水资源的浪费；并验证这些新技术对环境的影响程度，以减少水力压裂造成的环境污染。对目前使用的压裂液进行改进，努力降低压裂液的毒害污染程度。对页岩气开发中甲烷气体的泄漏排放要重视起来，采取措施有效的减少泄漏并提高甲烷气体现场利用率。美国已经开展推进甲烷回收技术，推进甲烷回收技术既可以避免甲烷的泄漏造成大气的污染，又可以对这部分甲烷进行充分利用，减少资源的浪费。

三、结 语

页岩气开发提供了一种重要油气资源，但开发过程也带来了水资源消耗、环境污染等方面的问题。如何能更好的平衡资源开发和环境保护这两方面，需要深入评估开发页岩气的负面影响及对未来人类生活造成的一系列连锁反应，成立监管部门管控开发活动并组织相关科研活动。