10月25日，國土資源部在京舉行了2012年頁巖氣探礦權(quán)第二輪招標(biāo)，本次招標(biāo)共推出20個區(qū)塊，83家企業(yè)參與。中國是繼美國和加拿大之后，著手勘探開發(fā)頁巖氣資源的國家。然而頁巖氣開采將大量消耗水資源，而且可能對地下水造成污染。要使致密的頁巖層變得疏松，就得使用大量的高壓水。不僅如此，開采過程還可能對地下水造成污染，由此也引發(fā)了不少環(huán)保人士的質(zhì)疑。如何盡最大可能減少對頁巖氣開采對環(huán)境的危害，是擺在所有油氣公司面前的難題。
頁巖氣及其開采技術(shù)原理
頁巖氣指賦存于頁巖中的非常規(guī)天然氣，往往分布在沉積盆地的烴源巖地層中。但是，這種氣體被束縛在致密的、幾乎沒有孔隙和裂縫的頁巖里，在對其進(jìn)行開采時必須人工壓裂地層，制造長裂縫，并把裂縫支撐住形成通道，讓氣體保持壓力并源源不斷地流入井筒。
頁巖氣的開采技術(shù)主要是水平鉆探技術(shù)和水力壓裂技術(shù)。水平井主要用于生產(chǎn)，可以獲得更大的儲層泄流面積，得到更高的天然氣產(chǎn)量。水力壓裂技術(shù)的目的是增加井孔與氣藏巖層的接觸，為油氣提供一個向井孔流動的高滲透通道。其基本流程是在完成鉆井的鉆探和安裝后，將高壓液體混合物注入鉆井，使氣藏巖層裂開，而高壓液體中的支撐劑進(jìn)入裂縫后使其保持開放狀況，從而使得這種水力裂縫成為將油氣導(dǎo)向鉆井的高速通道。高壓液體由水和固體支撐劑(如石英砂)以及化學(xué)添加劑組成，水砂含量一般為98%～99.5%，添加劑含量0.5%～2%。用于高壓液中的化學(xué)添加劑有250 余種。
頁巖氣開發(fā)對水資源的影響
頁巖氣的開采成功將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但其對環(huán)境的潛在影響更令人擔(dān)憂：一方面是頁巖氣的開采需要消耗大量的淡水資源，可能威脅到當(dāng)?shù)睾蛥^(qū)域的水資源可持續(xù)利用;另一方面是頁巖氣開采過程中產(chǎn)生噪聲、廢水、廢氣及其開采事故災(zāi)害等引起的環(huán)境污染。
根據(jù)美國能源部統(tǒng)計，Marcellus 頁巖氣田的每一個鉆井平均用水量為3.88 百萬gal(約1.5 萬立方米)，其中用于水力壓裂的水量占98%。而每天用于Marcellus 頁巖氣井鉆探的水量估計達(dá)8.4 百萬gal。由于頁巖氣井的鉆探周期較短(24h作業(yè)，一個水平井需4～5 周，再加3～5天的水力壓裂處理)，在此期間內(nèi)大量消耗當(dāng)?shù)氐乇硭虻叵滤?每口Marcellus 頁巖氣井每天需用水約3萬gal)，很可能會影響當(dāng)?shù)厮锏纳妗⒉遏~業(yè)、城市和工業(yè)用水等。
頁巖氣開采所使用的水力壓裂技術(shù)不僅消耗大量水資源，而且向地下注入裂解液可能污染地下水。還有專家指出，向頁巖層大量注水，可能促使深層巖石滑動，引發(fā)地震。賓夕法尼亞大學(xué)研究人員表示，在賓夕法尼亞州使用水力壓裂法開采頁巖氣的地區(qū)，地下飲用水中甲烷含量比未鉆探區(qū)域高出17倍，這種甲烷污染與水力壓裂法的應(yīng)用有關(guān)。賓夕法尼亞地下水中之所以發(fā)現(xiàn)甲烷，可能是那里的水井本身穿過了煤層，因此有甲烷進(jìn)入，或者是頁巖氣井的隔離手段做得不夠。
水力壓裂液中的成分，也是爭議焦點(diǎn)之一。美國三名民主黨議員2010年4月在一份報告中說，美國14家油氣公司過去五年的頁巖開采中使用了約295 萬立方米的壓裂添加劑，其中包括750種化學(xué)產(chǎn)品，以及有毒物質(zhì)苯和鉛等。回流的壓裂液如果未及時處理或造成泄漏，對生態(tài)環(huán)境的影響不可低估。
頁巖氣開發(fā)對環(huán)境的影響
頁巖氣資源開發(fā)的蓬勃發(fā)展不僅消耗大量的水資源，也對生態(tài)環(huán)境會造成新的威脅。頁巖氣井產(chǎn)生的壓裂液和地層水潛在的環(huán)境危害，這兩種水統(tǒng)稱回流水(回流水的體積占原來注入高壓液體的30%～70%。鉆探泥漿和回流水一般先存儲于現(xiàn)場的廢水池或儲存車中，然后運(yùn)往指定處理中心進(jìn)行后期處理。回流水中除了含有高壓液體中的化學(xué)添加劑成分外，還含有烴類化合物、重金屬和高溶解固體(TDS)等，其中TDS 組分包括鈣、鉀、鈉、氯化物和碳酸鹽以及來自氣藏巖層的天然放射性物質(zhì)，如鈾、釷及其衰變產(chǎn)物等。
盡管目前回收與循環(huán)利用方法有可能減少80%需要處理或處置的回流水， 但預(yù)計2010 年需處理的回流水每天仍有55 萬gal，2020 年達(dá)150 萬gal/d。統(tǒng)計報告表明，每口頁巖氣開采時的用水量為100萬～800 萬gal，每100 萬gal 水中含約20t 化學(xué)物質(zhì)(如苯、甲醇、殺菌劑等)，回流水比海水咸10倍。如此多的高鹽度回流水，若不進(jìn)行及時處理或造成泄漏，對水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的影響不可低估。
有報告指出，頁巖氣開采產(chǎn)生的廢氣中有61%的成分是對健康有害的，開采地附近的許多樹木因開采產(chǎn)生的污水和廢氣會導(dǎo)致枯死。實(shí)際上，因存儲池或地面蓄水設(shè)備破裂、設(shè)備故障、溢油、人為破壞、交通事故、火災(zāi)以及錯誤操縱等泄漏的含有有毒物質(zhì)的液體，會經(jīng)地面徑流或地下水流入地表水體或滲透到地下土壤和含水層，造成環(huán)境污染和健康危害。
開發(fā)過程中需要注意的問題
頁巖氣是否能夠成功開發(fā)的一個關(guān)鍵因素是，在不干擾當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)正常用水的前提下，當(dāng)?shù)厮Y源的供水能力是否能夠滿足頁巖氣井的鉆探與水力壓裂用水。如果沒有正確控制鉆探取水的頻率、時間和地點(diǎn)，則會對河流的有效利用產(chǎn)生不利影響。例如，河流水量的減少會造成下游公共給水的不足，對水生和陸地生態(tài)系統(tǒng)、濕地、含水層補(bǔ)給等生態(tài)環(huán)境帶來負(fù)面影響，同時也可能會加劇干旱效應(yīng)。大量增加的頁巖氣開采用水可能會引起對環(huán)境的累積影響，如河流等地表水和地下水資源的枯竭、含水層儲水能力的喪失、水質(zhì)的惡化，以及區(qū)域水資源的可持續(xù)利用率減少等。需要著重注意幾個問題：
1)本著不影響當(dāng)?shù)睾蛥^(qū)域的居民飲用水、工農(nóng)業(yè)用水、動植物生態(tài)需水等水資源平衡的原則，防治和減少頁巖氣資源開發(fā)中潛在的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。
2)做好頁巖氣開采產(chǎn)生的回流水的處置和處理工作，引進(jìn)和自主研發(fā)回流水的關(guān)鍵處理技術(shù)，嚴(yán)禁向河流、湖泊和土壤中排放未經(jīng)處理的回流水。3)在制定鼓勵頁巖氣資源勘探開發(fā)優(yōu)惠政策的同時，對現(xiàn)有的水、土、環(huán)境保護(hù)等法律法規(guī)以及油氣開采的技術(shù)政策等進(jìn)行修訂，提高環(huán)境保護(hù)基準(zhǔn)，加大公眾與輿論的參與和監(jiān)督力度。
4)評估選定合適的處理方法處置含有污染物質(zhì)的大量鉆探回收水。頁巖氣的開采需要大量的水資源，中國在引進(jìn)先進(jìn)開采技術(shù)的同時，更要注重借鑒先進(jìn)的水資源管理理念和環(huán)境保護(hù)技術(shù)，避免造成水資源的浪費(fèi)、污染和枯竭，避免(鄉(xiāng)村)小流域和河流的退化。
由于中國人均淡水資源量只有2100立方米，僅為世界人均水平的28%，比人均耕地占比還要低12個百分點(diǎn);石油天然氣可以用其他能源替代，而飲用淡水還無其他資源能替代。
在中國大陸開發(fā)頁巖氣必然注意這一基本國情，節(jié)約用水、可持續(xù)用水，才有可能開發(fā)頁巖氣。
發(fā)布信息
