中国页岩气开发的环保对策.docx

【谏言】中国页岩气开发的环保对策文|郭小哲中国石油大学（北京）石油工程学院副教授人类社会的发展先后经历了柴薪时代、煤炭时代，从?1859 年开始的油气技术革命缔造了以石油为主体和油气为主体能源时代的现代社会。当代的气态能源的主体形势借着页岩气资源的热力更显重要，先进技术的突破使新型资源被人类加以利用，这是人类社会的优势。但与此同时，对环境造成的负面影响也随之而来。借鉴现代工业发展的经验和教训，发展不能以牺牲环境为代价，在技术高度发达的当下，资源—环境—技术的协调发展才是可持续发展的战略思路，其主旨为：页岩气资源的利用缓解了油气后备资源不足的压力，并加速了清洁气态能源的利用，同时，大规模开发带来的环境问题成为其发展的不和谐声音，面对矛盾，应大力提倡技术革命精神，在促进资源高效利用的同时减弱甚至避免对环境的危害，形成和谐发展的有利局面。1、页岩气资源页岩气资源作为气态能源家族中的新成员，其开发利用前景加大了能源清洁化的筹码，据?2011年美国能源署的预测，全球页岩气资源量约为 623万亿m3，可采储量可达 187万亿m3 ，与 2011 年世界天然气探明储量相当；中国页岩气资源总量约为 134万亿m3，为目前评价的天然气资源 52万亿m3的 2.4 倍，其可开采资源量为 36万亿m3，也大于 32万亿m3的常规可采资源量，被誉为世界第一。俄罗斯天然气储量位居世界第一，其产量从 1987 年到 2013 年基本维持在（5000～6000）亿m3的水平。美国与俄罗斯不相上下，基本处于同等的产量规模，但自 2005 年起美国天然气产量迅速增长，到 2009 年已超过俄罗斯成为世界第一大天然气生产国，2013 年生产水平比俄罗斯产量高1000亿m3，处于绝对优势地位。美国天然气年产量近 10 年的快速增长，与页岩气的大规模开发利用有着密切的关系，2011 年其页岩气产量超过 1800亿m3，占国内天然气生产总量的34%，预测到 2030 年页岩气产量将占到美国天然气总产量的一半以上。相对于美国和俄罗斯的天然气生产情况而言，中国的天然气发展较晚，进入?21 世纪以后，中国天然气产业才快速发展起来，到目前年产量可达到 1200亿m3，为世界第八大天然气生产国，但产量来源绝大多数为砂岩气藏，页岩气的开发和利用处于起步阶段。中、俄、美天然气产能对比图面对丰富的页岩气资源和油气后备资源不足的形势，在美国页岩气开发热的影响下，2011 年我国国土资源部把页岩气定义为我国第 172个矿种，2012 年发布了《页岩气发展规划》，预计到 2020年页岩气产量可达到 1000亿m3，与预测常规天然气 2100亿m3的规模相比占到1/3。页岩气的开发将给中国气态能源跨越发展提供强大支持。按气态能源的发展历程及预测到 2020 年全国天然气消费量将达到4000亿m3，届时页岩气的贡献将占到 25%，成为气态能源发展的主力。中国气态能源发展历程及预测由以上页岩气的资源、生产和消费?3 个方面分析来看，页岩气的开发与利用是大势所趋，具有广阔的前景。但与美国相比，中国的页岩气开发利用存在着许多难题和不确定性，比如埋深大（美国多小于 1000m，中国多大于 2000m）、含气量低（美国多可达到 6m3/t，甚至几十m3/t，中国仅为 2～3m3/t）、泥砂混层严重（美国基本是页岩，中国泥砂混层更复杂），再加上世界对页岩气水力压裂所造成的环境问题存在各种强烈反应，即使中国具有丰富的页岩气资源，其大规模的开发利用也将十分困难复杂。2、页岩气开发带来的环境问题“热”发展往往带有“冷”思考。伴随页岩气开发利用的大好形势，也出现了对水力压裂所产生的影响极其不满的不和谐声音。水力压裂技术已经是非常成熟的技术，并在低渗超低渗油气藏的开发中大规模应用，何以唯独页岩气开发中的水力压裂会给环境带来危害？这主要在于：①页岩气井压裂使用压裂液为常规井的10 倍以上（常规井约 2000m3，页岩气井约 20000m3），压裂液使用量和处理量巨大；②页岩气井压裂排量要远大于常规井（常规井约?6m3/min，页岩气井约 16m3/min），套管承压大，易泄漏；③页岩气储层裂缝发育，压裂形成体积缝网，易沟通其他高渗透层而泄漏。若大规模开发页岩气就需要压裂更多的井，由此所带来的环境问题可能会呈数十倍放大，因此，许多欧洲国家（比如保加利亚、捷克等）禁止应用水力压裂技术开采页岩气。即使页岩气利用最成功的美国，也暴露出较多的环境问题，例如：水力压裂的消耗大量水威胁原本紧张的淡水资源，压裂液漏失到水层致使饮用水含大量有毒化学物质，甲烷气体沿裂缝渗流到饮用水源和空气致使水污染和空气污染，带有各种添加化学剂的返排后的压裂液对土地的污染，甚至大型压裂引起区域的地质灾害等。因此，环境的要求对页岩气生产约束越来越高，美国