页岩气开采的环境风险问题

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：由于页岩气自身特点，页岩气的开发需要铺设管道，所需的管道多，施工过程中会对周边环境及植被产生破坏性影响。在水力压裂开采页岩气的过程中，大规模开采会导致断层活化、地质结构改变，诱发滑坡和地震等地质灾害。有学者认为，页岩气开采水力压裂法是引发美国多场地震的诱因。

1.水资源方面的风险

开采页岩气需要结合多种技术手段和方法，采用地质储量评估技术、钻井技术、固井技术、完井技术、压裂技术等一系列技术才能够低风险、高效率、低成本地开采页岩气。其中水力压裂技术是页岩气开采的关键技术，水力压裂是指用大量掺入化学物质的水灌入页岩层来增加储层的渗透性，从而使页岩气更加容易进入井筒得以采出的新技术。然而水力压裂过程中产生的废液，很容易造成地下水污染。因为水力压裂使用的压裂液除了包含99.51%的水、砂之外，还含有大量的化学添加剂，如杀菌剂、表面活性剂等影响水质的物质。页岩气的水力压裂过程所使用的添加剂对环境和人体有害的污染物如表1-2所示，并且在页岩气开采过程中，大量的有毒有害物质可能通过常规钻井作业或意外井喷发生泄漏，对地下水资源产生巨大污染。

表1-2　页岩气开采中的污染物及影响

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随着页岩气的大规模开采压裂液的用量日益增加，返排回地面的60%～80%的压裂返排液中混有大量的化学物质，如果曾长时间存在于页岩层中则还会混入悬浮有机物、天然放射性物质、油脂、重金属等多种污染物。除此之外，页岩气的开发过程中还会产生冲洗钻井台、钻具和其他设备的废水、生活废水等。在储存、运输、转移废水时如果废水泄漏到地下，会严重污染河流、湖泊和地下水资源，给水生态系统带来难以预计的灾难。

水力压裂技术目前仍然是页岩气开采的主要技术，但是它的耗水量是常规油气井作业的50～100倍。我国水资源十分紧缺，西北地区尤其缺水，其开发、运输、存储、分销和应用等过程均需要大量水资源的消耗，持续这样大规模的开采，势必使我国水资源紧缺的局面雪上加霜。并且地表水和地下水的大量消耗会造成地下水资源枯竭，导致含水层储水能力减弱，水体质量下滑，威胁当地生态系统的稳定与平衡。

2.大气方面的风险

页岩气的主要成分是甲烷，甲烷是温室气体之一，同样质量甲烷导致气温上升的效力是二氧化碳的几十倍。在美国，清洁空气任务组织（CATF）基于美国环境保护局（EPA）的估算认为，从石油和天然气生产过程中释放出的天然气产生的温室效应相当于全球电厂释放出的二氧化碳导致全球变暖效应的35%。从全球角度来看，到2030年，油气生产所释放的甲烷气体将是人为产生甲烷气体的最大来源，如果考虑最近几年迅猛发展的页岩气开发，该比例还会提高。与常规天然气开发一样，在开发、运输及存储过程中将不可避免地有甲烷泄漏到大气中，特别是在压裂液返排过程中有大量甲烷直接排入大气环境。

页岩气燃烧产生的挥发性有机化合物（VOCs）、氮氧化物以及碳氢化合物排入空气中，在一定的条件下，会产生光化学烟雾污染。开采所需的动力设备及运输设备如钻机、压缩机、卡车和其他机械设备运行过程中也会产生大量的氮氧化物及碳氢化合物，加剧光化学烟雾污染。页岩气开采注水过程需要柴油机提供动力，在消耗柴油的过程中会溢出大量苯系物，会产生氮氧化物、颗粒物、粉尘等空气污染物。

3.地质方面的风险

页岩气开采过程中可能会使用油基泥浆，会产生大量钻井岩屑和污泥，存放和处置不当可能会引起周边土壤污染。压裂液和化学药品在存放和使用过程中若有不慎也会污染土壤。页岩气开采钻探过程中各种钻井废液的溢出和泄漏也会导致钻井平台周边土壤的污染，改变原有土地利用方式，造成土壤扰动。由于页岩气自身特点，页岩气的开发需要铺设管道，所需的管道多，施工过程中会对周边环境及植被产生破坏性影响。页岩气井水力压裂过程中需要大量大型施工设备，所占用的土地面积比常规油气的钻井区大很多。它会对地表植被造成破坏，污染土壤表面或浅层地表；破坏野生动物栖息地，威胁到物种生存和生物多样性；导致水土流失、地表沉降、滑坡等问题，加剧土地矛盾。

在水力压裂开采页岩气的过程中，大规模开采会导致断层活化、地质结构改变，诱发滑坡和地震等地质灾害。有学者认为，页岩气开采水力压裂法是引发美国多场地震的诱因。

4.其他环境风险

除过上述环境问题，页岩气的开发过程中还会带来其他的环境问题，如噪声污染、身体病害等一系列问题。水平钻井、水力压裂、井场建设和天然气运输中所用的压缩机运行等都会存在噪声污染，对周围居民生活不可避免地造成影响；水力压裂的过程需要大量压裂液会需要很多罐车往返运输，在一些非硬化路面就会产生大量扬尘，并且给当地的交通带来很大的压力；在钻井和水力压裂过程中会排出地层中铀、钍及其衰变产物镭等一些放射性元素，会对现场操作人员的身体健康造成严重影响。

页岩气开采的环境风险问题

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