重視環境和氣候風險推進頁巖氣產業綠色低碳發展

田春秀 馮相昭

(環境保護部環境與經濟研究中心，北京 100029)

頁巖氣是一種賦存于泥頁巖中的非常規天然氣資源，成分以甲烷為主，是一種清潔的能源資源。近年來，頁巖氣開發在美國進展迅速，其大規模開發已改變了美國的能源格局，同時也在很多國家和地區廣受關注。就中國而言，由于頁巖氣藏儲量豐富，開發潛力巨大，政府部門對頁巖氣開發寄予厚望，欲藉此達到改善能源結構、促進節能減排、應對氣候變化以及滿足日益增長的能源需求等多重目標。但頁巖氣開發是一把雙刃劍，在有助于實現上述目標的同時還會帶來潛在的環境危害，因為頁巖氣開采主要采用水平鉆井和水力壓裂技術，與常規天然氣相比，在開發過程中水污染、空氣污染、甲烷泄漏以及地質災害等潛在風險更大。因此，要借鑒國外經驗，汲取教訓，防范各類風險，科學規劃，加快技術進步，有序推進頁巖氣產業的綠色低碳發展。

1 頁巖氣開發正成為世界能源領域關注的熱點

頁巖氣資源在全球分布廣泛，主要分布在北美、中亞、中國、中東、北非和非洲南部等國家和地區。根據2011年4月美國能源信息署的預測，全球頁巖氣的可采儲量為187.6 萬億m3(不包括俄羅斯、中亞、中東、東南亞和中非等地區)，其中中國以36.1 萬億m3的技術可開采量位列第一。而國土資源部對我國頁巖氣資源的初步評估結果顯示，陸相頁巖氣資源的技術可采儲量為25.08 萬億m3(不含青藏地區)。

從國際上看，美國是世界上頁巖氣資源勘探開發最早、利用最成功的國家。技術進步是頁巖氣產量提高的關鍵，特別是水平鉆井和水力壓裂技術在頁巖氣開發作業中的應用，使美國頁巖氣產量有了突飛猛進的增長。2009年美國首次超過俄羅斯成為世界最大產氣國，2011年能源自給率達到81.4%。加拿大也正積極開展頁巖氣的研究和勘探開發，現階段勘探開發的地區主要集中于Horn River 盆地和Montney 頁巖區塊，2009年加拿大頁巖氣產量為72 億m3。在北美頁巖氣開發形勢的影響下，世界許多地區紛紛開展了頁巖氣的勘探開發。目前歐洲各國對開發頁巖氣的態度呈現兩極分化態勢，一方面，法國、荷蘭、捷克、保加利亞、比利時和德國(北威州)等國家由于擔心頁巖氣開發過程的環境問題，所以強烈反對甚至頒布禁止應用水力壓裂技術的法令;另一方面，波蘭、英國等積極支持頁巖氣開發，其中，波蘭計劃鉆探的124 口頁巖氣井已經完鉆10 口，壓裂1 口。

在中國，頁巖氣資源調查和勘探開發尚處于起步階段，但近年來被給予極大關注。截至2012年4月底，中國一共完鉆63 口頁巖氣(油)井，其中石油公司61 口，國土資源部2 口，且已有30 口頁巖氣井獲得工業氣流。

2 頁巖氣開發的環境風險和氣候風險要高度重視

頁巖氣具有稟賦較差、開采難度大等特點，勘探開發這種清潔高效的化石能源往往使作業區塊的水體和空氣質量等面臨很高的環境風險。

水污染已成為頁巖氣開發最大的環境風險。水平鉆井和水力壓裂法是頁巖氣開采的核心技術。壓裂法開采過程會產生“返排廢水”(注入氣井內的水力壓裂液體在井內鉆井壓力釋放后回流到地表)和“生產廢水”(這種廢水都是生產開始后在井內出現，多數為頁巖構造內所蘊含的鹽水)。這兩類廢水都含有潛在有害污染物，包括鹽分、有機碳氫化合物、無機和有機添加物以及天然放射性物質。這些污染物如果被釋放到環境中或接觸到人體就可能會對人類以及水生物造成毒性、放射性或腐蝕性的危害。

頁巖氣開采造成的空氣污染也不容忽視。頁巖氣開采行業是揮發性有機化合物和有害空氣污染物排放的主要來源。頁巖氣開采中的許多環節(如井口、儲罐)都會釋放揮發性有機化合物并導致地面臭氧的產生，而且長期接觸揮發性有機化合物會導致皮膚不適、頭痛以及生殖系統紊亂。中國的頁巖構造中含有較高濃度水平的硫化氫(H2S)。硫化氫是一種可燃的毒性氣體，硫化氫的職業性接觸，會對中樞神經系統、呼吸系統和心臟等多器官造成損害。

頁巖氣開采的氣候風險則主要源自生產過程的甲烷逸散排放。美國政府和工業行業的數據顯示，頁巖氣開采中甲烷逸散排放比常規天然氣開采至少增加三分之一，甚至可能高兩倍。有關研究表明，頁巖氣開發的甲烷逸散排放量約占其天然氣產量的2%～7.9%。而且，甲烷逸散排放主要集中在生產前階段(包括鉆井、完井和修井)，若返排廢水中的甲烷被點火炬燒掉或采用綠色完井技術，那么完井環節的甲烷排放將顯著下降。鑒于頁巖氣開發甲烷泄漏量高于常規天然氣開發，所以從全生命周期的角度看，頁巖氣是否屬于低碳燃料受到了許多專家和學者的質疑。

3 國際經驗不能盲目照搬，教訓要認真汲取

美國成功開發頁巖氣的經驗值得借鑒，但因兩國在資源條件、水資源約束、投資主體多元化、政策支持等諸多方面存在巨大差異，所以中國頁巖氣開發絕不能簡單復制美國模式。

從地質構造和開采條件看，我國頁巖氣藏儲層與美國的頁巖氣藏儲層相比差異較大，總體上有機質熱演化程度高，埋藏深度大。我國頁巖氣儲量最為豐富的四川盆地頁巖氣層埋藏深度多為1500～4000m，而美國氣藏深度僅為800～2600m。而且，我國頁巖單層厚度小、有機碳含量低，這些因素決定我國頁巖氣開發的難度要大于美國。

就水資源供給而言，水力壓裂法開采頁巖氣要消耗大量水資源且其不可回收。美國環保署估計單井需要8700～14000m3水，美國四個井區數據表明，高產單井耗水甚至高達19000～49000m3。我國人均占有水資源量遠遜于美國，而且頁巖區塊與缺水地區分布重合較多。在水量相對充裕的長江流域，僅在四川和江漢盆地發現了頁巖氣藏，而在西北、華北地區，頁巖氣儲量豐富，水資源卻相當緊缺。其中，由于地表水缺乏或者是水質污染嚴重，華北平原的頁巖氣開采將主要依靠地下水，而華北平原是地下水超采最為嚴重的地區之一。因此，頁巖氣資源的開發將對中國的水資源管理構成巨大威脅。

在投資主體多元化方面，美國經驗表明中小企業的技術創新與突破已成為推動頁巖氣產業發展成熟的中堅力量。美國頁巖氣勘探開發依靠有序合理的競爭機制推動，其中大量中小企業專注于取得的專用技術研發與進步，而大型石油企業則通過收購兼并來參與市場，最終形成合理分工、資本技術各施所長的良好局面。但鑒于我國頁巖氣開發在市場機制與行業政策體系方面均與美國存在較大差異，未來以國有企業為主體，依行“調查先行、規劃調控、招標出讓、多元投入、技術攻關、對外合作、靈活利用、注重環保”的發展路徑的可能性比較大。

此外，美國在頁巖氣開發過程出現的水污染、甲烷泄漏等環境與氣候問題，更值得我國從中汲取教訓。如2009年，懷俄明州的居民被美國環保署告知許多飲用水源受到頁巖氣開發壓裂液中毒物的污染;同年，在賓夕法尼亞州，由于壓裂液泄漏造成東南部的溪流中鹽度過高、藻類瘋長，43 英里的地表徑流受污染，大量魚類和兩棲動物死亡;2010年4月，由于Exco 能源公司的頁巖鉆井機無意中造成了淺層天然氣泄漏，甲烷滲入當地飲用水中，結果導致大約150 戶迪索托居民被迫疏散到臨近的卡多縣。

4 國內頁巖氣開發產業培育應科學漸進，避免無序躍進

現階段中國的頁巖氣大開發已箭在弦上，中國政府已將其視為繼小水電、風能和太陽能等可再生能源之后的又一重要能源發展戰略，并且已經出臺了一系列政策措施旨在培育頁巖氣產業。2011年3月發布的《國民經濟和社會發展“十二五”規劃》明確要求“推進頁巖氣等非常規油氣資源開發利用”。2011年12月，國土資源部發布公告將頁巖氣正式列為第172 個新礦種，對其按單獨礦種進行投資管理。2012年2月發布的《國家能源科技“十二五”規劃(2011-2015)》明確提出，“十二五”我國油氣勘探與開采技術領域，將完善復雜地質油氣資源綜合勘探技術，形成頁巖氣等非常規天然氣勘探開發核心技術體系及配套裝備。2012年3月國家能源局正式發布了《頁巖氣發展規劃(2011-2015年)》，旨在規范和引導“十二五”期間頁巖氣的開發和利用。2012年11月，財政部和國家能源局兩部委出臺頁巖氣開發利用補貼政策，明確指出中央財政對頁巖氣開采企業給予補貼，2012-2015年的補貼標準為0.4元/m3。此外，國土資源部已于2011年6月進行首輪4個區塊頁巖氣探礦權招標，結果顯示中石化和河南煤層氣公司分別中標前兩個區塊;2012年9月針對19 個頁巖氣區塊第二次探礦權出讓招標，結果顯示國有企業競得17 個區塊，民營企業競得2 塊。

從目前的發展來看，中國已顯現頁巖氣大開發、大躍進態勢。在核心技術尚未掌握、配套管網能力不足以及環境監管尚未到位，甚至是違反《環境影響評價法》的情況下，大力推進頁巖氣勘探開發。

客觀上講，中國對頁巖氣的勘探開發仍處于起步階段，尚不具備開發的技術儲備。盡管業界聲稱開發頁巖氣所采用的技術和裝備與常規天然氣開采并無太大的區別，其中水平鉆井與壓裂增產等技術已在我國常規油氣開采作業中應用，但其成熟度和使用能力還遠遠不能滿足需求，尤其是一些核心技術。還有，中國的天然氣管網建設明顯滯后，頁巖氣開發利用的配套能力建設相當薄弱。我國頁巖氣資源富集區很多集中在中西部山區，管網建設難度大、成本高，不利于頁巖氣外輸利用和下游市場開拓。而且，我國天然氣骨干網的建設與運營是由三大國有石油公司完全壟斷，它們是管網的投資主體、生產建設主體、輸送和銷售主體，這種模式有利于將集中開采的天然氣輸送到消費地，但不利于小規模、廣分布的頁巖氣資源開發與輸配。

特別地，目前沒有權威政府部門給出頁巖氣勘探開發潛在的環境風險、甲烷泄漏和環境影響等方面的明確說法，頁巖氣開發相關環境監管標準、規范和政策等方面存在缺失。事實上，相關部門對現有常規油氣開發的環境監管也不足，更多地依靠油氣開采企業的自律行為。頁巖氣開采比起常規油氣開采，意味著更大的環境風險和氣候風險。

綜上所述，相關部門要正視我國頁巖氣開發面臨的形勢和問題，盡快制定科學合理的規劃和各項相關政策措施，引導頁巖氣產業有序、健康發展。

5 關于頁巖氣開發的幾點建議

結合中國發展頁巖氣的戰略定位和勘探開發現狀，本文提出以下幾點建議:

5.1 盡快開展頁巖氣開發環境監管的科學研究和能力建設

研究我國頁巖氣開發潛在的環境影響、環境和氣候風險、污染防治與環境監管的法律法規、政策、標準和技術手段等，為頁巖氣開發環境監管提供技術支撐和保障。一定要將防范環境問題和氣候風險作為頁巖氣開發的監管重點，借鑒國外環境監管實踐經驗，汲取環境事故教訓，結合我國特點，盡快出臺有關法規和管理辦法，確保環境監管先行到位，開發可控。頁巖氣開發的環境問題及其監管已引起國家高層重視，環保部門等已開始推進這項工作，希望相關專項資金能盡快得到落實，以便使相關研究工作能盡快啟動和快速開展。在環境監管措施出來之前，頁巖氣開發的腳步應放緩。

5.2 加快技術進步，鼓勵自主創新

要加強國際交流與合作，引進、消化和吸收國外先進技術，立足于自主創新，加大科研攻關力度，逐步形成適合我國地質條件的頁巖氣勘探開發技術，并實現頁巖氣重大設備自主生產制造。

5.3 不斷完善相關體制機制和政策體系

加強各部門間的溝通和協調，可設立一個頁巖氣資源開發和保護委員會/領導小組，作為國家頁巖氣資源開發和保護議事協調機構，領導小組的主要任務是:研究制訂國家頁巖氣開發重大戰略、方針和政策，協調解決頁巖氣開發中的重大問題，指導頁巖氣開發工作有序開展。同時，要完善頁巖氣開發政策體系，在發展初期提供必要的優惠政策支持，以吸引更多資本進入頁巖氣開發領域;在商業化開采階段，可考慮用資源稅、增值稅、所得稅等稅收減免而不是直接補貼的方式用于鼓勵油氣開發商進行設備投資和降低運營成本等。

［1］張大偉．《頁巖氣發展規劃(2011－2015年)》解讀［J］. 天然氣工業，2012，32(4):6－8．

［2］羅佐縣，孫鵬．產業政策連續發力構建頁巖氣開發市場環境［J］. 中國石化，2012，12:13－15．

［3］美國自然資源保護委員會. 借鑒國際經驗:中國頁巖氣資源環境友好開發之路，2012.8．