基于頁巖氣開采的環(huán)境影響因素探析

薛鯤(河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院 河南省 鄭州市 450052)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源成為拉動經(jīng)濟發(fā)展的重要資源，引起世界各國的重視。而隨著能源的的開采和利用，世界各國都面臨著嚴重的能源危機，開發(fā)新能源成為國家發(fā)展面臨的新課題。頁巖氣的開發(fā)熱潮順應(yīng)了全球能源發(fā)展的趨勢。隨著頁巖氣的開采和利用，造成了嚴重的環(huán)境問題，尤其是水力壓裂法在也頁巖氣開采中的使用。

一、頁巖氣開采的現(xiàn)狀

隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，世界各國都面臨著能源短缺的危機。美國是頁巖氣開采最成功的國家。頁巖氣的早期開采工作緩慢，但是隨著能源需求的日益增長，頁巖開采的技術(shù)的不斷進步，加之政府相關(guān)扶植政策的出臺，頁巖氣開采發(fā)展迅速，頁巖氣的產(chǎn)量也迅速的攀升。2004年，美國頁巖氣井僅有2900口，2007年暴增至41726口，到2009年，頁巖氣生產(chǎn)井數(shù)達到了98590口。而且，這種增長勢頭還在繼續(xù)保持，2011年僅新建頁巖油氣井數(shù)就達到了10173口。2013年美國頁巖氣總產(chǎn)量已超過2000億立方米，已占該國天然氣總產(chǎn)量的1/3，2015年可能達到2800億立方米。對于頁巖氣的開發(fā)，可以降低國家對石油等能源的需求，減少石油能源的進口，進而可以降低國家的對外依存度。中國頁巖氣的儲量為30萬億～100萬億立方米，中國的南方地區(qū)和西北地區(qū)的盆地開采頁巖氣最為有利，開采資源約為26萬億立方米，中國的許多盆地具有頁巖氣儲藏的條件，因此頁巖氣具有巨大的開發(fā)潛力。而我國的頁巖氣儲量豐富，卻沒有得到應(yīng)有的商業(yè)開發(fā)。資源的開采是國民經(jīng)濟建設(shè)的需求下的重要工作，因此需要重視頁巖氣的開采工作。頁巖氣開發(fā)公司需要勘探中國的地形，借鑒美國的頁巖氣開采的技術(shù)和經(jīng)驗，從而不斷提高我國頁巖氣的開采技術(shù)水平。

二、頁巖氣開采的環(huán)境影響因素

隨著能源的需求不斷增加，能源的開采和使用量也逐漸的增大，能源可以滿足人們的生產(chǎn)和生活的需要，給人們帶來便利。但是能源的開采往往會對環(huán)境造成一定的影響，這種影響可以是直接的，也可以是潛在的。而頁巖氣的開采在解決我國能源短缺的現(xiàn)狀的同時，也會但來環(huán)境問題。

1.對大氣的污染

頁巖氣的主要成分甲烷，頁巖氣的燃燒后可以帶來溫室效應(yīng)。研究資料顯示，同質(zhì)量的甲烷燃燒后帶來的熱量遠遠高于二氧化碳的燃燒產(chǎn)生的熱量。甲烷是一種溫室氣體，頁巖氣的開采中容易發(fā)生泄漏，大量的甲烷氣體釋放到空氣中就會加速全球的變暖，在頁巖氣的開采中設(shè)備的泄漏、水利壓裂過程等都會產(chǎn)生頁巖氣的泄漏。頁巖氣的開采管道需要穿過水層才可以進入到地下更深的頁巖層，如果出現(xiàn)管道破裂或者操作不當，都會導(dǎo)致甲烷氣體泄漏到含水層中。在水力壓裂過程中需要打開新裂縫連接天然氣存在的裂縫，這樣甲烷可能會溶解在廢水中而內(nèi)釋放到大氣中。頁巖氣的燃燒可以產(chǎn)生氮氧化物、碳氫化合物、VOCS等氣體，當濃度達到一定程度，就會產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，另外在鉆機、壓縮機以及其他的機械設(shè)備的運行中，也會產(chǎn)生大量的氮氧化物和碳氫化合物，這樣就會加劇了光化學(xué)煙霧。頁巖氣在開采中，注水時需要柴油提供動力，而柴油在燃燒中通常會產(chǎn)生苯系物、氮氧化物以及顆粒粉塵，這些都會污染到大氣。

2.污染地下水

通常油服企業(yè)將水力壓裂使用的壓裂液中的化學(xué)添加劑作為商業(yè)機密不對外披露，而這些化學(xué)添加劑極有可能造成地下水污染。在頁巖氣的開采中，化學(xué)物質(zhì)可以在水力壓裂過程中沿裂縫從地下慢慢向地表滲透，或者是由于各種原因?qū)е鹿艿榔屏眩鸹瘜W(xué)物質(zhì)泄露，從而造成地下和地表水體污染。水力壓裂完成后，壓裂液就會回流到地面上，然而這些壓裂液中可能含有放射性物質(zhì)會污染施工現(xiàn)場，之后滲入到地下污染地下水。天然氣開采公司認為成開采活動并沒有污染地下水，他們認為開采過程不會讓化學(xué)物質(zhì)滲流到地下水層中，而美國環(huán)保局研究表明，不管是頁巖氣的開采技術(shù)問題，還是開采的操作失誤問題都會影響造成地下水的污染。而地下水的含水層的污染是永久的，不可恢復(fù)，因此在頁巖氣的開中需要注意水污染的問題。

3.大量的耗費水資源

在頁巖氣的開采中，經(jīng)常使用水力壓裂技術(shù)。壓裂液中主要由高壓水、砂、化學(xué)添加劑組成。其中水和砂占有大量的比例。因此在頁巖氣的開采中需要大量的用水。根據(jù)美國頁巖氣開采經(jīng)驗，壓裂一口頁巖氣井需要4～5萬加侖的水，遠遠高于常規(guī)水力壓裂井的用水。頁巖氣井的生產(chǎn)過程中會耗費大量的地表水和地下水，這樣就會影響到城市工業(yè)和居民用水、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的用水等。頁巖氣開采行業(yè)試圖采取措施減少鉆探和水力壓裂中的水的使用，通常是采用重復(fù)使用水資源，這樣就會相對的減少水資源的利用。

三、減少頁巖氣開采污染的措施

在頁巖氣開采中需要大量的水資源，因此我國應(yīng)該引進先進頁巖氣開采技術(shù)，力求做到節(jié)約水資源的效果。同時我國應(yīng)該借鑒先進的水資源管理理念和環(huán)境保護技術(shù)，避免造成水資源的浪費。需要加強頁巖氣的開采勘探和環(huán)境影響評估工作，減少頁巖氣燃燒對大氣的污染。對于頁巖氣開采中產(chǎn)生的回流水，需要引進和研發(fā)回流水的處理技術(shù)，禁止直接排入河流、湖泊中。在頁巖氣的開發(fā)中需要引進新的技術(shù)設(shè)備，鋪設(shè)大量的集氣管線，防止頁巖氣開采中發(fā)生泄漏。

結(jié)語

頁巖氣作為一種高效清潔的能源，受到世界各國的廣泛的關(guān)注。頁巖氣成為重要的戰(zhàn)略能源，各國逐漸興起開發(fā)頁巖氣的熱潮，這樣可以大大的緩解能源危機，降低國家的對外依存度。我國在頁巖氣資源的開采和利用中，需要重視頁巖氣開采中的環(huán)境問題，研發(fā)頁巖氣的開采技術(shù)，以及引進先進的頁巖氣開采技術(shù)和設(shè)備，避免造成環(huán)境污染。

[1]崔思華，班凡生，袁光杰.頁巖氣鉆完井技術(shù)現(xiàn)狀及難點分析［J］. 天然氣工業(yè)，2011，31(4):71-75.

[2]黃玉珍，黃金亮，葛春梅，等.技術(shù)綜合利用技術(shù)進步是推動美國頁巖氣快速發(fā)展的關(guān)鍵［J］.天然氣工業(yè)，2009，29(5):7-10.

[3]馮連勇，邢彥姣，王建良.美國頁巖氣開發(fā)中的環(huán)境與監(jiān)管問題及其啟示［J］. 天然氣工業(yè)，2012，32(9):102-105.