非常規(guī)天然氣開發(fā)與環(huán)境保護應(yīng)通盤考慮，監(jiān)管水平?jīng)Q定非常規(guī)油氣資源的未來

        在化石能源中，天然氣是相對潔凈的能源，燃燒同等熱值的天然氣，其二氧化碳排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤和石油。但非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)需要采用特殊的技術(shù)，由此可能帶來新的環(huán)境風(fēng)險和挑戰(zhàn)，比如大氣和氣候污染、地表水和地下水污染等。

        根據(jù)美國CATF（凈化空氣任務(wù)組織的英文縮寫）的研究成果，非常規(guī)天然氣開發(fā)以及管理不當(dāng)而導(dǎo)致的主要環(huán)境風(fēng)險表現(xiàn)如下：

        一、是溫室效應(yīng)。非常規(guī)天然氣的主要成分是甲烷，這是一種非常重要的溫室氣體。同樣質(zhì)量的甲烷，導(dǎo)致的氣溫上升能力是二氧化碳的幾十倍。美國EPA（環(huán)境保護局）估算，從石油和天然氣生產(chǎn)過程中釋放的甲烷氣體，是全世界電廠釋放的二氧化碳導(dǎo)致全球變暖效應(yīng)的35%。從全球角度來看，到2030年，油氣生產(chǎn)所釋放的甲烷氣體，將是人為產(chǎn)生甲烷氣體的最大來源，這還沒有充分考慮最近幾年迅猛崛起的頁巖氣勘探。

        二、是地面臭氧煙霧污染。地面臭氧煙霧污染主要是天然氣燃燒產(chǎn)物經(jīng)過復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)生成的。由于該污染物是新的污染物，其危害比一次污染物更為嚴(yán)重。在美國，大規(guī)模開發(fā)頁巖氣導(dǎo)致的地面臭氧煙霧污染，使得一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的臭氧煙霧達到污染的臨界值。

        三、是地下水污染。在非常規(guī)天然氣開發(fā)過程中，來自地層的流體、壓裂液及天然氣、甲烷可能竄入水層并對水層帶來不利影響，尤其是在大規(guī)模的壓裂和返排作業(yè)過程中，這種影響更大。污染地下水的主要原因有：固井和完井的不合理設(shè)計；壓裂、鉆井等大型設(shè)備劇烈震動；一些沒有封堵好的廢棄井眼竄漏；地表存在水文通道，比如斷層和裂縫區(qū)等。

        四、是地表水污染。油氣井產(chǎn)出液、壓裂液、常規(guī)鉆井施工和井噴等，都會排放大量的污染物。在我國的下?lián)P子地區(qū)，頁巖發(fā)育豐富，但水網(wǎng)也很密集。處理好勘探開發(fā)中的產(chǎn)出液、壓裂液至關(guān)重要，稍有不慎，排入地表水的污染源，就會隨密集的水網(wǎng)迅速擴散，給生態(tài)帶來難以預(yù)測的影響。

        五、是局部地區(qū)水資源短缺。目前非常規(guī)天然氣主要開發(fā)技術(shù)是長水平井多級水力壓裂技術(shù)。通常而言，每口井壓裂用水將高達幾萬立方米，甚至是十幾萬立方米。可以預(yù)測，隨著開發(fā)井?dāng)?shù)的激增，水資源短缺將會成為非常規(guī)天然氣開發(fā)的制約因素。

        在美國，已有可行的技術(shù)和方法降低污染物的排放量，并且成本也并不高。這些技術(shù)和方法包括減少非常規(guī)氣井排放量（可直接將壓裂施工的返排液，排放在專用設(shè)備內(nèi)，然后進行氣液分離；分離后的氣體，盡可能地并入管道，不能捕集的燃燒掉）、油田伴生氣燃燒技術(shù)、零排放控制閥、控制器工藝以及對所有的設(shè)備采用合適的泄漏檢測和修理程序等。

        研究表明，減少油氣生產(chǎn)過程中的甲烷氣體排放，是減緩全球甲烷增長最有效的方法。CATF提出非常規(guī)天然氣開發(fā)氣體排放控制的黃金準(zhǔn)則：以100%氣體回收作為準(zhǔn)則，杜絕完井階段的氣體排放；消除油井伴生氣排放；當(dāng)不可避免地進行氣體焚燒時，確保燃燒充分，以使得甲烷氣、VOC（揮發(fā)性有機化合物）、NOX（氮氧化合物）和黑炭的排放量降至最低；嚴(yán)格限制鉆機及相關(guān)輔助設(shè)備的氣體排放量；要求所有的柴油機設(shè)備具備一定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

        在非常規(guī)天然氣開發(fā)中，CATF建議對地表水和地下水進行保護的黃金準(zhǔn)則是：采用全風(fēng)險管理框架，以最先進的技術(shù)刻畫地質(zhì)構(gòu)造；在完井期間及完井后，啟動地下水監(jiān)測體制，以確保第一時間發(fā)現(xiàn)地下水污染情況；采用嚴(yán)格的返排液處理標(biāo)準(zhǔn)，確保正常作業(yè)和意外泄漏導(dǎo)致的壓裂液和壓裂返排液及烴類排放與自然環(huán)境和地下水層隔絕；確保在地表作業(yè)不影響淺部含水層。

        在非常規(guī)天然氣開發(fā)過程中，還應(yīng)該在現(xiàn)有環(huán)境法案框架基礎(chǔ)上，有針對性地制定環(huán)境保護政策。這些政策法規(guī)應(yīng)該在推動上述標(biāo)準(zhǔn)實施過程中起重要作用。美國已經(jīng)針對油氣生產(chǎn)、處理和運輸過程中的氣體排放量，著手制定聯(lián)邦法律，且很快會頒布實施。

        在頁巖氣發(fā)展初期，美國并未對頁巖氣采取特殊的環(huán)境監(jiān)管。隨著頁巖氣開采規(guī)模的擴大及其對環(huán)境問題爭論的升級，美國對頁巖氣的環(huán)境監(jiān)管趨嚴(yán)，通過修改法律關(guān)閉了著名的“哈里伯頓漏洞”，允許環(huán)境保護局依據(jù)《安全飲用水法》監(jiān)督頁巖氣開采活動；頒布《FRAC》法案，要求披露水力壓裂中使用的化學(xué)藥劑情況，以便充分評估其對地下水的影響。

        美國的非常規(guī)天然氣發(fā)展經(jīng)驗告訴我們，非常規(guī)天然氣開發(fā)對環(huán)境的影響應(yīng)從一開始就要考慮充分。我國尚處于非常規(guī)天然氣的發(fā)展初期，具有很好的實施環(huán)境和社會協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)，因此在開發(fā)伊始就要把甲烷、有毒物以及水污染問題納入管理體系。礦權(quán)的大規(guī)模開放肯定會受到一定的制約，且開放的程度取決于監(jiān)管效果，取決于民眾的訴訟發(fā)生的程度和公眾對開發(fā)非常規(guī)油氣資源的信心。可以說，在一定程度上，監(jiān)管水平?jīng)Q定非常規(guī)油氣資源的未來。

        （作者系英國皇家化學(xué)院院士、中海油研究總院新能源研究中心主任）（肖鋼）