我國(guó)頁(yè)巖氣勘查開(kāi)發(fā)中的環(huán)境影響問(wèn)題研究分析

　　節(jié)能：頁(yè)巖氣產(chǎn)自孔隙度和滲透率極低的沉積巖中，分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁(yè)巖氣井能夠長(zhǎng)期地穩(wěn)定產(chǎn)氣。不同于常規(guī)天然氣的開(kāi)采特點(diǎn)，決定了頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)具有其獨(dú)特的方式。一般情況下，頁(yè)巖氣開(kāi)采活動(dòng)中具有以下5個(gè)特點(diǎn)：生產(chǎn)井?dāng)?shù)眾多，開(kāi)采場(chǎng)地占地廣；優(yōu)選水平井進(jìn)行鉆探開(kāi)采；進(jìn)行不止一次的水力壓裂技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)人工造縫、造儲(chǔ)，需要大量的水資源；需要使用大量壓裂劑和砂粒支撐連通輸氣空隙；生產(chǎn)周期長(zhǎng)達(dá)30年以上。

　　頁(yè)巖氣勘查開(kāi)發(fā)地面工程并未超出石油化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響控制的范疇，工程分析的主要環(huán)節(jié)和挑戰(zhàn)性則主要來(lái)自地下，并具極強(qiáng)的隱蔽性。頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層具“儲(chǔ)蓋一體”的特點(diǎn)，孔隙度和滲透率極低，人工造縫、造儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣開(kāi)采的前提，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)主要是“水平井＋水力壓裂”技術(shù)。水平井是目前主要的頁(yè)巖氣藏生產(chǎn)形式。目前85%的頁(yè)巖氣開(kāi)采方式為水平井和多段水力壓裂。通常采用水力壓裂技術(shù)中的同步壓裂和多次重復(fù)壓裂。同步壓裂技術(shù)指同時(shí)對(duì)配對(duì)井進(jìn)行壓裂，即同時(shí)對(duì)兩口（或兩口以上）的井進(jìn)行壓裂。在同步壓裂中，采用使壓力液及支撐劑在高壓下從一口井向另一口井運(yùn)移距離最短的方法，來(lái)增加壓裂縫網(wǎng)絡(luò)的密度及表面積。該技術(shù)可以快速提高頁(yè)巖氣井的產(chǎn)量。同步壓裂最初是兩口互相接近且深度大致相同水平井間的同時(shí)壓裂，目前已發(fā)展到3口、4口井間同時(shí)壓裂。

　　常規(guī)頁(yè)巖氣開(kāi)采通常采用“注水→抽水→采氣”的開(kāi)采模式，在勘探開(kāi)發(fā)階段用水量巨大。一個(gè)典型的頁(yè)巖氣水平井在鉆探和水力壓裂過(guò)程中需3 700～15 000 m的水，俗稱單口井壓裂需要“千方砂子、萬(wàn)方水”，其中50%～70%的水在這些過(guò)程中會(huì)被消耗掉。水力壓裂對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源量和保證程度帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。另外，鉆探和儲(chǔ)集層壓裂改造過(guò)程中使用的壓裂液由水、砂和壓裂添加劑組成。據(jù)統(tǒng)計(jì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中就使用了260種壓裂添加劑。很多壓裂添加劑作為企業(yè)的專利，其毒性、可遷移性、穩(wěn)定性（可否自然衰減、可否細(xì)菌降解）、溶解性、數(shù)量等均不得而知，其潛在的危害尚難監(jiān)測(cè)，費(fèi)耶特維爾（Fayetteville）頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)壓裂液體積組見(jiàn)圖1 。

　　2、頁(yè)巖氣勘查開(kāi)發(fā)面臨的環(huán)境問(wèn)題

　　2.1　頁(yè)巖氣泄露通道及溫室氣體效應(yīng)

　　頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的頁(yè)巖氣泄漏可以歸納為兩種情況：因完井工藝和質(zhì)量問(wèn)題造成頁(yè)巖氣沿各類井筒、原有廢棄井大量釋放；頁(yè)巖氣通過(guò)未被發(fā)現(xiàn)的斷裂或封閉不良的“蓋層”發(fā)生泄漏。大致可分為甲烷人為泄漏通道和地質(zhì)構(gòu)造泄漏通道兩大類。

　　人為泄漏通道主要包括各類生產(chǎn)井和原有廢棄井等。當(dāng)一個(gè)深井完鉆后，在地表和深層地下就會(huì)建立一個(gè)連續(xù)、貫通的通道。如果鉆井完井不當(dāng)或監(jiān)管不力，原有廢棄井缺乏有效封堵，就有可能造成頁(yè)巖氣通過(guò)井筒泄漏出地表見(jiàn)圖2。