清洁能源清洁开发

　　●钻井采用清水钻进或套管密封方式

　　●目前开采不会影响农业及生活用水

　　●开采管线布设避开地质灾害易发区

　　●建议设置页岩气开采区深部监测井

　　从重庆涪陵区出发，再经过一个半小时蜿蜒的盘山路，就到了焦石镇——我国首个实现规模化商业化开发的大型页岩气田所在地。那么，清洁能源能否坚持清洁开发，绿色能源是否可以绿色开发？近日，记者带着这一疑问，随国土资源部“矿山地质环境保护与恢复治理方案审查与实施进度检查”专家组，来到这里一探究竟。

　　涪陵页岩气田焦石坝区块位于焦石镇等8个乡镇范围内，总面积近640平方公里。就在这片并不起眼的青山黑石之中，页岩气这一绿色能源的应用从畅想变成了现实，实现了海相页岩气的重大战略性突破。

　　页岩气是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主。中石化江汉油田涪陵页岩气公司有关负责人介绍，涪陵页岩气田资源量达2.1万亿立方米，在2015年50亿立方米产能的基础上，2017年将建成100亿立方米页岩气田，相当于一个1000万吨级的大型油田。这也意味着以“焦石坝页岩气”为代表的涪陵油气田将重塑中国能源格局。

　　专家组此行是考察大型页岩气田勘查开发对地下水环境、地质灾害等带来的影响，并就地质环境保护对策与恢复治理规划等进行现场检查与指导。

　　大家刚一下车，就被两块金黄色的牌匾所吸引。2013年9月，涪陵页岩气田被国家能源局授予“重庆涪陵国家级页岩气示范区”， 2014年6月又被国土资源部、重庆市人民政府和中国石油化工集团公司联合授予“重庆涪陵国家级页岩气勘查开发示范区”。

　　记者在中石化江汉油田涪陵页岩气公司项目部得知，尽管涪陵页岩气大规模开发在我国尚属首次，目前规范页岩气可持续开采的行业标准还没有建立，但是，中石化江汉油田在项目建设过程中一直坚持绿色创新的理念，积极探索页岩气开采的绿色低碳可持续发展之路。


　　污染环境问题是专家组对页岩气开发的一大质疑。

　　涪陵页岩气公司企地部主任汪浩说，焦石坝地区是典型的喀斯特地貌，地下暗流纵横，地下水系发达且埋藏浅。“地下水滚滚流，地表水贵如油”，是西南地区水资源状况的现实写照。页岩气钻井和压裂施工用水量较大，保障水环境安全是一项极其重要的任务。

　　在涪陵页岩气公司项目部，悬挂着“克难奋进实现江汉油田跨越式发展，不辱使命建成国家级页岩气示范区”两条醒目的条幅。负责压裂技术的涪陵页岩气公司技术中心副主任廖如钢，以《涪陵页岩气田焦石坝区块水平井大型压裂会不会引发地震及对环境的影响》为题，向专家组进行了汇报。

　　廖如钢告诉大家，页岩气开发的关键技术是分段压裂，在几乎“密不透风”的页岩中，页岩气极难流通，必须通过外力将大量压裂液压注进钻井，挤压井壁四周岩体使其碎裂，夹带在压裂液中的细砂进入裂缝，支撑起一条条四通八达的通道，让页岩气释出。

　　“我们钻井中1500米以内直井段一律采用清水钻工艺，不用任何添加剂。”廖如钢说，“与空气钻、泡沫钻相比，清水钻要慢一点。但宁可慢一点、稳一点，成本高一点，也不能污染地下水和地质环境。”

　　为了避免页岩气勘探开发中产生的废水污染地下水，涪陵页岩气田在钻探工程施工前，采用高密度电法勘查方法对平台附近的地表溶洞进行勘查，然后按照既能满足地质条件又能避开暗河、溶洞的要求确定井位。在钻进过程中，表层钻井一律用清水钻进，钻过地下水层后，用套管将水层严密封固、隔离。

　　记者在焦石坝页岩气勘探现场了解到，钻头先从地表垂直向下钻，找到页岩层后，折个弯，再沿页岩层水平穿行，可长达一两千米，大大扩展了采气面。页岩气水平井在泥页岩中穿行时，井壁很容易垮塌，需要采用油基泥浆这种特殊的钻井液。而在油基泥浆钻进过程中会产生含油钻屑，掉到地上对土壤和环境造成污染。江汉油田在涪陵页岩气勘探开发中，对钻屑进行了无害化采集和存放，并进行无害化处理，防止落地造成污染。目前，涪陵页岩气示范区建设过程产生的钻井废水回注率和油基岩屑不落地处理率均达到了100%。

　　北京市地质研究所的专家通过编制《重庆涪陵页岩气田焦石坝区块矿山地质环境保护与恢复治理方案》调查得知，在涪陵页岩气田开采钻井时采用了三层套管密封作业，各层套管均采用了水泥浆返浆至地面的固井工艺，依次对所钻遇含水层进行了封堵。

　　在页岩气开发过程中，公众对水资源的大量应用颇有疑虑。实际情况怎样呢？

　　涪陵页岩气开发压裂用水量大，平均每口井压裂用水量高达3万立方米，为了避免影响当地群众的生产生活，涪陵工区专门铺设管线从20多公里外的乌江取水。同时，他们还会将压裂返排液通过技术处理达标后，再重新配制成压裂液用于下一口井的施工，实现水的循环利用，使钻井压裂废水回用率能达到100%。

　　涪陵页岩气公司HSE管理部副主任周泽军表示，目前，涪陵页岩气田共有152口开发井进行开采，每天采气从地层中产生废水最大量为150立方米，就目前开采现状来看，井田开采对地下含水层水量疏干影响较轻。根据开采规划，涪陵页岩气田焦石坝区块平均开采深度为2400米，农业用水及生活用水一般利用水深在200~500米的三叠系碎屑岩裂隙孔隙水，气田开采不会影响农业及生活用水。预测未来气田开采对地下水资源量造成的影响也相对较小。

　　在地下水水质影响方面，涪陵环境监测中心2014年监测数据表明，6个地表水监测点、17个地下水监测点的监测结果均符合《地表水环境质量标准》和《地下水质量标准》。近两年的地表水监测也证明，涪陵页岩气勘探开发用水未对焦石镇、白涛街道等供水系统产生影响，也未发现对乌江及其支流产生影响。

　　专家们指出，正常钻井压裂情况下，不会发生钻井液漏失或压裂液漏失污染地下水的情况。但施工中出现的井筒磨损、碰撞破裂，钻井液、钻井泥浆漏失，钻井导致地层破裂，固井质量不佳造成的气体返窜等现象，有可能使地下水受到一定程度的污染，建议近期和中远期应加强深部地下水水质监测，新建一些水文监测孔。

　　北京市地质研究所副所长李巧刚介绍，涪陵页岩气田开采区有崩塌、滑坡、泥石流和不稳定边坡等地质灾害59处，基本都与井场位置距离1公里以上。

　　北京市地质研究所通过对47座井场、集气站、生活区开展地质灾害危险性现状评估，未发现有遭受地质灾害威胁的现象。汪浩向专家介绍说，页岩气田开采管线的布设根据开采规划避开了地质灾害易发区，在穿越沟坡的情况下，均采取了防护措施。另外，页岩气田建立有“巡线制度”，定期对管线进行人工巡查。

　　记者发现，页岩气田井场道路大部分利用的是县、乡、村公路，只是在进入井场附近时看到了新建的进场道路，未发现遭受已有地质灾害威胁的现象。

　　在页岩气田井场，周泽军向专家们表示，2015年对所有新建井场进行了地质灾害危险性评估。根据规划，近期新建的井场及附属设施也不在已有的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害影响范围内。

　　专家们通过现场考察认为，虽然一些不稳定边坡不存在整体失稳现象，但建议对这些边坡要及时进行排水疏干与防护处理。


　　记者在采访中获悉，为了科学评估涪陵页岩气示范区水资源保障利用程度，探索页岩气勘查开发水环境影响评价指标体系，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心专门开展了《南方地区页岩气勘查开发水环境影响及对策》（以下简称《对策》）专题研究项目，开展了地下水地表水采样、动态监测调查和水环境质量现状的评价工作。

　　《对策》项目负责人孙建平指出，专题研究以重庆涪陵页岩气示范区为重点，在1平方公里范围开展了地质剖面测量，采集与测试样品650件，布设了4个地下水长期定时监测点。同时，还围绕页岩气井场部署了57个地下水取样点和49个地表水取样点。其中地表水取样点包括河流、渠道、水库、页岩气井场污水处理池、点火池、填埋池；地下水取样点主要有泉水、暗河、居民蓄水池等。

　　通过水环境影响现状调查分析，地下水与地表水中溶解性甲烷的含量整体都比较低，均处于安全值范围内。就目前现状而言，地下水与地表水中铀含量、镭活度均处于安全值范围之内，不存在放射性元素铀、镭的污染。

　　通过调查发现，研究范围内地下水的污染主要以远距离、深部污染为主，与页岩气井场的分布没有直接关系；而地表水污染具有流域性，属于浅表层污染，与井场分布有关联。

　　孙建平说，涪陵页岩气示范区水资源比较丰富，在不计入长江和乌江多年平均过境水流量的条件下，水资源可利用量为1.3516亿立方米，目前用水量为3714.96万立方米，现状用水量占可利用水资源量的27.49%，尚有9801万立方米的可利用量。

　　根据《重庆市页岩气产业发展规划（2015~2020年）》，涪陵页岩气开发项目到2020年共计将投产400口页岩气井。预计未来5年每年完井约45口，单井钻采需水量为1.5万立方米，预测未来5年每年页岩气开发的耗水量在67.5万立方米左右。

　　由此分析认为，页岩气开发的耗水量仅占区域水资源可利用量的0.5%，页岩气开发对区域水资源量和其他用户影响不大。

　　通过开展《对策》项目研究，研究人员对涪陵页岩气开发提出了4方面的建议。

　　一是严禁在附近中小河流中取水。因为中小河流水流量小，取水对当地居民用水及生态环境会造成较大影响，建议优先从当地的主要河流中取水。

　　二是多渠道解决可能出现的局部水源短缺问题。加强返排液处理技术的研发，使返排液达到回用的标准；在临近城镇地区可使用或利用城镇污水处理厂的中水；在气田内可选择合适的地点建设大型储水池。

　　三是优化水资源配置。在水资源输送过程中，要合理采用物流运输或管道输送的方式，采用系统优化方法，选择最佳运输路线和管线优化配置，节省用水成本；压裂要避开河流枯水期和当地用水高峰时间。

　　四是降低单井耗水量。水力压裂要充分利用现有的节水技术，提高水的循环率，降低整体用水需求，从源头上降低用水量。将水资源作为一个约束性指标，根据区域水资源量和利用情况，通过系统研究确定页岩气开发的鼓励区、限制区和禁止开发区。

　　专家们指出，涪陵地区水资源比较丰富，在保证不对区域水资源量和城乡居民生活及工农业生产造成影响的前提下，可进行长期规模化的页岩气开发。但是，应多渠道解决可能出现的局部水源短缺问题，采取全面的环境监测和环境污染修复措施，尽快设置页岩气开采区的深部监测井。