页岩气开发的技术与环保担忧-【zixun】

页岩气开发的技术与环保担忧

中国页岩气网讯：与其他非常规油气一样，页岩油气的勘探开发与技术的创新、水平的提高紧密相联。美国依托其雄厚的技术支撑体系，依靠技术创新花费了较大投资和较长时间才实现页岩气开发快速发展。因此，很多人认为，在中国，作为新的生长点的页岩气必然与美国有很大的差距。美国某公司曾称，中国要掌握页岩气开发技术至少要10年。似乎离开美国技术，中国人啃不下页岩气。这个说法不全对，甚至大部分不对。

页岩油气与致密油气同属非常规油气，他们的核心技术是两大系列：水平井和压裂。正是依托以其为主体的技术系列的完善配套，美国突破了致密砂岩储层的开发并以其产量增加来弥补老油田的减产。2010年，美国致密气占总产量的26%，约1590亿立方米。致密油约占总产量的10%，约3400万吨。而将此套技术应用于页岩并使之逐渐适应了其特殊性便获得了页岩油气的大发展。

我国油气也走过类似的历程。基于其地质的特殊性，致密油气所占的份额更高。经过近10年的技术攻关，我国致密油气产量快速提高，分别占总产量约1/5、1/4，成为不可或缺的组成部份。

这说明我国致密油气勘探开发的技术已达到相当高的水平，我国在水平井和压裂技术为主体的成套技术上也已臻成熟。各种定向的丛式水平井、阶状水平井、鱼骨状分枝水平井及相应的钻井、完井、测试等工艺已成为相当普及的工程手段。在压裂中适应不同地质、储层情况的压裂液已形成若干系列，压裂、携砂、返排等工艺也形成配套，压裂规模已从千方液百方砂量级发展到万方液千方砂量级。

美国页岩气开发中引以为豪的水平井分段压裂在实用中可同时压裂20段，我国近两年就发展到了16段。目前，工作才刚开始，国内石油工程界已针对我国页岩的实际研发出分别应用于高碎屑含量、高粘土含量的两类页岩压裂液，以保障目前的页岩油气压裂施工。

当然，页岩油气与致密油气的开发还有许多不同，有许多需在实践中攻克的新难题。即使同一大类的油气开发在不同盆地、不同性质的储层甚至不同深度，在实施勘探开发作业时都会碰到不同的技术问题，需要做具体的探索，采取不同的对策。

特别要注意的是，不同的油气勘探开发阶段需要不同的工艺和设备，他们组成复杂的配套技术体系，往往仅一两项技术工艺上的缺陷就可影响到整个生产链的完成和成本的降低。从页岩油气开发上看，主体技术的初步具备还不意味着具有整套技术系列的保障，某些单位掌握的先进技术还有普及应用的问题。我国要逐步完成、完善其配套确实还有一段实践过程，与美国的现状比也有不少差距，某些单项技术差距还很大，这是必须要正视和重视的。

对于页岩气的开发，业外人士最关心的是环境问题。当页岩气开发才刚开始时，美国曾有一部名为《Gas Land》的纪录片，其中展示出页岩气开发对环境污染的镜头，如压裂液污染河水、因含甲烷使自来水龙头出水时可点火燃烧……渲染出一幅可怕的图画。这使还没见过页岩气的人先入为主地对其扣上“高污染、非环保”的帽子。

页岩油气是在致密油气勘探开发的基础上突破并发展起来的，其主体技术是类似的。首先是钻井。水平井与已实施150余年的垂直井只是钻头行进的方向不同，可能对环境污染的钻井液、落地油等也基本相同，处理不好确实可污染环境。但这个问题早已解决。

目前，钻井过程中和完成后可确保泥浆、油污不外泄，完全回收并进行无害化处理。何况回收物可多次利用，落地油和伴生气亦被回收或放空燃烧。如做不到这一点，施工单位将被责令整改、罚款或被取消施工资格。显然，当前石油工业已经做到了这一点。否则，在如此重视环境的今天，还能生存下去吗？

其次，环保界最关心的是压裂。压裂是利用水压机原理通过压裂液携砂将致密的岩石压出细小的裂缝，而后将压裂液返排至井口却将携砂留在缝内以作为支撑而防止裂缝闭合。这些人工造缝导引品位低、难流出的油气进入井筒而被采出。这是难度很大的高技术工艺，压力小了压不开，但压力过大也可能在目的层外的岩石内也产生裂缝。

留在地层里的少量压裂液是否会污染地下水呢？我们知道，供人们使用和与地表水系沟通的地下水都在表层，而页岩油气的开发绝大多数在深层，甚至比常规油气还深些。这是因为，多数情况下在页岩内生成的油气向上运移并聚集在多孔的储层中。实施压裂的页岩与地表含水层间往往隔数百米甚至数千米的非渗透层。当人们注意到可能对浅层地下水或地表水系有污染时，则有意避开可与其联通的地层。如果真出现了像《Gas Land》所显示的水中含大量甲烷的情况，那反倒可以直接利用。这正是非常规气的一种——水溶气，它在日本已投入经济开发。

正是出于环保需要，国内外已开始研究对环境影响更小甚至无危害且更高效的钻井液、压裂液。胜利油田已成功自主研究出无毒、可降解的合成基钻井液来代替水基、油基钻井液。中国工程院院士沈忠厚正在研制特别适合页岩油气开发的超临界二氧化碳压裂。

很多人还担心水力压裂用量大而影响环境。这是个问题，但也无须过于忧虑。我们在西北地区常以在井区专门打水井或以管线连接附近小湖来解决。页岩油气正式开发时井位相当密，大部分水可重复利用。美国著名页岩气公司Chesapeake Energy曾进行的生产不同能源用水量比较结果显示，页岩气开发耗水并不如传说的那么多，反而应属较少。

至于有些人担心压裂引起地震则更是杞人忧天。可以类比的是，大型水库的巨大负载增量可触发微地震以调节地壳平衡，但其量级甚低而从未造成危害。压裂和开发对地下应力状态的影响要比大水库低一个数量级。相反，压裂中岩层破裂产生的微震倒成为监测压裂和开发效果的有力手段，在页岩气开发中它成为发展很快的技术分支。△

（作者系中石化石油勘探开发研究院咨询委副主任）

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