隨著全球能源格局的演變，頁岩氣作為一種重要的非常規天然氣資源，其開發利用備受關注。2025年，頁岩氣行業政策在推動產業發展的同時，也對水資源管理和環境保護提出了更高要求。本文將深入探討頁岩氣開發過程中水資源管理及水環境保護的相關問題，分析國內外現狀，提出針對性措施，為實現頁岩氣的可持續開發提供參考。
北美在全球頁岩氣商業開發領域起步早且成果顯著。以美國為例，面對頁岩氣開發引發的水資源與水環境問題，從聯邦到州政府構建了完善的法律法規體系，涵蓋環境保護法規、條例、操作標準及制度等。美國採用 「以州為主，聯邦調控」 的環境監管模式，州政府在其中發揮主導作用。
在水資源保護方面，各州對頁岩氣開發取水設置嚴格限制。比如，聖路易斯安娜州劃定取水範圍，紐約州要求取水需經當地管理機構評估與許可，密西根州建立取水評價制度，以保障生產生活用水不受頁岩氣開發影響。在水資源消耗與水體污染管控上，州政府出台諸多法案，如《德克薩斯州水法》《賓夕法尼亞州安全飲用水法案》等。
在水環境污染控制方面，聯邦政府制定《聯邦法規典》《清潔水法》《安全飲用水法》等法規規範廢水排放。其中，《安全飲用水法》和《清潔水法》對水力壓裂技術操作和鑽井過程中的廢水處理提出明確要求，包括制定套管和固井最低標準、安裝防井噴裝置、設立污染保證金制度等，以防止廢水泄漏。《石油污染和控制法》等法規則規定了污染泄漏預防及控制要求。
環境監管方面，頁岩氣開發企業需執行多項生產作業制度，如環境影響評價制度、壓裂許可證制度、信息披露制度等。在信息披露方面，相關法規要求生產企業在政府網站披露鑽井液、壓裂液添加劑成分，並向監管機構提交生產作業和污染處理措施等信息。《國家環境政策法》還明確了環境評價的內容、對象和範圍，用於指導頁岩氣開發的環境風險評估。
加拿大構建了以條例、指令、指南為框架的環境監管法律體系。聯邦政府與各省 / 地區政府無行政隸屬關係，省級政府負責轄區內頁岩氣開發並制定相應環境監管法律和標準，聯邦政府則負責共有土地頁岩氣開發並建立單獨標準體系。
水資源保護普遍採用許可制度，政府要求鑽井壓裂取用非鹽水(河流、地下水及地表水)必須獲得取水許可。聯邦政府制定的《西北地區水法》等法規要求廢物處置需取得許可證。加拿大石油生產協會頒布的相關條例還要求對施工用水循環利用，使用清潔水替代物，開發企業需測量並公布水資源利用情況，加強信息披露，減少水資源消耗。
水環境保護方面，為防止地表水污染，聯邦政府和各省普遍禁止生產廢液排入地表水或用於飲用水供應的近地表含水層。部分省份對回注井質量、注入壓力、注入水水質等提出要求，如阿爾伯塔省、不列顛哥倫比亞省(BC 省)、薩斯喀徹溫省等都制定了相關指令和指南。為避免鑽井和壓裂污染地下水，規定了固井、井控、套管深度、地下水水質監測分析等措施要求，不同省份也出台了相應規範進行水力壓裂風險管控。
我國採用法律法規、政策、標準構成的環境監管框架體系。但由於頁岩氣開發起步較晚，在水環境保護方面未制定專門法律法規及標準，而是執行《環境保護法》《水法》《水污染防治法》和《地下水管理條例》等通用性法律法規條文，並通過環境影響評價制度、排污許可證、取水許可等通用性制度控制頁岩氣開發的水環境污染風險。
在政策方面，國家能源局先後發布的《頁岩氣產業政策》和《頁岩氣發展規劃》對頁岩氣開發的環境保護提出原則要求，包括嚴格執行 「三同時」 制度、廢水循環利用和無害化處理、節約水資源等。但國家層面缺乏專門針對頁岩氣的環境管理政策，主要執行石油天然氣行業的污染防治技術政策和環境管理要求。重慶、四川等主要頁岩氣開發地區出台了地方性頁岩氣污染防治技術政策，對返排液處置方式規定存在差異，如重慶地區限制廢水地下回注，四川地區許可回注處置。2019 年相關通知認可壓裂返排液地下回注，但要求論證環境可行性，並對注水水質等提出基本要求。
標準制定層面，我國缺少頁岩氣水資源與水環境保護的頂層標準，導致企業環境保護管理水平不一，制約頁岩氣開發與環境保護協同發展。目前，針對廢水處置環節逐步提出標準規範要求，如廢水回用配置壓裂液需滿足回用水質標準，達標外排需遵循相應設計規範和排放標準。四川地區發布了頁岩氣水污染物排放標準徵求意見稿，明確了特徵污染物排放指標。為防止廢水回注污染地下水，國家能源局發布的相關標準規定了氣田水注入層和注入井選擇、建造原則及運行監控等要求，回注水質控制暫時執行相關行業推薦指標及分析方法，相關行業污染控制標準仍在完善中。在頁岩氣鑽井及壓裂過程水環境保護方面，近年制定了相關標準，要求設立地下水監測井，加強地下水監控，防止污染。
水資源消耗量大：我國頁岩氣資源探明儲量豐富，但埋藏較深。《2025-2030年全球及中國頁岩氣行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，以川渝頁岩氣開發區塊為例，平均單井用水量約為 20,900 - 30,500 m3，高於美國的 15,000 - 21,000 m3，水資源消耗相對較大。加之川渝地區水資源分配不均，乾旱年份可能影響居民生活和農業灌溉用水，引發與民爭水問題。
井噴和井漏風險：我國頁岩氣井多分布在地理環境複雜的山區丘陵地帶，人口密集、環境敏感度高。部分開發地區溶洞、裂縫、暗河發育，鑽完井過程易發生井噴、井漏，進而污染地表水和地下水。
鑽完井廢棄物存放風險：頁岩氣水力壓裂及鑽井過程產生大量返排液、鑽井岩屑，存放在井場應急池中，不僅占用土地資源，還存在池體滲漏、垮塌風險。
返排液處置和轉運風險：區域內各平台壓裂與返排時序難銜接，返排液中溶解性固體、無機鹽離子等濃度隨時間和回用次數增加，回用配液難度增大，導致仍多採用新鮮水配置壓裂液。返排液達標外排受環境容量和排放標準限制，深層回注雖為經濟可行的末端處置方式，但目前回注井回注容量無法滿足水量增長需求，高壓回注還可能對地下水環境造成風險。罐車長距離拉運或管道輸送也增加了環境污染風險。
頁岩氣水力壓裂需取用大量新鮮水，且各開發區域水資源分布不均，若不規範，易出現與民爭水問題。依據《中華人民共和國水法》等法規，取水應遵循 「合理利用、節約使用、有效保護」 原則，充分考慮水資源可持續利用及時空分布特性，控制新鮮水消耗量。地表水資源充沛地區，優先選擇江河湖泊等地表水水源;水資源匱乏地區，可根據實際選擇城市中水、水工程供水或城市自來水等水源。
頁岩氣鑽井、壓裂開發既消耗大量清水，又產生大量鑽井廢水、壓裂返排液，這些生產作業廢水是重要水資源。應依據 「節約用水」 原則和國家節水型社會建設要求，充分考慮水資源特性，提高廢水回收利用率，控制廢水產生量。有條件地區可建立集中供水系統及水庫、蓄水池等調蓄設施，通過水資源及時調配，實現廢水最大程度循環使用。
頁岩氣返排液回注處置存在地方政策差異，如四川地區許可回注，重慶地區限制回注。對於許可回注地區，應在開發方案和環評報告中提前規劃回注井，避免後期變更導致處置方式與環評批覆不一致。技術上參照相關標準，詳細論證和選擇回注層與回注井，避免滲漏風險。回注過程中持續開展回注水質監測、回注管線泄漏監測，對注入水質評價並進行適當處理，防止因水質配伍性問題造成回注層結垢堵塞。
返排液外排處置需符合國家法律法規及政策，現有處置模式包括自建裝置達標外排或交集中式工業污水處理廠二次處理後達標外排。由於國家或地方政府尚未制定頁岩氣壓裂返排液外排污染控制標準，目前自建裝置達標外排項目要求排放水質執行《污水綜合排放標準》，四川地區還需達到《農田灌溉水質標準》，尤其要限制氯化物(≤350 mg/L)、全鹽量指標(TDS ≤1000 mg/L)。預處理後交集中污水處理廠的，預處理水質一般需達到《污水綜合排放標準》三級要求及污水處理廠進水要求，污水處理廠排放水質一般要求達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級 A 標，四川地區還需符合地方相關標準及頁岩氣水污染物排放標準徵求意見稿要求。
針對頁岩氣開發對地下與地表水環境的污染隱患，應按照 「源頭控制、分區防治、污染監控、應急響應」 原則，全面管控污染物產生、滲漏、擴散、應急響應等過程，實現頁岩氣清潔生產。
鑽(完)井、壓裂過程地下水保護：鑽(完)井、壓裂過程是地下水污染高風險環節，也是保護源頭。一方面應合理選擇井眼位置，避開溶洞和暗河;另一方面，嚴格按照相關規範要求，規範井身結構設計，設置保護套管，配備井控裝置、堵漏劑等預防措施，避免井漏事故，控制污染風險。
防滲漏防泄漏：鑽(完)井、壓裂過程產生的大量壓裂返排液、鑽井固廢需臨時存放在井場，一旦存放設施滲漏、泄漏，將嚴重影響周邊地表和地下水環境。因此，需明確廢水廢渣堆放區域地面防滲性能，如廢水儲存池、水基岩屑收集貯存區、含油廢棄物儲存區等，便於鑽前工程施工。廢水存儲過程應採取防雨措施，如在廢水池、重點防空區周邊設置導集水溝、圍堰、雨棚等，防止外部雨水進入池，對於降水量大的區域或季節，為廢水池預留足夠冗餘容量。
管道輸送：頁岩氣開發產生的壓裂返排液等廢水在井場暫存後通過輸水管網或車輛轉運，轉運過程是水環境污染高風險環節。對於廢水管道輸送，應從管道選材、管線設計、管道防護等方面論證，通過規範設計和防範措施，避免管道破裂、腐蝕穿孔、結垢堵塞、跑冒滴漏等污染周邊水體。廢水車輛運輸需考慮罐體選材、裝卸設計，加強轉運過程監管，建立車輛管理及廢水運輸台帳，防止違法傾倒事件發生。
事故應急：開發企業應針對可能的水環境污染環節編制突發事件應急預案，建立水污染事故預防和控制措施。發生廢水外溢或泄漏時，立即啟動應急預案，採取地表水三級防控措施，如加高廢水池、設截水溝、對井場外溢廢水封堵或導流等，防止廢水污染周邊水體。
我國頁岩氣可采資源量豐富，經過多年探索，已成為北美之外首個實現規模化商業開發的國家，為天然氣儲量及產量增長作出重要貢獻。但我國頁岩氣開發區塊在生態環境敏感度和勘探開發難度上與北美存在差異。
在水資源管理與水環境保護方面，我國雖有一定政策法規基礎，但仍面臨諸多挑戰，如水資源消耗大、存在多種污染風險等。通過借鑑美國、加拿大等國在頁岩氣開發過程中的水資源保護經驗，結合我國國情，本文從取水用水、廢水處置、水污染預防和控制等方面提出了一系列針對性措施建議。
未來，應加快制定和完善頁岩氣開採相關水資源管理標準、水質外排標準、回注井完整性管理標準等，以規範頁岩氣生產作業，避免環境污染，提高水資源保護成效。各頁岩氣公司應提前謀劃回注井部署，從頁岩氣開採用水生命周期出發，系統規範全過程要求，推動頁岩氣產業實現綠色效益發展，在滿足能源需求的同時，保護好水資源和生態環境。
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