页岩气开发地面工程的防范措施

1.环境风险的防范措施

1）控制气体排放

尽管已经有可行的技术去减少上述提到的污染物质的释放，但在美国目前的一些州法律和联邦法律框架下，还没有明确要求采取相关技术来减少上述的排放行为。因此需要制定操作标准以使得上游的释放最少，而且，正如下面所讨论的那样，目前非常规油气导致的气候问题所关注的焦点仍旧是这些油气燃烧之后释放出的二氧化碳。大部分减少页岩气开发所释放的甲烷及其他气体污染物的方法是商业可行的，并且成本也不高。这些方法和措施包括：

（1）减少页岩气井甲烷及其他气体污染物的排放，所有压裂操作的返排液应该直接排放在专用设备内，然后进行气液分离。分离后的气体尽可能进入管线用以销售和使用。不能被捕获的气体必须进行燃烧。

（2）在脱水的情况下安装闪蒸分离器，可回收将被燃烧掉或者排放到大气中的甲烷的90%～99%。

（3）使用集中处理设施，可减少发动机废气和粉尘的排放量。

（4）将脱水装置中的乙二醇脱水泵从最高的泵速降低到一个最优的泵速，将减少苯、甲苯、乙苯、苯乙烷和总二甲苯（BTEX）的排放量。这些单位往往以最大生产量或接近最大生产量的速率运转，以适应油气田初期或者最高的天然气生产。然而，当生产量下降，脱水装置应进行调整，以符合低的产气量，减少排放量。

（5）在页岩气井口安装活塞气举系统，以优化天然气生产，减少放气操作而减少甲烷排放量。

（6）优化压缩机和泵大小以减少所需的功率，从而减少废物排放。

（7）利用红外摄影机能可视化识别任何短暂的碳氢化合物的泄漏，从而能够得到迅速修复，减少能源损失。

2）保护地表水和地下水

在页岩气开发中，保护地表水和地下水的黄金准则。

（1）采用全风险管理框架，尽可能运用先进技术探明地下地质构造，使得污染物质进入地下水层的风险最小化。

（2）在完井期间以及完井后，启动地下水监测体系，不但要监测当地的水井，也要监测其他的井，以保证能够尽早发现污染物对地下水的污染情况。

（3）采用严格的返排液处理标准，确保由于正常作业、意外井喷及泄漏导致的压裂液和压裂返排液，地层水以及烃类的释放与自然环境和地下水隔绝。

（4）确保在地表的作业，比如震动和扰动不影响到浅部含水层。

3）噪声污染防治控制

（1）尽量消除噪声源及降低噪声等级(www.xing528.com)

消除噪声源或降低噪声等级主要包含以下工作内容：① 限制页岩气或其他气体物料在地面管道、设备中的流动速度。页岩气或其他气体物料在地面管线、设备内以较高速度流动时与管道设备内壁的摩擦作用是矿场集输与处理过程中普遍存在的噪声源。一般气流速度以限制在15 m/s以内为宜。② 尽可能避免气体物料在高速流动中流动截面发生剧烈变化：降低流动截面发生变化时的变化幅度；在变化截面前、后设置能有一定缓冲作用的锥形管接头。③ 降低高噪声设备的噪声等级。矿场增压中使用的压缩机、燃气轮机、页岩气净化设备是矿场集输与处理过程中的高噪声设备。降低此类噪声危害的主要措施有：选用低噪声设备；进出口处设置降噪装置；对高噪声设备采取隔离措施。④ 降低阀件产生的噪声。矿场集输与处理过程中大量使用放空阀，当高压页岩气流经放空阀时，部分压力转化为很强噪声。可选用低噪声阀件、优化阀件结构或安装消声器等降低阀件噪声。

（2）控制噪声传播

噪声在空气中传播随着距离的增加而减弱，因此使工作环境与噪声源保持适当的距离，并在两者间种植绿化带或设置障碍物可以在一定程度上控制噪声对人体的危害。

（3）自身防护

自身防护对于防止噪声危害非常有效，尤其是针对经常在噪声等级高的环境中工作的现场人员。常用的自身防护措施是佩戴耳塞、防声棉或者防噪头盔等。

2.控制与治理污染的方案

1）制订监测计划，对目前页岩气开发区域的气体排放量、空气质量以及地下水、地表水进行监测。其内容主要包括：

（1）定量评估燃烧和排放气体以及排放气体的组分（对所有有明显气体排放以及燃烧的过程）。

（2）对于典型的操作或生产过程，测量燃烧后排放物的组成。

（3）对处理厂存放液态烃类的罐或者其他排放富含VOCs的过程进行监测和测量。

（4）对优质完井的数量和质量进行统计，估算优质完井的概率，即监测完井过程中几乎不排放气体的完井作业概率。

（5）监测和测量非常规气开发地区空气中烃类（包括甲烷气）的含量，测量精度要达到能够监测出单一气体组分的浓度，在空间上的测量精度和频率应满足估算烃类气体单个组分在该区域不同位置的空间分布情况。

（6）监测和检测在现场条件下从发动机中排放出的NOX（氮氧化合物的总称，通常包括NO和NO2等）和微小粒子。

2）实行第三方监测、评估和认证体制，以监督和保证相关公司遵循制定的标准和法规政策。这种体制可以包括不定期的检查和独立测量监测。

对于页岩气开发环境影响评估，国内科研工作者做了大量有价值的工作，中国石油大学（北京）的孙仁金和汪振杰，根据页岩气开发项目的特点比较筛选和改进了环境影响评价方法，构建了我国页岩气开发环境影响评价体系和评价模型。该模型既考虑了页岩气开发对水资源、空气、地表、噪声和辐射等自然因素的影响，又将社会、政策法律、经济等宏观环境因素纳入评估范畴，将环境影响程度最终结果量化，使得该模型既可用于页岩气开发项目对环境有无影响及影响前后比较评价，也可以用于不同项目之间的横向比较。

我国还处在页岩气开发的初期，在针对性的政策和法规方面还有很多空白，还缺少传统油气开发法规和非常规油气开发法规相结合的专用法律制度，在这方面美国是成功的。因此，需要借鉴美国已经成熟的，或者正在调整制定的法规政策，结合我国页岩气发展的总体规划、具体页岩气富集情况、开发特征、环境现状等因素，因地制宜，制定适合我国页岩气发展的可操作性强的、较为严格的法规政策。同时，还需要加大政府、民间监督力度，完善和落实污染责任制度，着力发挥如四川海相页岩、陕西陆相页岩等“国家级示范区”的示范作用，以保证从一开始就步入正轨，避免出现走别人已经证实为错误的老路。