陈宏坤,杜显元,张心昱,吴 骞,郭 宇

1 石油石化污染物控制与处理国家重点实验室/中国石油安全环保技术研究院,北京 102206 2 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京 100101 3 中国科学院大学资源与环境学院, 北京 100190 4 哈尔滨师范大学地理科学学院,哈尔滨 150025 5 沈阳农业大学土地与环境学院,沈阳 110866

页岩气是指赋存于富含有机质的泥岩、页岩及其夹层中,以吸附或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,是一种清洁、高效的能源资源。我国是全世界页岩气储量最大的国家,技术可开采储量约31.6万亿m3,占全球储量的15.4%,主要分布在四川、塔里木、准噶尔、松辽盆地,分别为17.7、6.1、1.0、0.5万亿m3,其余6.3万亿m3分布在扬子台地、江汉和苏北盆地[1- 2]。由于水平钻井技术和大体积水力压裂技术的发展,页岩气开采面积逐步增加。过去10年里美国页岩气钻井呈指数增长,在2005年Marcellus-Utica-Upper Devonian片区有115口页岩气井,到2016年底大约有15519口页岩气井[3],宾夕法尼亚州允许开发的页岩气井有16078个[4]。截至2016年10月底,中石油长宁-威远国家级页岩气示范区累计投产页岩气井107口,日产644万 m3,累计产气超过18.08亿m3[5]。

与开采传统天然气资源相比,页岩气开发水力压裂技术需水量大,在初期压裂时每口井需水8000—50000 m3,导致北美中部2000—2012年间用水量约7.2—33.9亿m3,该区域一半以上的钻井分布于高度或极端缺水区域,水力压裂生产页岩气可能会加剧其与农业、渔业、市政竞争用水[6]。目前国际上对页岩气开发的……