随着全球能源格局的演变，页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，其开发利用备受关注。2025年，页岩气行业政策在推动产业发展的同时，也对水资源管理和环境保护提出了更高要求。本文将深入探讨页岩气开发过程中水资源管理及水环境保护的相关问题，分析国内外现状，提出针对性措施，为实现页岩气的可持续开发提供参考。
北美在全球页岩气商业开发领域起步早且成果显著。以美国为例，面对页岩气开发引发的水资源与水环境问题，从联邦到州政府构建了完善的法律法规体系，涵盖环境保护法规、条例、操作标准及制度等。美国采用 “以州为主，联邦调控” 的环境监管模式，州政府在其中发挥主导作用。
在水资源保护方面，各州对页岩气开发取水设置严格限制。比如，圣路易斯安娜州划定取水范围，纽约州要求取水需经当地管理机构评估与许可，密歇根州建立取水评价制度，以保障生产生活用水不受页岩气开发影响。在水资源消耗与水体污染管控上，州政府出台诸多法案，如《德克萨斯州水法》《宾夕法尼亚州安全饮用水法案》等。
在水环境污染控制方面，联邦政府制定《联邦法规典》《清洁水法》《安全饮用水法》等法规规范废水排放。其中，《安全饮用水法》和《清洁水法》对水力压裂技术操作和钻井过程中的废水处理提出明确要求，包括制定套管和固井最低标准、安装防井喷装置、设立污染保证金制度等，以防止废水泄漏。《石油污染和控制法》等法规则规定了污染泄漏预防及控制要求。
环境监管方面，页岩气开发企业需执行多项生产作业制度，如环境影响评价制度、压裂许可证制度、信息披露制度等。在信息披露方面，相关法规要求生产企业在政府网站披露钻井液、压裂液添加剂成分，并向监管机构提交生产作业和污染处理措施等信息。《国家环境政策法》还明确了环境评价的内容、对象和范围，用于指导页岩气开发的环境风险评估。
加拿大构建了以条例、指令、指南为框架的环境监管法律体系。联邦政府与各省 / 地区政府无行政隶属关系，省级政府负责辖区内页岩气开发并制定相应环境监管法律和标准，联邦政府则负责共有土地页岩气开发并建立单独标准体系。
水资源保护普遍采用许可制度，政府要求钻井压裂取用非盐水(河流、地下水及地表水)必须获得取水许可。联邦政府制定的《西北地区水法》等法规要求废物处置需取得许可证。加拿大石油生产协会颁布的相关条例还要求对施工用水循环利用，使用清洁水替代物，开发企业需测量并公布水资源利用情况，加强信息披露，减少水资源消耗。
水环境保护方面，为防止地表水污染，联邦政府和各省普遍禁止生产废液排入地表水或用于饮用水供应的近地表含水层。部分省份对回注井质量、注入压力、注入水水质等提出要求，如阿尔伯塔省、不列颠哥伦比亚省(BC 省)、萨斯喀彻温省等都制定了相关指令和指南。为避免钻井和压裂污染地下水，规定了固井、井控、套管深度、地下水水质监测分析等措施要求，不同省份也出台了相应规范进行水力压裂风险管控。
我国采用法律法规、政策、标准构成的环境监管框架体系。但由于页岩气开发起步较晚，在水环境保护方面未制定专门法律法规及标准，而是执行《环境保护法》《水法》《水污染防治法》和《地下水管理条例》等通用性法律法规条文，并通过环境影响评价制度、排污许可证、取水许可等通用性制度控制页岩气开发的水环境污染风险。
在政策方面，国家能源局先后发布的《页岩气产业政策》和《页岩气发展规划》对页岩气开发的环境保护提出原则要求，包括严格执行 “三同时” 制度、废水循环利用和无害化处理、节约水资源等。但国家层面缺乏专门针对页岩气的环境管理政策，主要执行石油天然气行业的污染防治技术政策和环境管理要求。重庆、四川等主要页岩气开发地区出台了地方性页岩气污染防治技术政策，对返排液处置方式规定存在差异，如重庆地区限制废水地下回注，四川地区许可回注处置。2019 年相关通知认可压裂返排液地下回注，但要求论证环境可行性，并对注水水质等提出基本要求。
标准制定层面，我国缺少页岩气水资源与水环境保护的顶层标准，导致企业环境保护管理水平不一，制约页岩气开发与环境保护协同发展。目前，针对废水处置环节逐步提出标准规范要求，如废水回用配置压裂液需满足回用水质标准，达标外排需遵循相应设计规范和排放标准。四川地区发布了页岩气水污染物排放标准征求意见稿，明确了特征污染物排放指标。为防止废水回注污染地下水，国家能源局发布的相关标准规定了气田水注入层和注入井选择、建造原则及运行监控等要求，回注水质控制暂时执行相关行业推荐指标及分析方法，相关行业污染控制标准仍在完善中。在页岩气钻井及压裂过程水环境保护方面，近年制定了相关标准，要求设立地下水监测井，加强地下水监控，防止污染。
水资源消耗量大：我国页岩气资源探明储量丰富，但埋藏较深。《2025-2030年全球及中国页岩气行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，以川渝页岩气开发区块为例，平均单井用水量约为 20,900 - 30,500 m3，高于美国的 15,000 - 21,000 m3，水资源消耗相对较大。加之川渝地区水资源分配不均，干旱年份可能影响居民生活和农业灌溉用水，引发与民争水问题。
井喷和井漏风险：我国页岩气井多分布在地理环境复杂的山区丘陵地带，人口密集、环境敏感度高。部分开发地区溶洞、裂缝、暗河发育，钻完井过程易发生井喷、井漏，进而污染地表水和地下水。
钻完井废弃物存放风险：页岩气水力压裂及钻井过程产生大量返排液、钻井岩屑，存放在井场应急池中，不仅占用土地资源，还存在池体渗漏、垮塌风险。
返排液处置和转运风险：区域内各平台压裂与返排时序难衔接，返排液中溶解性固体、无机盐离子等浓度随时间和回用次数增加，回用配液难度增大，导致仍多采用新鲜水配置压裂液。返排液达标外排受环境容量和排放标准限制，深层回注虽为经济可行的末端处置方式，但目前回注井回注容量无法满足水量增长需求，高压回注还可能对地下水环境造成风险。罐车长距离拉运或管道输送也增加了环境污染风险。
页岩气水力压裂需取用大量新鲜水，且各开发区域水资源分布不均，若不规范，易出现与民争水问题。依据《中华人民共和国水法》等法规，取水应遵循 “合理利用、节约使用、有效保护” 原则，充分考虑水资源可持续利用及时空分布特性，控制新鲜水消耗量。地表水资源充沛地区，优先选择江河湖泊等地表水水源;水资源匮乏地区，可根据实际选择城市中水、水工程供水或城市自来水等水源。
页岩气钻井、压裂开发既消耗大量清水，又产生大量钻井废水、压裂返排液，这些生产作业废水是重要水资源。应依据 “节约用水” 原则和国家节水型社会建设要求，充分考虑水资源特性，提高废水回收利用率，控制废水产生量。有条件地区可建立集中供水系统及水库、蓄水池等调蓄设施，通过水资源及时调配，实现废水最大程度循环使用。
页岩气返排液回注处置存在地方政策差异，如四川地区许可回注，重庆地区限制回注。对于许可回注地区，应在开发方案和环评报告中提前规划回注井，避免后期变更导致处置方式与环评批复不一致。技术上参照相关标准，详细论证和选择回注层与回注井，避免渗漏风险。回注过程中持续开展回注水质监测、回注管线泄漏监测，对注入水质评价并进行适当处理，防止因水质配伍性问题造成回注层结垢堵塞。
返排液外排处置需符合国家法律法规及政策，现有处置模式包括自建装置达标外排或交集中式工业污水处理厂二次处理后达标外排。由于国家或地方政府尚未制定页岩气压裂返排液外排污染控制标准，目前自建装置达标外排项目要求排放水质执行《污水综合排放标准》，四川地区还需达到《农田灌溉水质标准》，尤其要限制氯化物(≤350 mg/L)、全盐量指标(TDS ≤1000 mg/L)。预处理后交集中污水处理厂的，预处理水质一般需达到《污水综合排放标准》三级要求及污水处理厂进水要求，污水处理厂排放水质一般要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 标，四川地区还需符合地方相关标准及页岩气水污染物排放标准征求意见稿要求。
针对页岩气开发对地下与地表水环境的污染隐患，应按照 “源头控制、分区防治、污染监控、应急响应” 原则，全面管控污染物产生、渗漏、扩散、应急响应等过程，实现页岩气清洁生产。
钻(完)井、压裂过程地下水保护：钻(完)井、压裂过程是地下水污染高风险环节，也是保护源头。一方面应合理选择井眼位置，避开溶洞和暗河;另一方面，严格按照相关规范要求，规范井身结构设计，设置保护套管，配备井控装置、堵漏剂等预防措施，避免井漏事故，控制污染风险。
防渗漏防泄漏：钻(完)井、压裂过程产生的大量压裂返排液、钻井固废需临时存放在井场，一旦存放设施渗漏、泄漏，将严重影响周边地表和地下水环境。因此，需明确废水废渣堆放区域地面防渗性能，如废水储存池、水基岩屑收集贮存区、含油废弃物储存区等，便于钻前工程施工。废水存储过程应采取防雨措施，如在废水池、重点防空区周边设置导集水沟、围堰、雨棚等，防止外部雨水进入池，对于降水量大的区域或季节，为废水池预留足够冗余容量。
管道输送：页岩气开发产生的压裂返排液等废水在井场暂存后通过输水管网或车辆转运，转运过程是水环境污染高风险环节。对于废水管道输送，应从管道选材、管线设计、管道防护等方面论证，通过规范设计和防范措施，避免管道破裂、腐蚀穿孔、结垢堵塞、跑冒滴漏等污染周边水体。废水车辆运输需考虑罐体选材、装卸设计，加强转运过程监管，建立车辆管理及废水运输台帐，防止违法倾倒事件发生。
事故应急：开发企业应针对可能的水环境污染环节编制突发事件应急预案，建立水污染事故预防和控制措施。发生废水外溢或泄漏时，立即启动应急预案，采取地表水三级防控措施，如加高废水池、设截水沟、对井场外溢废水封堵或导流等，防止废水污染周边水体。
我国页岩气可采资源量丰富，经过多年探索，已成为北美之外首个实现规模化商业开发的国家，为天然气储量及产量增长作出重要贡献。但我国页岩气开发区块在生态环境敏感度和勘探开发难度上与北美存在差异。
在水资源管理与水环境保护方面，我国虽有一定政策法规基础，但仍面临诸多挑战，如水资源消耗大、存在多种污染风险等。通过借鉴美国、加拿大等国在页岩气开发过程中的水资源保护经验，结合我国国情，本文从取水用水、废水处置、水污染预防和控制等方面提出了一系列针对性措施建议。
未来，应加快制定和完善页岩气开采相关水资源管理标准、水质外排标准、回注井完整性管理标准等，以规范页岩气生产作业，避免环境污染，提高水资源保护成效。各页岩气公司应提前谋划回注井部署，从页岩气开采用水生命周期出发，系统规范全过程要求，推动页岩气产业实现绿色效益发展，在满足能源需求的同时，保护好水资源和生态环境。
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