4.6.1 天然气开采过程中环境问题的对策

油气田天然气和页岩气是当前利用最多的天然气，因此本节分别讨论油气田天然气和页岩气开采过程中环境问题的对策。

4.6.1.1 油气田天然气开采过程中环境问题的对策

由表4-2可知，油气田天然气开采过程会导致水体污染、大气污染、土壤污染和噪声污染等环境问题，而且这个阶段持续时间较长。为了减轻油气田天然气开采对环境的影响，可针对各环境问题的形成原因采取针对性的控制措施。

（1）大气污染的控制

油气田天然气开采过程中造成大气污染的主要原因是排放的气体污染物，包括二氧化硫、粉尘、烟尘、一氧化碳、氮氧化物和总烃等。为了减少油气田天然气开采对大气的污染，对于产生的废气，应实施组织排放，对产生的废气进行收集并处理后再排放。

（2）水体污染的控制

油气田天然气开采过程中产生的各类污染物直接排入水体，就会造成地表水源污染，进而造成土壤污染和地下水污染。为了减少油气田天然气开发对水环境的污染，应对开采过程中产生的各类废水进行分类收集和处理，使其达到受纳水体的标准或者回用的标准。

在污染源还没有进入地下含水层前，可采用堵塞或截流的方法来切断污染来源，防止污染源进入地下水层对水环境造成污染。对油气传输管道采取防腐措施，避免油气泄漏对地下水的污染。

废水的处理可分为物理法、化学法和生物法等。无论何种废水，根据其所含的特征污染物的类别，总可选用一种合适的处理方法。具体处理方法可参考相关书籍（《物理法水处理过程与设备》《化学法水处理过程与设备》《生物法水处理过程与设备》）。

（3）土壤污染的控制

油气田天然气开采过程造成土壤污染的主要原因是施工占地对土壤产生的破坏和废弃污染物对土壤的污染，使土壤结构和性质发生改变。

为了减少油气田天然气开发过程对土壤环境的污染，应尽量减少油气田开发的占地，降低土壤环境污染率；重视开发挖堆土及回填技术，划定堆放点，在地面作业完成后，分别填回深层生土和表层熟土，努力恢复原有土壤结构，以保证土壤内部的营养含量；在容易发生风蚀的地方，应着重防止风蚀作用，采取积极的固沙措施；加强对油气田开发工作的管理，避免发生油气田开发的事故性污染，对开发过程中产生的各种废弃物进行分类收集，并采取合理的技术方法进行无害化处理；在地面工程建设完成后，需组织相关人员对施工活动中所产生的建筑废料进行清理，避免因这些材料的难降解性对土壤造成影响；加强对土壤环境污染监测，及时发现土壤污染问题，及时采取防治措施，避免土壤污染面积的不断扩大。

（4）噪声污染的控制

油气田天然气开采过程中，钻井、开采机械在运转过程中会产生严重的噪声污染。噪声对人类生活的影响迅速、直接，最令人难以忍受。因此，采取各种减噪、降噪、隔噪措施，既从源头上降低噪声的产生，又将噪声控制在一定的程度，从而减轻其对人体的影响。

（5）生态保护

油气田天然气开采过程中的占地、开采机械的运转、各种建筑物与构筑物的建设等，都会使自然生态系统遭到严重破坏。为了尽量减少对自然植被及野生动物的影响，在施工中应实行滚动式开发，将油气田开采占地面积缩小至最低限度。积极开展绿化工作，注意施工后的地表修复和绿化；管沟回填后应注意地表的平整度，在工作空间内，种植草坪和树木可起到美化环境和保护土壤结构的双重作用。另外，在油气田开发过程中，大力提倡油气田机械和设施实施“绿色工程”，以避免强烈色调刺激动物的栖息和繁殖等。

1）野生动物保护措施

良好的植被生长条件是野生动物生存的基础，因此在地面工程建设完成后，应开展树木或草木种植工作，改善项目区域的植被条件，以便为野生动物的生长与繁衍创造一个良好的环境。

2）野生植被的保护

主要采取自然恢复与人工恢复相结合的方式，其中人工恢复主要是结合地形地貌、湿度、温度等条件，选择性地种植生长速率较快的本土植物，以在短时间内恢复该区域的植被生长体系，减少地面工程建设对原地面植被的影响。

3）林业生态系统保护

施工道路尽量利用林业项目区内现有的道路，若由于地面工程建设需要新修施工道路时，应尽量缩短其长度；针对林业项目区内需要特别保护或珍惜的树种，可在施工前安排人员对其进行移栽；对林业项目区内整个施工用地面积进行严格控制，减少林木的砍伐量等。

针对林业地段遭到破坏的植被，应优先采取种植树木的方式，对于树木种植成活率较低的地方，可适当种草或浅根系经济林木；在保证林地原有生态系统组成不变的前提下，在布局上可采用交错分布的种植方式，以促进植物种类的多样性发展，进而形成一个稳定性较强的生态体系；相关检疫部门应对种植所选的树种、种苗等进行病害方面的检疫，防止引入病害。

综上所述，对于油气田天然气开采过程中产生的各类环境问题，可采取的对策如表4-10所示。

4.6.1.2 页岩气开采过程中环境问题的对策

由表4-3可知，页岩气开采过程中产生的环境问题主要是大气污染、水体污染、土壤污染、噪声污染、生态平衡破坏、水资源短缺，严重威胁着人类的生存。为缓解页岩气开发对环境的破坏，可针对各环境问题产生的原因，采取相应的对策。

（1）大气污染的控制

页岩气开采过程导致的环境问题是温室气体和污染气体的排放而导致的温室效应和大气污染，要控制页岩气开采过程对环境的破坏，就必须采取有效措施控制温室气体的产生和污染气体的排放。

1）温室效应的控制

页岩气的主要成分甲烷是温室气体，开采过程中发生的泄漏是导致温室效应的最主要原因，因此要控制温室效应，就应杜绝开采各环节可能发生的泄漏；对于无法防止和杜绝的排放，应采取措施做到组织排放；所有操作均应严格执行相关规定，杜绝可能导致的释放和泄漏。

2）污染气体排放的控制

页岩气开采过程中排放的污染气体主要由所用动力设备及运输设备在运行过程中燃油不完全燃烧产生，因此，要控制开采过程中污染气体的排放，应从两方面着手：一是提高动力设备及运输设备的性能，提高燃油的燃烧效率；二是采用高品质燃油，尽可能减少燃油的杂质。

（2）水体污染的控制

页岩气开采过程中造成水体污染的原因是生产过程中产生的废水。废水不经处理直接排入水体，就会造成地表水污染，然后在渗流作用下进入地下水，造成地下水污染。为减少页岩气开采过程对水环境的污染，应对开采过程中产生的各类废水进行分类收集和处理，使其达到接纳水体的标准或者回用的标准。当污染源还没有进入地下含水层前，采用堵塞或截流的方法来切断污染来源，防止污染源进入地下水层对水环境造成污染。

废水的处理可分为物理法、化学法和生物法等。无论何种废水，根据其所含的特征污染物的类别，总可选用一种合适的处理方法。具体处理方法可参考相关书籍（《物理法水处理过程与设备》《化学法水处理过程与设备》《生物法水处理过程与设备》）。

（3）土壤污染的控制

页岩气开采过程中造成土壤污染的原因主要是施工期产生的大量钻井岩屑、油基泥浆和污泥存放和处置不当。

为了减少页岩气开发对土壤环境的污染，应采用先进技术和设备，尽量减少开发占地，降低土壤环境污染率；重视开发挖堆土及回填技术，划定堆放点，在地面作业完成后，分别填回深层生土和表层熟土，努力恢复原有土壤结构，以保证土壤内部的营养含量；在容易发生风蚀的地方，应着重防止风蚀作用，采取积极的固沙措施；加强对开发工作的管理，避免发生事故性污染，对开发过程中产生的各种废弃物进行分类收集，并采取合理的技术方法进行无害化处理；在地面工程建设完成后，需组织相关人员对施工活动中所产生的建筑废料进行清理，避免因这些材料的难降解性对土壤造成影响；加强对土壤环境污染监测，及时发现土壤污染问题，及时采取防治措施，避免土壤污染面积的不断扩大。

（4）噪声污染的控制

页岩气开采过程中，钻井和压裂机械在运转过程中会产生严重的噪声污染。根据噪声产生的原因，可采取以下手段来进行有效控制。

1）采用先进设备防噪

尽量采用符合环保要求、噪声低、振动小的先进设备。对噪声和振动较大的设备等均采取防振、防噪措施，或建立隔音室，或对设备及部件进行更换和改造，使其符合环保有关规定。

2）采取合理措施降噪

对容易产生噪声的工段或部位，可采取加橡胶衬里、加导向板等措施降噪。

3）隔噪

对于无法防噪降噪的设备，可将其独立安装在密闭室内，室内四周均覆盖一定厚度的吸噪层，使噪声不能传出，从而达到隔噪的目的。

（5）生态保护

页岩气开采过程中的占地、钻井和压裂机械的运转、各种建筑物与构筑物的建设等，都会使自然生态系统遭到严重破坏。为了尽量减少对自然植被及野生动物的影响，在施工中，应实行滚动式开发，将占地面积缩小至最低限度。积极开展绿化工作，注意施工后的地表修复和绿化；管沟回填后应注意地表的平整度，在工作空间内，种植草坪和树木可起到美化环境和保护土壤结构的双重作用。另外，在开发过程中，大力提倡机械和设施实施“绿色工程”，以避免强烈色调刺激动物的栖息和繁殖等。

1）野生动物保护措施

良好的植被生长条件是野生动物生存的基础，因此在地面工程建设完成后，应开展树木或草木种植工作，改善项目区域的植被条件，以便为野生动物的生长与繁衍创造一个良好的环境。

2）野生植被的保护

主要采用自然恢复与人工恢复相结合的方式，其中人工恢复主要是结合地形地貌、湿度、温度等条件，选择性地种植生长速率较快的本土植物，以在短时间内恢复该区域的植被生长体系，减少地面工程建设对原地面植被的影响。

3）林业生态系统保护

施工道路尽量利用林业项目区内现有的道路，若由于地面工程建设需要新修施工道路时，应尽量缩短其长度；针对林业项目区内需要特别保护或珍惜的树种，可在施工前安排人员对其进行移栽；对林业项目区内整个施工用地面积进行严格控制，减少林木的砍伐量等。

针对林业地段遭到破坏的植被，应采取种植树木的方式进行恢复，对于树木种植成活率较低的地方，可适当种草或浅根系经济林木；在保证林地原有生态系统组成不变的前提下，在布局上可采用交错分布的种植方式，以促进植物种类的多样性发展，进而形成一个稳定性较强的生态体系；相关检疫部门应对种植所选的树种、种苗等进行病害方面的检疫，防止引入病害。

4）地质结构稳定化

大规模水力压裂开采页岩气会导致断层的活化、地质结构的改变，会导致水土流失、地表沉陷，诱发滑坡和地震等地质灾害。对此，可采用污泥回注的方式，使采空层稳定化，既从根本上消除了地表沉陷、滑坡的发生，又为污泥处理寻找了新的方式。

（6）水资源控制

页岩气开采过程的耗水量非常大，大量水资源的消耗将导致缺水地区的水资源压力加剧，供需矛盾更加突出。为了缓解水资源紧张的局面，可采用先进的节水技术和设备，尽量提高水的回用率。

综上所述，针对页岩气开发过程中环境问题的形成原因，可采用表4-11所示的对策。