頁巖氣開發(fā)需要更多監(jiān)管和協(xié)調(diào)機(jī)制

事件

　　6月17日22時(shí)55分，四川省宜賓市長寧縣發(fā)生6.0級(jí)地震。截至18日14時(shí)50分，地震共造成13人死亡。

　　由于此次地震發(fā)生地長寧，恰是國家頁巖氣開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)塊，且四川地區(qū)有多個(gè)*頁巖氣開發(fā)區(qū)，關(guān)于頁巖氣開發(fā)是否誘發(fā)地震這個(gè)話題，又一次被網(wǎng)友熱議。

　　這并不是首例頁巖氣開采區(qū)發(fā)生地震，今年2月，四川省自貢市榮縣兩天內(nèi)發(fā)生三起4級(jí)以上地震，當(dāng)?shù)亟型Ａ隧搸r氣開采作業(yè)。

各方觀點(diǎn)

四川地震局：宜賓長寧地震為天然地震未受頁巖氣開采影響

　　據(jù)中國經(jīng)營報(bào)報(bào)道，四川省地震局四川地震預(yù)報(bào)研究中心主任杜方表示，經(jīng)過該局一上午的震情趨勢會(huì)商，認(rèn)為長寧縣地震屬于自然地震，未受到人工干預(yù)的影響。

　　杜方介紹，川南地區(qū)屬于我國大陸華南地塊與青藏地塊的結(jié)合地帶，宜賓地區(qū)位于比較穩(wěn)定的華南地塊，這里沒有大規(guī)模的構(gòu)造，主要是一些小的構(gòu)造。歷史上以中等、四五級(jí)地震活動(dòng)為主。

　　經(jīng)過判斷，四川省地震局認(rèn)為長寧地區(qū)的斷裂帶的長度只有20余公里，由于規(guī)模較小，因此發(fā)震能力小。與之相比龍門山的斷裂帶長達(dá)500公里，而且平行有三組，因此可以有8級(jí)地震的承載力。

　　“長寧地區(qū)的斷裂帶零碎、小，而且縱橫交錯(cuò)，因此未來可能還會(huì)出現(xiàn)4-5級(jí)的地震活動(dòng)，但短期發(fā)生更大級(jí)別的余震可能性小。”杜方表示，但是震區(qū)應(yīng)該加強(qiáng)防范，避免余震帶來的房屋倒塌等次生災(zāi)害。

　　杜方認(rèn)為，從已知的地質(zhì)數(shù)據(jù)看，本次地震為天然地震，與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造、應(yīng)力有關(guān)，而非人工干預(yù)?！氨热缯鹪瓷疃取⒉ㄐ味加胁町?，因此我們認(rèn)為與頁巖氣開采沒有關(guān)系?！?

國內(nèi)外*觀點(diǎn)：能否誘發(fā)地震尚無定論 需要公開更多相關(guān)數(shù)據(jù)

　　ECF國際頁巖氣論壇今年3月19日轉(zhuǎn)發(fā)《中國新聞周刊》第891期*的一篇《頁巖氣開發(fā)能否誘發(fā)地震》，比對了中國頁巖開發(fā)與北美地區(qū)在行業(yè)規(guī)范、數(shù)據(jù)公開等方面存在的差距，這是目前國內(nèi)對頁巖氣開發(fā)與地震關(guān)系比較全面客觀的一篇報(bào)道。

　　報(bào)道指出，不一樣的自然環(huán)境不僅抬高了中國頁巖氣的開采成本，還讓頁巖氣與地震的關(guān)系成為一個(gè)亟待中國自己開展研究的新課題。

　　“水力壓裂制造微裂隙的過程中，一定會(huì)伴隨微地震的活動(dòng)，但這種微地震與天然的構(gòu)造地震不可同日而語?！卑拇罄麃喞ナ刻m大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)院的趙爭光博士指出：“水力壓裂產(chǎn)生的這種地震，震級(jí)一般都會(huì)在零級(jí)以下，相當(dāng)于放鞭炮釋放的能量，在地面上的人是沒有感覺的?！?

　　中石油東方物探水力壓裂微地震監(jiān)測*余剛解釋說：“我們在四川做了大量的實(shí)際數(shù)據(jù)采集，水力壓裂產(chǎn)生的微裂縫水平方向延伸一兩百米，高度一般延伸幾十米，整個(gè)被改造體積在地殼尺度上范圍很小。這些微破裂的位移都是毫米級(jí)的，壓裂的應(yīng)力也很有限。而4級(jí)地震這么大的破壞，錯(cuò)位都是幾十個(gè)厘米，起碼得好多個(gè)原子彈的能量才能引發(fā)這一場地震。”余剛還指出，四川頁巖氣開采的水力壓裂位置在地下兩三千米，而天然地震的震源往往深得多。

　　2016年，在加拿大卡爾加里大學(xué)做博士后的鮑學(xué)偉在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了題為《加拿大西部水力壓裂引起斷層活化》的文章。該研究對比了加拿大西部的地震數(shù)據(jù)與水力壓裂數(shù)據(jù)，表明地震在時(shí)空上都集中在水力壓裂點(diǎn)附近，水力壓裂作業(yè)引起的地應(yīng)力變化可以使天然斷層滑動(dòng)超過1000米;水力壓裂的施工壓力作用于天然斷層，可產(chǎn)生持續(xù)數(shù)月的地震。

　　但另一篇文章的觀點(diǎn)正好與之相左。2017年，加拿大阿爾伯塔大學(xué)教授Mirko Van der Baan課題組在美國地球物理學(xué)會(huì)期刊《地球化學(xué)、地球物理學(xué)、地球系統(tǒng)》發(fā)表了《美國與加拿大的人工誘發(fā)地震與大規(guī)模油氣開采》一文。該研究統(tǒng)計(jì)了北美兩國油氣開采*活躍地區(qū)近50年的地震發(fā)生頻率，發(fā)現(xiàn)日益增加的油氣開采活動(dòng)與地震沒有相關(guān)性。不過，令人關(guān)注的是，Baan團(tuán)隊(duì)的資助方有殼牌、雪弗龍和赫斯基等國際石油巨頭的背景，而鮑學(xué)偉的研究經(jīng)費(fèi)則來自加拿大自然科學(xué)與工程研究理事會(huì)及卡爾加里大學(xué)。

　　有地震研究*強(qiáng)調(diào)說：“頁巖氣開采和地震的關(guān)系問題需要在具體地區(qū)進(jìn)行具體研究，因?yàn)椴煌膸r石與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能差別很大。即使知道一般原理，還需要得到具體的觀測數(shù)據(jù)?！?

　　檢索國內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，中國頁巖氣開采與地震的相關(guān)性的研究數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于美國和加拿大。在為數(shù)不多的中國案例研究中，期刊影響因子*高的是日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所上級(jí)研究員雷興林2017年發(fā)表在《科學(xué)報(bào)道》(Scientific Report)的《中國四川盆地頁巖氣水力壓裂導(dǎo)致斷層再活化并誘發(fā)MW4.7級(jí)地震》。該研究地區(qū)位于四川盆地上羅及其周邊頁巖氣區(qū)塊，研究認(rèn)為，在地下2.3~3公里深度范圍內(nèi)的水力壓裂短期(每個(gè)井?dāng)?shù)月)注水過程，可以誘發(fā)一系列*高可達(dá)MW4.7級(jí)的地震。

　　文章呼吁：“因?yàn)樗拇ㄅ璧刂械乃毫炎鳂I(yè)正如火如荼展開，研究也將有利于地球科學(xué)、天然氣公司、管理部門和學(xué)術(shù)界共同探討顯著的注水誘發(fā)地震的地區(qū)因素，以確保頁巖氣水力壓裂有效進(jìn)行和安全實(shí)施。”

　　該論文第一作者雷興林2013年在接受媒體采訪時(shí)表示，由于相關(guān)企業(yè)對油氣開采和注水作業(yè)數(shù)據(jù)諱莫如深，研究者往往等到頻繁的小震活動(dòng)或中級(jí)規(guī)模地震發(fā)生后才介入研究。

　　曾有地震*指出，目前中國暫時(shí)沒有相關(guān)機(jī)制，保證科研人員可以從油田單位獲得這些數(shù)據(jù)。國內(nèi)頁巖氣的開采主要由“三桶油”(中石油、中石化和中海油)承擔(dān)，地震局往往顯得弱勢。此前某地發(fā)生地震后，地震局出面去油田單位查詢數(shù)據(jù)，也遭到拒絕。報(bào)道稱，目前僅有重慶市地震局與相關(guān)頁巖氣勘探單位建立了協(xié)調(diào)機(jī)制，共享數(shù)據(jù)以研究頁巖氣開采和地震之間的關(guān)系。

美國地震學(xué)會(huì)：水力壓裂作業(yè)或引發(fā)四川地震

　　根據(jù)美國地震學(xué)會(huì)發(fā)布于2019年4月5日的一篇文獻(xiàn)表示，《地震研究快報(bào)》(Seismological Research Letters, SRL)發(fā)表的一項(xiàng)*新研究表明，去年12月和今年1月在中國四川省南部發(fā)生的兩次中等規(guī)模地震可能是由附近的水力壓裂作業(yè)誘發(fā)的。

　　在美國，科學(xué)家們普遍認(rèn)為石油和天然氣產(chǎn)業(yè)的廢水回注(油氣提取過程中伴生的水被注入深部巖層)是該區(qū)特別是俄克拉荷馬州誘發(fā)地震的主要原因。然而，越來越多的證據(jù)表明，在油氣開采過程中通過高壓注入水來破碎巖層的水力壓裂可能在俄亥俄州，俄克拉荷馬州和加拿大西部的某些地區(qū)誘發(fā)了中等規(guī)模的地震。

　　日本地質(zhì)調(diào)查局的雷興林和他的同事們認(rèn)為，廢水處理和水力壓裂都引發(fā)了四川盆地南部的地震。在他們發(fā)表在SRL的新研究中，研究人員提出了“完整的證據(jù)鏈“，表明12月和1月的地震是由水力壓裂作業(yè)誘發(fā)的。

　　他們確定了地震的震源位置，發(fā)現(xiàn)地震相對較淺 (地表以下兩到十公里)，符合誘發(fā)地震的預(yù)期深度。12月和1月的地震在時(shí)間和空間上也與在附近的水平井簇的壓裂密切相關(guān)。當(dāng)然，他們沒有更*的壓裂數(shù)據(jù)來進(jìn)一步理解注水與地震活動(dòng)之間的關(guān)系。

　　雷和同事對地震活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)建模分析顯示，大部分地震活動(dòng)來自*初的主震，余震活動(dòng)很少，這也與典型的誘發(fā)地震的模式一致。*后，他們通過計(jì)算表明，水力壓裂的高壓注水對巖石孔隙產(chǎn)生的超壓強(qiáng)到足以激活該地區(qū)先前存在的斷層。研究人員指出，這些斷層大多是未知的(沒有地圖繪制)，在通常的構(gòu)造應(yīng)力下，斷層的產(chǎn)狀(延伸方向和傾斜角度)不利于滑動(dòng)并會(huì)產(chǎn)生地震的。

　　雷說，“對于大多數(shù)井場，相關(guān)的地震活動(dòng)在水力壓裂結(jié)束或停止后迅速消失”。他進(jìn)一步指出，相關(guān)的分析方法有助于從初期的地震活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)斷層被重新激活的跡象。

　　他補(bǔ)充說：“在我看來，對于被活化了斷層，只要水力壓裂持續(xù)，就可能持續(xù)誘發(fā)中等強(qiáng)度的地震，因?yàn)橹械鹊卣疳尫诺膽?yīng)變非常有限。有關(guān)部門應(yīng)該更新相應(yīng)的國家法規(guī)，在觀察到一定的斷層活動(dòng)跡象時(shí)，要求操作人員采取必要行動(dòng)。”

　　這幾位研究人員表示，他們需要更多更詳細(xì)的圍繞壓裂井場的斷層分布及其應(yīng)力場信息，以研究如何避免破壞性地震的發(fā)生。雷說, “在四川盆地，中等規(guī)模誘發(fā)地震發(fā)生在有限的幾個(gè)井場附近。 如果可以事先篩選出這些地點(diǎn)，破壞性地震的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)大大降低?！?

　　雷和他的同事們希望研究人員、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和油氣運(yùn)營商共同努力, 更好地了解是什么原因?qū)е铝怂拇ㄅ璧啬喜康淖⑺T發(fā)地震活動(dòng)，從而為提高相應(yīng)產(chǎn)業(yè)的有效性和安全性提供知見。