页岩气开发需要更多监管和协调机制

事件

6月17日22时55分，四川省宜宾市长宁县发生6.0级地震。截至18日14时50分，地震共造成13人死亡。

由于此次地震发生地长宁，恰是国家页岩气开发的重点区块，且四川地区有多个国家级页岩气开发区，关于页岩气开发是否诱发地震这个话题，又一次被网友热议。

这并不是首例页岩气开采区发生地震，今年2月，四川省自贡市荣县两天内发生三起4级以上地震，当地叫停了页岩气开采作业。

各方观点

四川地震局：宜宾长宁地震为天然地震未受页岩气开采影响

据中国经营报报道，四川省地震局四川地震预报研究中心主任杜方表示，经过该局一上午的震情趋势会商，认为长宁县地震属于自然地震，未受到人工干预的影响。

杜方介绍，川南地区属于我国大陆华南地块与青藏地块的结合地带，宜宾地区位于比较稳定的华南地块，这里没有大规模的构造，主要是一些小的构造。历史上以中等、四五级地震活动为主。

经过判断，四川省地震局认为长宁地区的断裂带的长度只有20余公里，由于规模较小，因此发震能力小。与之相比龙门山的断裂带长达500公里，而且平行有三组，因此可以有8级地震的承载力。

“长宁地区的断裂带零碎、小，而且纵横交错，因此未来可能还会出现4-5级的地震活动，但短期发生更大级别的余震可能性小。”杜方表示，但是震区应该加强防范，避免余震带来的房屋倒塌等次生灾害。

杜方认为，从已知的地质数据看，本次地震为天然地震，与当地的地质构造、应力有关，而非人工干预。“比如震源深度、波形都有差异，因此我们认为与页岩气开采没有关系。”

国内外专家观点：能否诱发地震尚无定论 需要公开更多相关数据

ECF国际页岩气论坛今年3月19日转发《中国新闻周刊》第891期首发的一篇《页岩气开发能否诱发地震》，比对了中国页岩开发与北美地区在行业规范、数据公开等方面存在的差距，这是目前国内对页岩气开发与地震关系比较全面客观的一篇报道。

报道指出，不一样的自然环境不仅抬高了中国页岩气的开采成本，还让页岩气与地震的关系成为一个亟待中国自己开展研究的新课题。

“水力压裂制造微裂隙的过程中，一定会伴随微地震的活动，但这种微地震与天然的构造地震不可同日而语。”澳大利亚昆士兰大学地球科学与环境学院的赵争光博士指出：“水力压裂产生的这种地震，震级一般都会在零级以下，相当于放鞭炮释放的能量，在地面上的人是没有感觉的。”

中石油东方物探水力压裂微地震监测专家余刚解释说：“我们在四川做了大量的实际数据采集，水力压裂产生的微裂缝水平方向延伸一两百米，高度一般延伸几十米，整个被改造体积在地壳尺度上范围很小。这些微破裂的位移都是毫米级的，压裂的应力也很有限。而4级地震这么大的破坏，错位都是几十个厘米，起码得好多个原子弹的能量才能引发这一场地震。”余刚还指出，四川页岩气开采的水力压裂位置在地下两三千米，而天然地震的震源往往深得多。

2016年，在加拿大卡尔加里大学做博士后的鲍学伟在《科学》杂志上发表了题为《加拿大西部水力压裂引起断层活化》的文章。该研究对比了加拿大西部的地震数据与水力压裂数据，表明地震在时空上都集中在水力压裂点附近，水力压裂作业引起的地应力变化可以使天然断层滑动超过1000米;水力压裂的施工压力作用于天然断层，可产生持续数月的地震。

但另一篇文章的观点正好与之相左。2017年，加拿大阿尔伯塔大学教授Mirko Van der Baan课题组在美国地球物理学会期刊《地球化学、地球物理学、地球系统》发表了《美国与加拿大的人工诱发地震与大规模油气开采》一文。该研究统计了北美两国油气开采最活跃地区近50年的地震发生频率，发现日益增加的油气开采活动与地震没有相关性。不过，令人关注的是，Baan团队的资助方有壳牌、雪弗龙和赫斯基等国际石油巨头的背景，而鲍学伟的研究经费则来自加拿大自然科学与工程研究理事会及卡尔加里大学。

有地震研究专家强调说：“页岩气开采和地震的关系问题需要在具体地区进行具体研究，因为不同的岩石与地质结构的实验结果可能差别很大。即使知道一般原理，还需要得到具体的观测数据。”

检索国内外文献发现，中国页岩气开采与地震的相关性的研究数量远远少于美国和加拿大。在为数不多的中国案例研究中，期刊影响因子最高的是日本产业技术综合研究所上级研究员雷兴林2017年发表在《科学报道》(Scientific Report)的《中国四川盆地页岩气水力压裂导致断层再活化并诱发MW4.7级地震》。该研究地区位于四川盆地上罗及其周边页岩气区块，研究认为，在地下2.3~3公里深度范围内的水力压裂短期(每个井数月)注水过程，可以诱发一系列最高可达MW4.7级的地震。

文章呼吁：“因为四川盆地中的水力压裂作业正如火如荼展开，研究也将有利于地球科学、天然气公司、管理部门和学术界共同探讨显著的注水诱发地震的地区因素，以确保页岩气水力压裂有效进行和安全实施。”

该论文第一作者雷兴林2013年在接受媒体采访时表示，由于相关企业对油气开采和注水作业数据讳莫如深，研究者往往等到频繁的小震活动或中级规模地震发生后才介入研究。

曾有地震专家指出，目前中国暂时没有相关机制，保证科研人员可以从油田单位获得这些数据。国内页岩气的开采主要由“三桶油”(中石油、中石化和中海油)承担，地震局往往显得弱势。此前某地发生地震后，地震局出面去油田单位查询数据，也遭到拒绝。报道称，目前仅有重庆市地震局与相关页岩气勘探单位建立了协调机制，共享数据以研究页岩气开采和地震之间的关系。

美国地震学会：水力压裂作业或引发四川地震

根据美国地震学会发布于2019年4月5日的一篇文献表示，《地震研究快报》(Seismological Research Letters, SRL)发表的一项最新研究表明，去年12月和今年1月在中国四川省南部发生的两次中等规模地震可能是由附近的水力压裂作业诱发的。

在美国，科学家们普遍认为石油和天然气产业的废水回注(油气提取过程中伴生的水被注入深部岩层)是该区特别是俄克拉荷马州诱发地震的主要原因。然而，越来越多的证据表明，在油气开采过程中通过高压注入水来破碎岩层的水力压裂可能在俄亥俄州，俄克拉荷马州和加拿大西部的某些地区诱发了中等规模的地震。

日本地质调查局的雷兴林和他的同事们认为，废水处理和水力压裂都引发了四川盆地南部的地震。在他们发表在SRL的新研究中，研究人员提出了“完整的证据链“，表明12月和1月的地震是由水力压裂作业诱发的。

他们确定了地震的震源位置，发现地震相对较浅 (地表以下两到十公里)，符合诱发地震的预期深度。12月和1月的地震在时间和空间上也与在附近的水平井簇的压裂密切相关。当然，他们没有更精确的压裂数据来进一步理解注水与地震活动之间的关系。

雷和同事对地震活动的统计建模分析显示，大部分地震活动来自最初的主震，余震活动很少，这也与典型的诱发地震的模式一致。最后，他们通过计算表明，水力压裂的高压注水对岩石孔隙产生的超压强到足以激活该地区先前存在的断层。研究人员指出，这些断层大多是未知的(没有地图绘制)，在通常的构造应力下，断层的产状(延伸方向和倾斜角度)不利于滑动并会产生地震的。

雷说，“对于大多数井场，相关的地震活动在水力压裂结束或停止后迅速消失”。他进一步指出，相关的分析方法有助于从初期的地震活动中发现断层被重新激活的迹象。

他补充说：“在我看来，对于被活化了断层，只要水力压裂持续，就可能持续诱发中等强度的地震，因为中等地震释放的应变非常有限。有关部门应该更新相应的国家法规，在观察到一定的断层活动迹象时，要求操作人员采取必要行动。”

这几位研究人员表示，他们需要更多更详细的围绕压裂井场的断层分布及其应力场信息，以研究如何避免破坏性地震的发生。雷说, “在四川盆地，中等规模诱发地震发生在有限的几个井场附近。 如果可以事先筛选出这些地点，破坏性地震的风险将会大大降低。”

雷和他的同事们希望研究人员、监管机构和油气运营商共同努力, 更好地了解是什么原因导致了四川盆地南部的注水诱发地震活动，从而为提高相应产业的有效性和安全性提供知见。