《页岩气 防范地质灾害钻井平台选址规范》编制说明

《页岩气防范地质灾害钻井平台选址规范》

编制说明

一、任务来源和主要工作过程

（一）任务来源

能源行业标准《页岩气防范地质灾害钻井平台选址规范》制定任务来源于能源行业

页岩气标准化技术委员会，由能源行业页岩气标准化技术委员会（NEA/TC26）提出并

归口。国家能源页岩气研发（实验）中心、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究

院、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司、中国石油集团川庆钻探工程有限

公司、中国石油集团长城钻探工程有限公司、中国石油化工股份有限公司西南油气分公

司、中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院、中国矿业大学负责起草。

（二）主要工作过程

（1）提交推荐性能源行业标准项目任务书及标准草案

经过前期的研究和立项准备工作，国家能源页岩气研发（实验）中心于2023年9

月向能源行业页岩气标准化技术委员会提交了《页岩气防范地质灾害钻井平台选址规范》

推荐性能源行业标准项目任务书及标准草案。在2023年11月30日通过立项建议专家

审查，同意立项。

（2）提交能源行业标准项目任务书前期情况介绍

2019年~2020年，按照页岩气标委会要求，开展了规范相关的前期研究，充分开

展国内外防范地质灾害标准、研究成果等的调研，并与中石化、中石油、地震局、应急

管理部等单位专家开展深入交流，编制了《页岩气防范地质灾害钻井平台选址规范》GB/T

标准草案。草案包括范围、规范性引用文件、术语和定义、地质灾害调查与受灾对象调

查、风险分析与评估、钻井平台选址、风险防控、附录等8项内容33项条目。

2019年8月，由国家能源页岩气研发（实验）中心向能源行业页岩气标准化技术

委员会提交了《页岩气防范地质灾害钻井平台选址规范》推荐性国家能源标准项目申报

书，后在成都通过页岩气标委会专家审查。专家评审一致认为此标准为我国页岩气持续

安全开发防范地质灾害钻井平台选址提供依据，具有先进性、有效性、适用性和创新性。

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此标准达到国际先进水平。审查结论是：一致通过。

2020年10月02日，由全国天然气标准化技术委员会向国家标准技术审评中心进行

该标准的立项评估汇报，专家提出该标准草案内容未考虑黄土高原等特殊地质条件下标

准的适用性等修改意见，未通过本次国标立项。

2022年6月，在充分考虑专家评审意见的基础上，形成了标准草案修改版，由全国

天然气标准化技术委员会再次向国家标准技术审评中心立项评估汇报，会上专家未提技

术层面修改意见，但会后一位专家认为，认为该标准归口管理单位应为全国石油标准化

技术委员会，因此未申报成功。后经与页岩气标委会协商，转为能源行业标准申报。

（3）开展项目组内讨论，修改完善，形成征求意见稿

国家能源页岩气研发（实验）中心为该标准第一编写单位，成立了以中石油、中石

化等参与单位的相关技术研究人员为主的标准起草小组，人员涉及石油地质、油气田开

发、钻完井、安全环保等多个工作领域。国家能源页岩气研发（实验）中心组织召开了

标准制定协调会，会上各参加单位对项目组草案开展组内讨论，确定了修改意见及下步

工作安排。根据各参加单位的修改意见对草案进行了修改，于2024年3月形成征求意

见稿，提交至页岩气标委会。

（三）工作组成员

第一起草人：王红岩，国家能源页岩气研发（实验）中心，负责主持本项目的全面

工作，方案制定、统筹协调和阶段审查等。

主要参加人员：

董大忠：国家能源页岩气研发（实验）中心。负责提出标准关键技术思路、指标，

组织编写标准条款，统筹协调，推进工作进展。

孙莎莎：国家能源页岩气研发（实验）中心，中国石油天然气股份有限公司勘探开

发研究院。负责关键指标研究，并协助开展定期讨论和审查，编写部分标准条款。

赵群：国家能源页岩气研发（实验）中心，中国石油天然气股份有限公司勘探开发

研究院。负责关键指标研究，并协助开展定期讨论和审查，编写部分标准条款。

施振生：国家能源页岩气研发（实验）中心，中国石油天然气股份有限公司勘探开

发研究院。负责参与审查讨论。

马超：中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院。负责关键参数指标研究，负

责编制相关图件。

拜文华：国家能源页岩气研发（实验）中心，中国石油天然气股份有限公司勘探开

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发研究院。负责参与审查讨论。

刘文平：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司。负责对关键指标提出建

设性意见。

文山师：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司。负责对关键指标提出建

设性意见。

王星皓：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司。负责参与审查讨论。

漆麟：中国石油集团川庆钻探工程有限公司。负责参与审查讨论。

吴涛：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司。负责参与审查讨论。

董莎：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司。负责情报调研。

高贵冬：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司。负责参与审查讨论。

唐建明：中国石油化工股份有限公司西南油气分公司。负责提出整体方案技术思路，

总结审核成果。

高波：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院。负责总结中国石化矿权内

地质选址特征。

张全林：中国石油化工股份有限公司西南油气分公司。负责审核、评价中国石化西

南油气分公司矿权内地质选址及其地质特征情况。

董晓霞：中国石油化工股份有限公司西南油气分公司。负责总结中国石化西南油气

分公司矿权内地质选址及其地质特征情况。

王鹏：中国石油化工股份有限公司西南油气分公司。负责开展中国石化西南油气分

公司矿权内井位选址和断层解释工作。

陈尚斌：中国矿业大学。负责文献调研。

李学元：中国矿业大学。负责文献调研。

二、编制原则和主要内容的确定

（一）本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结

构和起草规则》给出的规则起草，主要遵守以下原则：

1、实践性原则

本标准在大量调研国内外相关政策法规、标准规范、学术论文等资料的基础上，凝

练有用信息，总结地质灾害避让原则及规避距离，同时结合我国页岩气勘探开发实际情

况，按照标准编制规范，确定规范的结构和内容。

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2、完整性原则

本标准内容涉及地质灾害与受灾对象调查、风险分析与评估、钻井平台选址及应急

与防护措施等环节，包含页岩气防范地质灾害钻井平台选址的全过程，内容力求完整、

无缺漏。本标准针对地震、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，尽可能全面考虑常见地质

灾害对于页岩气钻井平台选址的影响。

3、科学性原则

标准的工艺方法分类科学、层次清晰、结构合理，并具有一定的可分解性和可扩展

空间。

4、先进实用与可操作性原则

标准的技术内容能够代表我国页岩气防范地质灾害钻井平台选址的发展方向，具备

标准化条件。本标准划分了不同风险等级并提出了相应的断裂规避距离，既能防范潜在

地震风险，又能保障页岩气资源的充分开发利用，可操作性强。

（二）编制依据和主要内容确定

以相关法律法规、规章、政策为依据，参考相关标准规范和学术论文，从防范潜在

地震风险、保障页岩气资源的充分开发利用的角度出发，开展编制工作。本标准编制的

主要依据包括：

（1）国外有关法律、法规，如《Onminimumprinciplesfortheexplorationand

productionofhydrocarbons(suchasshalegas)usinghigh-volumehydraulicfracturing》

（2014/70/EU）、《OILANDGASCONSERVATIONACT:OILANDGAS

CONSERVATIONRULES》（AlbertaRegulation151/1971）、《AlbertaEnergyRegulator

Directive036,051,071,083》和《AlbertaEnergyRegulatorSubsurfaceOrderNo.1-6》等。

（2）相关标准、规范和管理办法，主要引用和参考了5个国家标准，《石油天然

气钻井井控技术规范》（GB/T31033-2014）、《页岩气地质评价方法》（GB/T31483-2015）、

《海相页岩气勘探目标优选方法》（GB/T35110-2017）、《滑坡防治工程勘查规范》

（GB/T32864-2016）和《岩土工程勘察规范（2009年版）》（GB/T50021-2001）；6

个行业标准，《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》（DZ/T0221-2006）、《页岩气资源量

和储量估算规范》（DZ/T0254-2020）、《页岩气平台钻前土建工程作业要求》（NB/T

14021-2017）、《钻前工程及井场布置技术要求》（SY/T5466-2013）、《钻井井场、

设备、作业安全技术规程》（SY/T5974-2014）和《微地震井中监测技术规程》（SY/T

7070）。

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（3）国内外相关学术论文400余篇，其中英文文献超过300篇。

根据以上编制依据，本标准主要分为四个部分，规定了页岩气勘探开发防范地质灾

害钻井平台选址的工作流程、地质灾害评估内容、遵循原则与应急预案。

三、主要调研和试验验证分析

在加拿大西部一些地区，油气开采过程中的水力压裂诱发了许多小地震及中地震。

2016月11月，加拿大卡尔加里大学教授DavidEaton和博士后鲍学伟在顶级学术期刊

《Science》上发表题为“FaultactivationbyhydraulicfracturinginwesternCanada”（加

拿大西部水力压裂引发的断层活化）的研究成果表明，几乎所有的诱发地震活动都集中

在距水力压裂井2km左右的空间簇中（图1）。

图1加拿大西部地区阿尔特拉FoxCreekfu附近地震活动（BaoandEaton,2016）

Westwood等人（2017）使用数值模拟方法提出与断层的水平方向最大防范距离为

433m（图2），但其有效性受到模型参数的限制；在建模场景中，有一些因素保持不变，

没有进行不确定性估计或敏感性分析，如注入体积、注入速率、杨氏模量、剪切模量、

体积模量、泊松比、孔隙压力、摩擦系数、摩擦角、粘聚力、裂缝直径、渗透率、压缩

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性、裂缝方向或深度等诸多变量都会影响到模拟的防范距离。此外，该模型未考虑孔隙

弹性效应。

图2库仑最大应力随距离的变化

Wilson等（2018）通过对109项压裂作业的微震数据进行统计分析和方差分析后发

现，在与断层水平距离为433m以上的页岩储层中检测微震活动的经验风险为32%，在

水平距离为895m以上的页岩储层中检测微震活动的经验风险为1%。因此建议，在区

域应力状态下垂直于最大水平应力方向的水平井应和所有断层最优断裂方向之间的水

平方向保持895m的距离（图3）。其局限在于，样本量在全球压裂作业总量中所占的

比例非常小。因此，使用累积分布函数计算的风险不能代表全球压裂作业的总数。所有

确定的微震位置都有误差，这可能会增加或减少裂缝和应力变化的推断程度。此外，探

测只能在特定的震级以上完成。

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图3地表下1000m基础设施法(2015)、Davies等人(2012,2013a)600m垂直防范距离、Westwood等

人(2017)433m水平防范距离、本研究895m水平防范距离

根据地质剖面结构（图4），Lei等（2017）建立了基于耦合热-水力-力学（THM）

分析简化的三维（3D）模型（图5），表明在多阶段处理后，由于固体变形，典型水力

压裂处理产生显著的ΔCFS（库仑破裂应力改变量）可能延长〜2km（图6）。模拟结

果与监测的诱发地震活动散布在距注入阶段2-3km的区域内基本一致（图5）。通过包

括诸如微地震，3D地球物理和详细注入数据等附加数据，可以显着改善本分析，尤其

是THM耦合模拟的数值模型。对存在断层分布的了解程度是创建后续危险模型的最重

要因素。

图4地震分布和地质剖面图

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图5水平井水力压裂注水井热力-水力-力学耦合模拟数值模型

图6ΔCFS在有利取向走滑和逆冲断层上分布图

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Lei等（2013）对四川盆地自贡地区黄家厂气田由流体注入诱发的地震活动研究发

现，震源集中在一个长约6km、宽约2km的NNW扩展椭球带内，震源中心位于注入井

附近（图7）。需要注意的是，几公里长的断层足以产生M5级地震，在1公里或更大

的数量级的断层，这足以造成破坏性的中等震级地震。

图7震源分布图

Frohlich对德克萨斯州巴内特页岩气区的67次地震分析发现，大多数地震都发生在

注入井附近。8个位置较好的地震群都位于距一个或多个注入井3.2km以内，其中6个

地震群包括距注入井2.0km以内的地震震中（图8）。

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图8地震震中(红色圆圈)、2006年10月以来使用的注入井(正方形和+符号)、地震台(白色三角形)

和断层图(绿色线条)

文献调研结果表明，流体注入井或钻孔与有感地震事件之间的距离为~500-5000m

（表1）。

表1流体注入井或钻孔与有感地震事件之间的距离

文献来源距离（m）文献来源距离（m）

Bohnhoffetal.(2004)500BaoandEaton(2016)<2000

Zengetal.(2014)500~1000Austin(2013)2500

Skoumaletal.(2015)850Frohlichetal.(2011)<3000

Wilsonetal.(2018)895Frohlich(2012)<3200

Leietal.(2017)1000Mengetal.(2019)3500

BCOilandGasCommission,1500Holland(2011)<5000

2012

Zengetal.(2014)1500Zhaoetal.(2018)<5000

Fischeretal.(2008)1800

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四、与国际、国外同类标准水平的对比情况

页岩气开发与地震之间是否存在必然的联系，目前尚存有争议。

（1）页岩气开发不会诱发地震

部分学者认为，页岩气开发不会诱发地震。VanderBaan和Calixto（2017）分析了

世界范围内的油气产量与地震活动性的关系，表明日益增加的油气开采活动与地震没有

相关性。Montalvo‐Arrieta等（2018）对墨西哥东北部布尔戈斯盆地（Burgosbasin）的

EICuchillo地震序列研究发现，流体注入和地震活动之间没有相关性，因为：①非常规

井的运行时间与地震序列之间没有相关性；②从图9和图10可以看出，地震活动性位

于远离所有井的位置，Kernel-1和Batial-1井附近没有地震活动的证据，大部分震中分

布位于距Nerita-1和Tangram-1井5km以外的位置；③震源深度在1km到20km之间变

化，而井的深度小于3.1km（Montalvo‐Arrietaetal.,2018）。

2月24日、25日，四川省自贡市荣县同一地域、同一震源深度范围接连发生4.7、

4.3、4.9级3次强有感地震。四川页岩气井钻井和压裂垂直深度多为3000多米，而这回

3次地震震源深度均为5km。从目前掌握的情况看，此地震仍属于天然构造地震范畴，

相关问题还需要进一步研究论证。中国地震台网中心和四川省地震预报研究中心专家分

析认为，从目前的波形纪录和震源机制结果来看，荣县地震属于构造性地震。而针对此

次地震的相关分析显示，近期属于四川地震的相对活跃期。四川地震活动在时间上具有

一定的规律性，目前四川地震活动处于相对频繁和强烈的时期，荣县地区近几年来也出

现小震持续活跃。因此，该地区发生类似级别的中等地震属于当地正常的地震活动水平。

从地震纪录和震源机制结果看，荣县地震与当地小规模断裂活动有关（荣县属于四川中

等地震活动区域；近期属于四川地震的相对活跃期）（卢凯瑞，2019）。

何登发等（2019）对长宁地区2018.12.16兴文M5.7级和2019.01.03珙县M5.3级地

震及其余震序列的研究发现，长宁背斜区的地震目前主要发生在背斜南翼（图11），为

沿基底断层下盘断坡部位活动形成的天然地震，页岩压裂的注入超压并非该区中等震级

地震的主因。

中国石油非常规油气与新能源研究院教授薛海涛认为，很难确定地震与页岩气开采

有直接关系，因为页岩气开采深度通常在3km左右，而地震震源通常是在地下10km左

右（祝叶华，2014）。中国石油化工股份有限公司勘探南方分公司页岩气勘探部副主任

魏志红在接受《南方周未》采访时也表示，近几年全球进入了地震高发期，这恰恰与页

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岩气大规模开发高峰吻合，可能在某种程度上出现了两者的关联性，且美国学者提供的

证据过于宏观，解释未必客观。

图9墨西哥东北部地震活动和非常规井位分布（Montalvo‐Arrietaetal.,2018）

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图10（a）EICuchillo地震序列的震中分布图；（b）A–A'和B–B'剖面的震中分布（Montalvo‐

Arrietaetal.,2018）

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图11长宁背斜及邻区构造纲要图（何登发等，2019）

（2）页岩气开发会诱发地震

与之相反，更多学者则坚持认为页岩气开发，特别是压裂液回注，会诱发地震。页

岩气开发诱发地震，实质是水力压裂过程增加的地震风险体现。学术界对水力压裂法和

地震之间的关系，以及该技术潜在的其他风险已有一定研究。现举案例予以说明。

①美国案例

最著名的案例是美国主要页岩油气产地俄克拉荷马州的地震频次在页岩气规模化

开发后显著提高（图12）。自有记录以来，1975年至2008年，俄克拉荷马州每年最多

发生3起3.0级以上的地震。从2009年开始，3级以上地震次数不断增加。2009年20

起，2010年35起，2011年64起。2012年回落至35起，但2013年反弹至109起，2014

年达到585起。2016年9月，该州中北部发生5.6级地震，为该州有记录以来最强地震。

彼时，斯坦福大学研究人员曾在美国《科学进展》杂志上发表报告称，俄克拉荷马州之

所以变得地震频发，主要原因是当地油气开发企业把用水力压裂法开采油气时产生的大

量含盐废水回注到地壳深处沉积层。

2012年4月，美国地质调查局公布的一份报告称，从阿拉巴马州到北方洛基山脉的

美国中西部地区近十年来地震频发“几乎可以肯定是人为的”，其中石油和天然气钻探

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活动，尤其是页岩气开发使用的水力压裂法以及该方法涉及的废水处理井都同地震次数

增加有关。上文还举例称，德克萨斯大学和南卫理工会大学的地震学家所做的研究表明：

美国德克萨斯州克利本小镇2008-2009年间的地震与巴奈特页岩（Barnettshale）开发过

程中的水力压裂没有决定性关系，但将气井生产产生的大量含盐地层水注入回注井可能

会诱发附近的地震活动。

图12俄克拉荷马州地震活动

②加拿大案例

在加拿大西部一些地区，油气开采过程中的水力压裂诱发了许多小地震及中地震。

2016月11月，加拿大卡尔加里大学教授DavidEaton和博士后鲍学伟在顶级学术期刊

《Science》上发表题为“FaultactivationbyhydraulicfracturinginwesternCanada”（加

拿大西部水力压裂引发的断层活化）的最新研究，解释了水力压裂诱发地震的机制。两

位研究者对2014年12月到2015年3月间加拿大西部地区阿尔特拉FoxCreekfu附近发

生的中小型地震和6个水力压裂作业点进行了追踪（图1），并对水力压裂作业点附近

的已有断层结构进行高清解析，发现水平井压裂活化断层的两种不同过程：（1）渗入

附近断层的压裂流体增加其孔隙压强；（2）水力压裂本身造成的地应力变化。

③我国的情况

2019年2月24-25日，四川荣县发生三次地震（震级分别为4.3、4.7、4.9）；2月

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25日晚，四川荣县宣布全县15个页岩气平台暂停开采（图13）。2019年6月17日，

四川省长宁县发生6.0级地震，截至2019年7月10日，长宁县、珙县两地共记录到3.0

级及以上地震近60次。

目前尚没有充足的证据说明这两次地震是由页岩气开发导致的。但社会舆情倾向于

荣县地震与页岩气开发存在关系。我国页岩气开发时间短，页岩气开发区发生的地震数

量相对较少，相关领域学者对此关注较少，对与之相关的研究较少，尚无法形成地震与

页岩气开发间的确切关系。

图13荣县周边地震活动（网络资料）

综上所述，从前人研究成果来看，250~2000m既是有感地震活动与压裂范围或注入

井的高频距离。目前我国南方页岩气开发区位于龙门山断裂带，属天然地震易发区域，

且在十年前发生了强震，该地震带依然处于应力调整的可能性是存在的，现在地震活动

仍处在相对频繁和强烈的时期。我国扬子地区的构造相对复杂，四川盆地及其周缘地区

构造演化背景复杂，断层分布广泛。几公里长的断层足以产生M5级地震，1km或更大

的数量级的断层足以造成破坏性的中等震级地震。基于此，考虑到压裂中的应力调整及

调整的波及影响，认为在高风险区，页岩气钻井平台选址与断裂应确保2000m的安全距

离（图14），即高风险区，钻井水平段轨迹与活动断裂面最短距离不小于2000m；中风

险区，钻井水平段轨与活动断裂面最短距离不小于1000~2000m；低风险区，钻井水平

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段轨与活动断裂面最短距离不小于250~1000m。本标准在充分调研国内外相关政策法规、

标准规范、学术论文等资料的基础上，结合我国页岩气勘探开发实际情况，针对地震、

崩塌、滑坡和泥石流等常见地质灾害，提出合理的页岩气防范地质灾害钻井平台选址规

范，既能防范潜在地质灾害风险，又能保障页岩气资源的充分开发利用，处于国际领先

水平。

图14钻井平台与断裂安全距离示意图

五、与现行法律、法规和强制性标准的关系

本标准符合现行法律、法规、政策的相关规定。

六、重大分歧意见的处理

本标准提出的页岩气防范地质灾害钻井平台选址原则是普适性的，并未完全考虑特

殊地质条件下的情景，若确需在储量丰富但难以满足本标准选址原则的地区进行页岩气

开发平台选址建设时，可以适当地减小钻井平台与断裂和不良地质体等的安全规避距离，

满足实际生产和安全需要即可，不作硬性规定，但应充分研究评价风险等级，并配备完

善的地质灾害监测设施，以降低诱发地质灾害的概率。

七、作为强制性标准或推荐性标准的建议

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本标准建议作为推荐性标准。

八、贯彻标准的措施建议

1、鉴于本标准为首次制定，在颁布实施初期可先试行一段时间，根据反馈情况，

进一步修订完善，力争最终形成科学的页岩气防范地质灾害钻井平台选址技术规范，更

好的满足我国页岩气勘探开发的需要。

2、随着经济的发展和技术的进步，本标准中的相关技术内容会发生相应的变化，

技术要求也应随之进行调整，标准的内容应不断得到完善和更新。因此，建议在本标准

实施过程中，广泛听取和收集各方面的意见与建议，根据实际应用情况，对本标准进行

不断地修订与完善，使其实用性和可操作性与时俱进，不断满足页岩气钻井平台选址的

需要。

3、完善我国页岩气开发区监测阵列部署，以监测开采过程中产生的微震事件和地

应力场变化规律等，确定适合我国页岩气开采的经验阈值，建立页岩气开发风险监测交

通信号灯系统。

九、废止现行有关标准的建议

无。

十、其他应予以说明的事项

无。

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18

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