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頁岩氣開採水患

http://magazine.caing.com/2011-09-09/100301152.html

　　老鮑勃75歲，留著銀白色的山羊鬍子。作為Nabors鑽井公司最資深的司鑽，他不是在鑽井架上，就是在把鑽井架轉移到另一個鑽井場地的路上。

頁岩氣開採意味著水資源的大量消耗。在49公里外的污水處理廠提供壓裂用水之前，殼牌樺樹林鑽井場地還得靠大卡車來運水。於達維 攝

　　在加拿大俾詩省東北部，地下兩千多米處，三疊紀早期的芒特尼地層中，蘊藏著潛力巨大的頁岩氣資源。如今，這片芒特尼地層中已經打出200口井，而且數目還在不斷增加。每個鑽井場地上，都矗立著數十個碩大的儲水罐。

　　要使緻密的頁岩層變得疏鬆，就得使用大量的高壓水。不僅如此，開採過程還可能對地下水造成污染，由此也引發了不少環保人士的質疑。

　　中國是繼美國和加拿大之後，著手勘探開發頁岩氣資源的國家。如何盡最大可能減少對頁岩氣開採對環境的危害，是擺在所有油氣公司面前的難題。

掘金頁岩氣的背後

　　常規天然氣儲藏在多孔或具有天然裂縫的岩層中，容易開採。而頁岩氣是存在於緻密頁岩及其縫隙中的非常規天然氣，開採成本較高。直到上世紀90年 代後期，頁岩氣才在美國率先實現商業化。2010年，美國頁岩氣產量達1379億立方米，佔其天然氣產量的23%，美國也超過俄羅斯成為天然氣最大生產 國。

　　2008年，殼牌以62億美元收購Duvernay公司在俾詩省東北部的樺樹場項目。到2012年，該項目將至少日產1.5億至2億立方米的天然氣。

　　2011年8月末至9月初，財新《新世紀》記者實地走訪了樺樹場。每個開採平台的地面上都排列著許多口井，像章魚的觸角一樣深入地層。其中一個 鑽井架上，鮑勃所操作鑽頭的鑽井深度已達2000米，鑽井方向逐漸傾斜，即將進入水平井的階段。鮑勃老了，但仍需保持一定臂力操作諸多閥門和操縱桿。

　　Weatherford公司地質專家帕威爾·波比埃爾（Pawel Popiel）實時監控著鑽頭位置，儀表顯示鑽頭上的壓力有17000千帕，掘進速度為每小時23米。

　　樺樹場項目鑽井經理麥克·貝里（Michael Berry）表示，在沒有發明水平打鑽和水力壓裂技術的時候，這裡只能生產少量被稱為「酸氣」的天然氣。酸氣含硫量比較高，需要特殊脫硫處理。而現在開採出來的天然氣基本不含硫，經濟價值更高，被稱為「甜氣」。

　　水力壓裂技術，是目前惟一可以開啟頁岩氣礦藏的金鑰匙。當高壓液體注入鑽井並使岩層裂開後，高壓液體中的支撐劑可以保持住裂縫，使其成為油氣導向鑽井的高速滲透通道。

　　水力壓裂技術也是一柄雙刃劍。這種技術消耗大量水資源，將地下岩層打出裂縫的方法也可能污染地下水，由此在環境標準非常嚴格的美國引起爭議。

　　2010年，賓夕法尼亞大學研究人員在《美國科學院院刊》撰文表示，在賓夕法尼亞州使用水力壓裂法開採頁岩氣的地區，地下飲用水中甲烷含量比未鑽探區域高出17倍，這種甲烷污染與水力壓裂法的應用有關。

　　貝里認為，賓夕法尼亞地下水中之所以發現甲烷，可能是那裡的水井本身穿過了煤層，因此有甲烷進入，或者是頁岩氣井的隔離手段做得不夠。

　　水力壓裂液中的成分，也是爭議焦點之一。美國三名民主黨議員2010年4月在一份報告中說，美國14家油氣公司過去五年的頁岩開採中使用了約295萬立方米的壓裂添加劑，其中包括750種化學產品，以及有毒物質苯和鉛等。

　　回流的壓裂液如果未及時處理或造成洩漏，對生態環境的影響不可低估。在世界上最大的非常規天然氣田——美國馬塞勒斯頁岩氣田，大量回流水被倒入特拉華河流域，而該流域是賓夕法尼亞等幾個州的飲用水來源。

　　貝里稱，樺樹場未發現污染地下水的情況，一方面是壓裂的位置比地下水低150米左右，另一方面是氣井管道與岩層之間有鋼管和水泥層的雙重隔離。

　　在樺樹場，大部分壓裂液只能使用回收的廢水。壓裂液中99%是水和砂，1%是潤滑劑、防腐劑等添加劑，每口井的壓裂約需7000噸水和1200噸砂。

　　2010年，殼牌中標樺樹場附近的道森克里克市的一個污水處理項目。預計到2012年年初，每天產出再生水4000立方米，通過49公里長的管道輸送至氣田。樺樹場的廢水也可送來處理。

　　「城市廢水和壓裂廢水在道森克里克市處理後，雖然不能喝，但可以作為壓裂用水，還可以作為市政用水，或者給體育場澆水用。」樺樹場項目開發經理曼努埃爾·威廉姆斯（Manuel Willemse）說，該項目的頁岩氣開採一年之後就不用從河裡、井裡取水了。

中國頁岩氣開發考驗

　　近幾年，中國油氣業終於開始審視頁岩氣。美國能源信息署2011年4月的初步評估認為，中國頁岩氣儲量約100萬億立方米，相當於中國常規天然氣資源量的2倍，與美國本土儲量大體相當，其中可開採資源量36萬億立方米。

　　2010年5月，中原油田在貴州大方成功實施中石化首口頁岩氣井「方深1井」的大型壓裂。中石油則選定殼牌、康菲和挪威國家石油三家外企作為合 作夥伴，在四川進行頁岩氣勘探開發。2011年7月，國土資源部首輪頁岩氣探礦權招標結束，兩個頁岩氣區塊的勘探權被出讓給中石化與河南煤層氣公司。

　　不過，長江水利委員會長江科學院夏玉強博士認為，頁岩氣資源的開發將對中國水資源的質與量提出嚴峻考驗。

　　夏玉強在美國天普大學訪問期間，研究過美國頁岩氣開發過程中的環境問題。他表示，頁岩氣鑽探大量消耗地表水或地下水，很可能影響噹地水生生物的生存、捕魚業、城市和工業用水等。根據美國能源部統計，每一個頁岩氣鑽井平均用水量甚至高達1.5萬立方米。

　　夏玉強透露，美國已著手修改頁岩氣開採的法律和政策。而中國目前實施的水資源和環境保護法律，以及正在制定的《石油天然氣開採業污染防治技術政策（徵求意見稿）》 等，都沒有考慮頁岩氣開採引起的特殊資源環境問題。

　　參加這一政策制定的中石油安全環保技術研究院范薇女士告訴財新《新世紀》記者，雖然其中也提到了酸化、壓裂的問題，但主要適用於陸上的油氣開採，對頁岩氣有點忽略，而目前徵求意見階段已經結束，再次修訂要到2013年以後了。

　　夏玉強說，頁岩氣資源開發需要量水量力而行。美國地質調查局提出，鑽探用水不能給當地的水資源帶來衝擊、避免小流域和河流的退化、選定合適方法處置含有污染物質的大量鑽探回收水。美國能源部則強調，頁岩氣開發不能干擾當地工農業的正常用水。

　　根據夏玉強估算，假定用1000口鑽井開採四川盆地中15億立方米的頁岩氣，需要所有鑽井24小時工作約四年，用水1.71億立方米，相當於消耗四川盆地地下淡水可開採資源量的1.1%。雖然該水量佔水資源總量的比例小，但該地區存在區域性缺水和季節性缺水問題。

　　他說，中國頁岩氣田的分佈與缺水地區的分佈重合比較多。在水量相對充裕的長江流域，只在四川和江漢盆地發現了頁岩氣；而在西北、華北地區，頁岩氣儲量豐富，水資源卻相當緊張。

　　其中，由於地表水缺乏，或者是水質污染嚴重，華北平原和沿海地區的頁岩氣開採將主要依靠地下水。而華北平原是地下水超采最嚴重的地區之一，一些沿海地區則因為地下水水位下降，引起了海水入侵，導致地下水水質惡化。

　　夏玉強表示，無論是就近取水，還是污水處理，都是中國頁岩氣開發中的隱患。目前，地方上只是用取水許可來限制頁岩氣開發者，而且很難監督。