頁(yè)巖氣開采水患：將大量消耗水資源
老鮑勃75歲，留著銀白色的山羊胡子。作為Nabors鉆井公司最資深的司鉆，他不是在鉆井架上，就是在把鉆井架轉(zhuǎn)移到另一個(gè)鉆井場(chǎng)地的路上。
在加拿大俾詩(shī)省東北部，地下兩千多米處，三疊紀(jì)早期的芒特尼地層中，蘊(yùn)藏著潛力巨大的頁(yè)巖氣資源。如今，這片芒特尼地層中已經(jīng)打出200口井，而且數(shù)目還在不斷增加。每個(gè)鉆井場(chǎng)地上，都矗立著數(shù)十個(gè)碩大的儲(chǔ)水罐。
要使致密的頁(yè)巖層變得疏松，就得使用大量的高壓水。不僅如此，開采過程還可能對(duì)地下水造成污染，由此也引發(fā)了不少環(huán)保人士的質(zhì)疑。
中國(guó)是繼美國(guó)和加拿大之后，著手勘探開發(fā)頁(yè)巖氣資源的國(guó)家。如何盡最大可能減少對(duì)頁(yè)巖氣開采對(duì)環(huán)境的危害，是擺在所有油氣公司面前的難題。
掘金頁(yè)巖氣的背后
常規(guī)天然氣儲(chǔ)藏在多孔或具有天然裂縫的巖層中，容易開采。而頁(yè)巖氣是存在于致密頁(yè)巖及其縫隙中的非常規(guī)天然氣，開采成本較高。直到上世紀(jì)90年代后期，頁(yè)巖氣才在美國(guó)率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。2010年，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)1379億立方米，占其天然氣產(chǎn)量的23%，美國(guó)也超過俄羅斯成為天然氣最大生產(chǎn)國(guó)。
2008年，殼牌以62億美元收購(gòu)Duvernay公司在俾詩(shī)省東北部的樺樹場(chǎng)項(xiàng)目。到2012年，該項(xiàng)目將至少日產(chǎn)1.5億至2億立方米的天然氣。
2011年8月末至9月初，財(cái)新《新世紀(jì)》記者實(shí)地走訪了樺樹場(chǎng)。每個(gè)開采平臺(tái)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(gè)鉆井架上，鮑勃所操作鉆頭的鉆井深度已達(dá)2000米，鉆井方向逐漸傾斜，即將進(jìn)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(zhì)專家帕威爾·波比埃爾(Pawel Popiel)實(shí)時(shí)監(jiān)控著鉆頭位置，儀表顯示鉆頭上的壓力有17000千帕，掘進(jìn)速度為每小時(shí)23米。
樺樹場(chǎng)項(xiàng)目鉆井經(jīng)理麥克·貝里(Michael Berry)表示，在沒有發(fā)明水平打鉆和水力壓裂技術(shù)的時(shí)候，這里只能生產(chǎn)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(xiàn)在開采出來(lái)的天然氣基本不含硫，經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高，被稱為“甜氣”。
水力壓裂技術(shù)，是目前惟一可以開啟頁(yè)巖氣礦藏的金鑰匙。當(dāng)高壓液體注入鉆井并使巖層裂開后，高壓液體中的支撐劑可以保持住裂縫，使其成為油氣導(dǎo)向鉆井的高速滲透通道。
水力壓裂技術(shù)也是一柄雙刃劍。這種技術(shù)消耗大量水資源，將地下巖層打出裂縫的方法也可能污染地下水，由此在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格的美國(guó)引起爭(zhēng)議。
2010年，賓夕法尼亞大學(xué)研究人員在《美國(guó)科學(xué)院院刊》撰文表示，在賓夕法尼亞州使用水力壓裂法開采頁(yè)巖氣的地區(qū)，地下飲用水中甲烷含量比未鉆探區(qū)域高出17倍，這種甲烷污染與水力壓裂法的應(yīng)用有關(guān)。
貝里認(rèn)為，賓夕法尼亞地下水中之所以發(fā)現(xiàn)甲烷，可能是那里的水井本身穿過了煤層，因此有甲烷進(jìn)入，或者是頁(yè)巖氣井的隔離手段做得不夠。
水力壓裂液中的成分，也是爭(zhēng)議焦點(diǎn)之一。美國(guó)三名民主黨議員2010年4月在一份報(bào)告中說(shuō)，美國(guó)14家油氣公司過去五年的頁(yè)巖開采中使用了約295萬(wàn)立方米的壓裂添加劑，其中包括750種化學(xué)產(chǎn)品，以及有毒物質(zhì)苯和鉛等。
回流的壓裂液如果未及時(shí)處理或造成泄漏，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響不可低估。在世界上最大的非常規(guī)天然氣田——美國(guó)馬塞勒斯頁(yè)巖氣田，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(gè)州的飲用水來(lái)源。
貝里稱，樺樹場(chǎng)未發(fā)現(xiàn)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巖層之間有鋼管和水泥層的雙重隔離。
在樺樹場(chǎng)，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(rùn)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(biāo)樺樹場(chǎng)附近的道森克里克市的一個(gè)污水處理項(xiàng)目。預(yù)計(jì)到2012年年初，每天產(chǎn)出再生水4000立方米，通過49公里長(zhǎng)的管道輸送至氣田。樺樹場(chǎng)的廢水也可送來(lái)處理。
“城市廢水和壓裂廢水在道森克里克市處理后，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(chǎng)澆水用。”樺樹場(chǎng)項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)理曼努埃爾·威廉姆斯(Manuel Willemse)說(shuō)，該項(xiàng)目的頁(yè)巖氣開采一年之后就不用從河里、井里取水了。
中國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)考驗(yàn)
近幾年，中國(guó)油氣業(yè)終于開始審視頁(yè)巖氣。美國(guó)能源信息署2011年4月的初步評(píng)估認(rèn)為，中國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量約100萬(wàn)億立方米，相當(dāng)于中國(guó)常規(guī)天然氣資源量的2倍，與美國(guó)本土儲(chǔ)量大體相當(dāng)，其中可開采資源量36萬(wàn)億立方米。
2010年5月，中原油田在貴州大方成功實(shí)施中石化首口頁(yè)巖氣井“方深1井”的大型壓裂。中石油則選定殼牌、康菲和挪威國(guó)家石油三家外企作為合作伙伴，在四川進(jìn)行頁(yè)巖氣勘探開發(fā)。2011年7月，國(guó)土資源部首輪頁(yè)巖氣探礦權(quán)招標(biāo)結(jié)束，兩個(gè)頁(yè)巖氣區(qū)塊的勘探權(quán)被出讓給中石化與河南煤層氣公司。
不過，長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院夏玉強(qiáng)博士認(rèn)為，頁(yè)巖氣資源的開發(fā)將對(duì)中國(guó)水資源的質(zhì)與量提出嚴(yán)峻考驗(yàn)。
夏玉強(qiáng)在美國(guó)天普大學(xué)訪問期間，研究過美國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)過程中的環(huán)境問題。他表示，頁(yè)巖氣鉆探大量消耗地表水或地下水，很可能影響當(dāng)?shù)厮锏纳�、捕魚業(yè)、城市和工業(yè)用水等。根據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)，每一個(gè)頁(yè)巖氣鉆井平均用水量甚至高達(dá)1.5萬(wàn)立方米。
夏玉強(qiáng)透露，美國(guó)已著手修改頁(yè)巖氣開采的法律和政策。而中國(guó)目前實(shí)施的水資源和環(huán)境保護(hù)法律，以及正在制定的《石油天然氣開采業(yè)污染防治技術(shù)政策(征求意見稿)》 等，都沒有考慮頁(yè)巖氣開采引起的特殊資源環(huán)境問題。
參加這一政策制定的中石油安全環(huán)保技術(shù)研究院范薇女士告訴財(cái)新《新世紀(jì)》記者，雖然其中也提到了酸化、壓裂的問題，但主要適用于陸上的油氣開采，對(duì)頁(yè)巖氣有點(diǎn)忽略，而目前征求意見階段已經(jīng)結(jié)束，再次修訂要到2013年以后了。
夏玉強(qiáng)說(shuō)，頁(yè)巖氣資源開發(fā)需要量水量力而行。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局提出，鉆探用水不能給當(dāng)?shù)氐乃Y源帶來(lái)沖擊、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(zhì)的大量鉆探回收水。美國(guó)能源部則強(qiáng)調(diào)，頁(yè)巖氣開發(fā)不能干擾當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)的正常用水。
根據(jù)夏玉強(qiáng)估算，假定用1000口鉆井開采四川盆地中15億立方米的頁(yè)巖氣，需要所有鉆井24小時(shí)工作約四年，用水1.71億立方米，相當(dāng)于消耗四川盆地地下淡水可開采資源量的1.1%。雖然該水量占水資源總量的比例小，但該地區(qū)存在區(qū)域性缺水和季節(jié)性缺水問題。
他說(shuō)，中國(guó)頁(yè)巖氣田的分布與缺水地區(qū)的分布重合比較多。在水量相對(duì)充裕的長(zhǎng)江流域，只在四川和江漢盆地發(fā)現(xiàn)了頁(yè)巖氣；而在西北、華北地區(qū)，頁(yè)巖氣儲(chǔ)量豐富，水資源卻相當(dāng)緊張。
其中，由于地表水缺乏，或者是水質(zhì)污染嚴(yán)重，華北平原和沿海地區(qū)的頁(yè)巖氣開采將主要依靠地下水。而華北平原是地下水超采最嚴(yán)重的地區(qū)之一，一些沿海地區(qū)則因?yàn)榈叵滤幌陆担鹆撕Ｋ肭�，�?dǎo)致地下水水質(zhì)惡化。
夏玉強(qiáng)表示，無(wú)論是就近取水，還是污水處理，都是中國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)中的隱患。目前，地方上只是用取水許可來(lái)限制頁(yè)巖氣開發(fā)者，而且很難監(jiān)督。
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