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水力压裂和页岩气

通过电子邮件的作者- 2011年7月16日周六13:50:00格林尼治时间
水力压裂和页岩气

图片Courtesy of Al Granberg &ProPublica

它有很多名字——“水力压裂”、“页岩气开采”、“水力压裂”或“水下钻探。不要忘了世界各地的标题作者都喜欢的名字——“水力压裂法”。但究竟什么是水力压裂法?为什么它会成为一个环境烫手山芋?它是在帮助拯救世界,还是把世界推入气候混乱的深渊?抑或它只是一个骗局,在化石燃料金融泡沫中煽风作浪?

水力压裂是指一种将油气从致密岩储层中挤出的方法吗?致密岩储层的碳氢化合物不会自然流出。到目前为止,人们开采的大部分石油和天然气都是自动从地下开采出来的,也就是所谓的常规油气藏。

它聚集在深埋的水库中,就像海绵状的岩石一样,它被困在那里,无法再移动。在那里它也承受着很大的压力。只要在这些常规的储层岩石上钻一口井,压力就会把化石燃料排出井中,直到地面——这样的井被称为“喷井”,这是可以理解的。

但是有很多岩石在微小的裂缝中保存着它们的气体(偶尔也有石油),而不是更大的孔隙。这些“非常规”储层通常是泥岩,被埋藏并压缩成坚硬的岩石,地质学家称之为页岩。在上面钻一口井,什么也不会发生——页岩气被锁得太紧了。

页岩气资源

图片:页岩气资源,信用:能源信息管理局环境影响评价

这是水力压裂开始使用。他们的想法是,对岩石施加足够的压力,使微小的天然裂缝打开,并形成新的裂缝,这样气体就会涌出来。打开这种裂缝的压力是通过泵入混合了各种添加剂的水到注入井中来提供的。一旦页岩被打开,即“水力压裂”,井就从注入转向提取释放的气体。

尽管有关水力压裂和页岩气的争议是新的,但这项技术相当古老。它是第二次世界大战后由钻井工程师开发的——它帮助从一些油藏中开采出更多的碳氢化合物,甚至使用了当时公司钻的直井。过去十年发生的变化是,新的钻井技术允许沿岩层钻数英里长的水平井。还有事实是能源物价飞涨。

水平井意味着长长度的储层可以投入生产,从而大大增加了通过水力压裂法开采的天然气或石油的体积和速度。事实上,碳氢化合物的价格已经飙升,天然气已经被一些人视为向绿色能源过渡的一种有吸引力的“过渡性燃料”,这意味着页岩气的开采近来蓬勃发展。

在美国尤其如此。美国的大部分地区被厚厚的页岩沉积所覆盖,包括德克萨斯州巴奈特页岩地层,以及延伸到纽约、宾夕法尼亚和西弗吉尼亚州的马塞勒斯页岩。页岩气热的爆发使这些地区布满了成千上万口井提高页岩气产量从2000年的0.4万亿立方英尺,到9年后的近5万亿立方英尺。

水力压裂-页岩气开发

图片:水力压裂法-页岩气区(美国),来源:能源信息管理局- EIA

但是,当天然气公司盯上了丰富的新资源时膨胀在美国达到860万亿立方英尺,在全世界超过6000万亿立方英尺,许多生活在水力压裂井附近的人同时目睹了他们的水质急剧下降。当地人面临的环境问题成倍增加,令人担忧,这促使美国环境保护署(EPA)采取了一项措施彻底的检查在整个行业中。

报告的问题包括自来水起火,原因是甲醛污染;压裂液泄漏到水井蓄水层;化学沾染浪费水泄漏河流;甚至地震。水力压裂作业也需要大量的水——因此,对稀缺水资源枯竭的担忧已经在德克萨斯州等地得到了表达。

这些局部问题被更多的全球性问题放大了——页岩气被宣传为一种相对清洁的燃料,因为燃烧它产生的二氧化碳排放量比煤炭和石油等化石燃料低得多。许多天然气公司已经提出了页岩气作为一种清洁的“过渡性燃料”,以帮助缓解向风能和太阳能的未来

问题在于,天然气是有泄漏的,而页岩气的泄漏程度可能更严重。这很重要,因为页岩气主要是甲烷,一种强大的温室气体。

从钻井开始,甲烷就会渗入附近的岩石,并逸出地表;并不是所有的水都是在井口被捕获的。而将页岩气从井口输送到家庭的天然气管道,出了名的容易泄漏。这可能会使碳页岩气足迹和肮脏的煤炭一样。

最后,人们担心整个“页岩气革命”是否被夸大了——天然气行业夸大了吸引投资者的潜力。许多井无法生产任何东西,甚至最好的井在一年后也会出现急剧下降,这就需要钻探越来越多的井。由于页岩气的生产成本高于传统天然气,天然气价格的下跌最终可能会戳破页岩气的繁荣。

因此,在监管机构决定如何最好地处理水力压裂和页岩气爆炸之前,糟糕的经济基本面可能会拯救忧心忡忡的居民和全球变暖。

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主题:水力压裂