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页岩气开采威胁地下水 中国必须正视问题

http://www.sina.com.cn  2011年09月12日 03:34  《新世纪》周刊

  页岩气开采将大量消耗水资源,而且可能对地下水造成污染,但中国尚未正视这一环境问题

  □ 财新《新世纪》记者 于达维 | 文

   yudawei.blog.caixin.cn

  老

  鲍勃75岁,留着银白色的山羊胡子。作为Nabors钻井公司最资深的司钻,他不是在钻井架上,就是在把钻井架转移到另一个钻井场地的路上。

   在加拿大俾诗省东北部,地下两千多米处,三叠纪早期的芒特尼地层中,蕴藏着潜力巨大的页岩气资源。如今,这片芒特尼地层中已经打出200口井,而且数目还在不断增加。每个钻井场地上,都矗立着数十个硕大的储水罐。

   要使致密的页岩层变得疏松,就得使用大量的高压水。不仅如此,开采过程还可能对地下水造成污染,由此也引发了不少环保人士的质疑。

   中国是继美国和加拿大之后,着手勘探开发页岩气资源的国家。如何尽最大可能减少对页岩气开采对环境的危害,是摆在所有油气公司面前的难题。

  掘金页岩气的背后

   常规天然气储藏在多孔或具有天然裂缝的岩层中,容易开采。而页岩气是存在于致密页岩及其缝隙中的非常规天然气,开采成本较高。直到上世纪90年代后期,页岩气才在美国率先实现商业化。2010年,美国页岩气产量达1379亿立方米,占其天然气产量的23%,美国也超过俄罗斯成为天然气最大生产国。

   2008年,壳牌以62亿美元收购Duvernay公司在俾诗省东北部的桦树场项目。到2012年,该项目将至少日产1.5亿至2亿立方米的天然气。

   2011年8月末至9月初,财新《新世纪》记者实地走访了桦树场。每个开采平台的地面上都排列着许多口井,像章鱼的触角一样深入地层。其中一个钻井架上,鲍勃所操作钻头的钻井深度已达2000米,钻井方向逐渐倾斜,即将进入水平井的阶段。鲍勃老了,但仍需保持一定臂力操作诸多阀门和操纵杆。

   Weatherford公司地质专家帕威尔·波比埃尔(Pawel Popiel)实时监控着钻头位置,仪表显示钻头上的压力有17000千帕,掘进速度为每小时23米。

   桦树场项目钻井经理麦克·贝里(Michael Berry)表示,在没有发明水平打钻和水力压裂技术的时候,这里只能生产少量被称为“酸气”的天然气。酸气含硫量比较高,需要特殊脱硫处理。而现在开采出来的天然气基本不含硫,经济价值更高,被称为“甜气”。

   水力压裂技术,是目前惟一可以开启页岩气矿藏的金钥匙。当高压液体注入钻井并使岩层裂开后,高压液体中的支撑剂可以保持住裂缝,使其成为油气导向钻井的高速渗透通道。

   水力压裂技术也是一柄双刃剑。这种技术消耗大量水资源,将地下岩层打出裂缝的方法也可能污染地下水,由此在环境标准非常严格的美国引起争议。

   2010年,宾夕法尼亚大学研究人员在《美国科学院院刊》撰文表示,在宾夕法尼亚州使用水力压裂法开采页岩气的地区,地下饮用水中甲烷含量比未钻探区域高出17倍,这种甲烷污染与水力压裂法的应用有关。

   贝里认为,宾夕法尼亚地下水中之所以发现甲烷,可能是那里的水井本身穿过了煤层,因此有甲烷进入,或者是页岩气井的隔离手段做得不够。

   水力压裂液中的成分,也是争议焦点之一。美国三名民主党议员2010年4月在一份报告中说,美国14家油气公司过去五年的页岩开采中使用了约295万立方米的压裂添加剂,其中包括750种化学产品,以及有毒物质苯和铅等。

   回流的压裂液如果未及时处理或造成泄漏,对生态环境的影响不可低估。在世界上最大的非常规天然气田——美国马塞勒斯页岩气田,大量回流水被倒入特拉华河流域,而该流域是宾夕法尼亚等几个州的饮用水来源。

   贝里称,桦树场未发现污染地下水的情况,一方面是压裂的位置比地下水低150米左右,另一方面是气井管道与岩层之间有钢管和水泥层的双重隔离。

   在桦树场,大部分压裂液只能使用回收的废水。压裂液中99%是水和砂,1%是润滑剂、防腐剂等添加剂,每口井的压裂约需7000吨水和1200吨砂。

   2010年,壳牌中标桦树场附近的道森克里克市的一个污水处理项目。预计到2012年年初,每天产出再生水4000立方米,通过49公里长的管道输送至气田。桦树场的废水也可送来处理。

   “城市废水和压裂废水在道森克里克市处理后,虽然不能喝,但可以作为压裂用水,还可以作为市政用水,或者给体育场浇水用。”桦树场项目开发经理曼努埃尔·威廉姆斯(Manuel Willemse)说,该项目的页岩气开采一年之后就不用从河里、井里取水了。

  中国页岩气开发考验

   近几年,中国油气业终于开始审视页岩气。美国能源信息署2011年4月的初步评估认为,中国页岩气储量约100万亿立方米,相当于中国常规天然气资源量的2倍,与美国本土储量大体相当,其中可开采资源量36万亿立方米。

   2010年5月,中原油田在贵州大方成功实施中石化首口页岩气井“方深1井”的大型压裂。中石油则选定壳牌、康菲和挪威国家石油三家外企作为合作伙伴,在四川进行页岩气勘探开发。2011年7月,国土资源部首轮页岩气探矿权招标结束,两个页岩气区块的勘探权被出让给中石化与河南煤层气公司。

   不过,长江水利委员会长江科学院夏玉强博士认为,页岩气资源的开发将对中国水资源的质与量提出严峻考验。

   夏玉强在美国天普大学访问期间,研究过美国页岩气开发过程中的环境问题。他表示,页岩气钻探大量消耗地表水或地下水,很可能影响当地水生生物的生存、捕鱼业、城市和工业用水等。根据美国能源部统计,每一个页岩气钻井平均用水量甚至高达1.5万立方米。

   夏玉强透露,美国已着手修改页岩气开采的法律和政策。而中国目前实施的水资源和环境保护法律,以及正在制定的《石油天然气开采业污染防治技术政策(征求意见稿)》 等,都没有考虑页岩气开采引起的特殊资源环境问题。

   参加这一政策制定的中石油安全环保技术研究院范薇女士告诉财新《新世纪》记者,虽然其中也提到了酸化、压裂的问题,但主要适用于陆上的油气开采,对页岩气有点忽略,而目前征求意见阶段已经结束,再次修订要到2013年以后了。

   夏玉强说,页岩气资源开发需要量水量力而行。美国地质调查局提出,钻探用水不能给当地的水资源带来冲击、避免小流域和河流的退化、选定合适方法处置含有污染物质的大量钻探回收水。美国能源部则强调,页岩气开发不能干扰当地工农业的正常用水。

   根据夏玉强估算,假定用1000口钻井开采四川盆地中15亿立方米的页岩气,需要所有钻井24小时工作约四年,用水1.71亿立方米,相当于消耗四川盆地地下淡水可开采资源量的1.1%。虽然该水量占水资源总量的比例小,但该地区存在区域性缺水和季节性缺水问题。

   他说,中国页岩气田的分布与缺水地区的分布重合比较多。在水量相对充裕的长江流域,只在四川和江汉盆地发现了页岩气;而在西北、华北地区,页岩气储量丰富,水资源却相当紧张。

   其中,由于地表水缺乏,或者是水质污染严重,华北平原和沿海地区的页岩气开采将主要依靠地下水。而华北平原是地下水超采最严重的地区之一,一些沿海地区则因为地下水水位下降,引起了海水入侵,导致地下水水质恶化。

  夏玉强表示,无论是就近取水,还是污水处理,都是中国页岩气开发中的隐患。目前,地方上只是用取水许可来限制页岩气开发者,而且很难监督。

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