頁巖氣開采必然污染地下水嗎？

　　任何人如果稍微了解一下水利壓裂的技術(shù)細(xì)節(jié)，都可以從水污染的疑慮中解放出來，這項(xiàng)技術(shù)本身是安全的，問題的核心在于政府如何去監(jiān)管。

　　根據(jù)ARI公司的估計(jì)，中國(guó)可開采的非常規(guī)天然氣儲(chǔ)量可達(dá)50萬億立方米，其中頁巖氣36萬億立方米、煤層氣9萬億立方米、致密氣3億立方米。這個(gè)數(shù)字是中國(guó)可開采的常規(guī)天然氣儲(chǔ)量的十幾倍。

　　2012年，國(guó)土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心估計(jì)中國(guó)可開采的非常規(guī)天然氣有25萬億立方米（不含青藏區(qū)）。雖然兩個(gè)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)，但中國(guó)擁有非?？捎^儲(chǔ)量的可開采非常規(guī)油氣的事實(shí)是世界公認(rèn)的。

　　所謂非常規(guī)指的是這一類油氣存在于滲透性非常低的巖層中，很難自行排出，在鉆井完畢后需要水力壓裂等手段刺激油井才可以維持油氣的產(chǎn)生。非常規(guī)油氣在過去被認(rèn)為開采成本過高，而隨著能源價(jià)格的上漲及開采技術(shù)的進(jìn)步，非常規(guī)油氣的開采成為世界各國(guó)能源開發(fā)的重要組成。

　　非常規(guī)油氣開采中使用的水力壓裂技術(shù)可能會(huì)帶來一些環(huán)境及社會(huì)問題。面對(duì)這些問題及自身的能源狀況，世界不同國(guó)家對(duì)非常規(guī)油氣的開采持截然不同的態(tài)度。

　　美國(guó)是非常規(guī)油氣開采技術(shù)的發(fā)源地，上世紀(jì)50年代就開始使用水力壓裂技術(shù)，現(xiàn)在正在制定并實(shí)施監(jiān)管措施，包括限制氣體的排放和要求披露壓裂液的成分等。墨西哥和加拿大有大量的非常規(guī)油氣儲(chǔ)量，但只有加拿大進(jìn)行了商業(yè)規(guī)模的開采。

　　歐洲各國(guó)對(duì)于非常規(guī)油氣的態(tài)度迥異，波蘭和法國(guó)的儲(chǔ)量最大，波蘭積極支持開采，而法國(guó)卻嚴(yán)格禁止水力壓裂。澳大利亞對(duì)非常規(guī)油氣的開采制定了愈加嚴(yán)格的環(huán)保措施，尤其是針對(duì)于煤層氣開發(fā)。澳大利亞的常規(guī)油氣儲(chǔ)量仍然較大，未來二十年內(nèi)，常規(guī)油氣的開發(fā)仍然是澳大利亞的主要工作。

　　盡管各國(guó)在頁巖氣開采方面采取了不同的政策選擇，但事實(shí)上合乎技術(shù)規(guī)范的水力壓裂技術(shù)是十分安全的，并不會(huì)污染地下水。任何人如果稍微了解一下水利壓裂的技術(shù)細(xì)節(jié)，都可以從水污染的疑慮中解放出來。

　　當(dāng)然，在技術(shù)本身之外，如果監(jiān)管不到位，作業(yè)者違反了相關(guān)技術(shù)規(guī)范得到的結(jié)果也必然是污染。

　　污染可以避免

　　當(dāng)實(shí)施水力壓裂前，需要先鉆井，在鉆井開始后，要在鉆出的井孔中置入鋼制的套管（套管外徑比鉆洞直徑略?。谔坠芡鈧?cè)與井孔的縫隙間注入水泥，既可以讓套管牢固，也可以阻塞井內(nèi)油氣外溢。

　　地下飲用水在地面下30-300米左右，為了保護(hù)地下水，在地下水層附近用直徑34cm的表層套管，表層套管的長(zhǎng)度及使用的水泥都有嚴(yán)格的規(guī)定。而富含油氣的頁巖層一般在地面1500米以下，在地下水層和頁巖層之間有致密的巖石層，正是這些沒有滲透性的巖石保護(hù)了地下的油氣資源不擴(kuò)散。

　　在油氣層上方200米左右，豎直向下方向前進(jìn)的鉆頭開始逐漸轉(zhuǎn)向水平。這樣在到達(dá)油氣層時(shí)，鉆井方向?yàn)樗椒较颍鶕?jù)油井的設(shè)計(jì)位置以及獲得油氣區(qū)塊的邊界，水平鉆井一般可以前進(jìn)300-3000米。

　　此時(shí)，鉆井就形成了L型的油井，如同一個(gè)靴子。水平方向的遠(yuǎn)端如同腳趾，近端如同腳跟，豎直方向?yàn)檠ネ?。鉆井完成后要安裝生產(chǎn)套管，油氣由生產(chǎn)套管導(dǎo)出。水平方向的生產(chǎn)套管中放入射孔槍，高壓射流在這部分套管壁上打出孔洞，這樣油氣就可以通過這些孔洞通過生產(chǎn)套管流到地面。

　　再來看看水力壓裂的過程。鉆井設(shè)備移走后，壓裂操作需要3-10天，而壓裂后一口頁巖氣井可以產(chǎn)生幾十年的天然氣。壓裂液由水、支撐劑（例如沙子）及一些添加劑（用于生成更均勻的混合液及控制凝固時(shí)間）混合而成，壓裂泵讓壓裂液產(chǎn)生高壓并注入到井內(nèi)，強(qiáng)大的壓力讓含油氣的頁巖層產(chǎn)生裂縫，支撐劑填充這些裂縫，支撐劑內(nèi)部的間隙讓油氣可以通過滲透作用一點(diǎn)點(diǎn)流入生產(chǎn)套管，再?gòu)木诹鞒?。在水平方向的生產(chǎn)套管中（即L型油井的水平方向），為了精確控制壓裂的過程，水平方向的套管要分成10-100段，由遠(yuǎn)端腳趾開始逐一做壓裂，每做一段就加一個(gè)機(jī)械塞子，塞子隔離了剛剛做過壓裂的腳趾端。壓裂完成后，移走塞子，油氣就流入到套管內(nèi)。壓裂完畢再將壓裂液由油井中吸出，處理后可以再次使用。

　　通過上述鉆井及壓裂過程的描述，我們不難看出，在鉆井的基礎(chǔ)上，壓裂只是在套管內(nèi)完成，增加壓裂這個(gè)過程并沒有對(duì)環(huán)境產(chǎn)生太多難以控制的危害。壓裂位置與地下水距離很遠(yuǎn)而且中間有嚴(yán)密的巖石層分隔，鉆井過程中本身已經(jīng)對(duì)地下水有嚴(yán)格的保護(hù)。壓裂過程中要使用大量的水，但這部分水可以處理后重復(fù)利用。

　　所謂壓裂技術(shù)污染地下水的判斷，從技術(shù)層面和理論層面可以完全排除。至于已經(jīng)產(chǎn)生的污染問題，這或許是由人為因素造成的，而非壓裂技術(shù)本身不可靠。事實(shí)上，相比質(zhì)疑壓裂技術(shù)本身而言，似乎更應(yīng)該重視和督促政府監(jiān)管的完善和頁巖氣企業(yè)的自律。

　　黃金法則

　　就在去年，國(guó)際能源署已經(jīng)提出了開發(fā)非常規(guī)天然氣的黃金規(guī)則（Golden Rules），讓政策制定者、立法者和操作者可以解決環(huán)境及社會(huì)問題。

　　這些規(guī)則包括對(duì)油井的選擇、防止泄露、水的使用、信息的披露等一系列保護(hù)環(huán)境的手段。黃金規(guī)則強(qiáng)調(diào)，要想解除公眾疑慮，保持透明、監(jiān)測(cè)環(huán)境影響及對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)做出承諾都是非常必要的。為了保護(hù)環(huán)境，黃金規(guī)則增加了開發(fā)流程中的許多工作和開銷，但開發(fā)成本僅增加7%。

　　盡管成本增加了，但這是必須的。工業(yè)的發(fā)展是促進(jìn)科技進(jìn)步的契機(jī)，也是發(fā)展保護(hù)環(huán)境技術(shù)和機(jī)制的契機(jī)，而市場(chǎng)是選擇一切好技術(shù)的決策者。壓裂技術(shù)是系統(tǒng)工程，涉及到機(jī)械、電子、液力、化工等一系列專業(yè)領(lǐng)域。

　　值得一提的是，在一系列技術(shù)中，壓裂用的柴油機(jī)及壓裂泵是壓裂技術(shù)的心臟。眾所周知，中國(guó)在內(nèi)燃機(jī)和高壓泵技術(shù)上仍然落后，中石油油氣裝備公司正在積極研發(fā)這些技術(shù)。對(duì)水力壓裂技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用不僅會(huì)促進(jìn)這些核心領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，也會(huì)讓我們更認(rèn)真地對(duì)待和管理工業(yè)生產(chǎn)中可能引發(fā)的環(huán)境問題。

　　我們必須承認(rèn)，人類任何工業(yè)活動(dòng)都會(huì)引發(fā)環(huán)境改變，資源開發(fā)和化工工業(yè)更是如此；工業(yè)中我們不能避免危害環(huán)境的廢物產(chǎn)生，但我們可以合理地處理并處置這些廢物。我國(guó)的非油氣資源正在初步的勘測(cè)過程中，我們很可能擁有世界上最豐富的頁巖氣資源，從東部的松遼、渤海灣、華北盆地，到中部的鄂爾多斯、四川盆地，到西部的準(zhǔn)格爾、塔里木盆地。

　　我們應(yīng)該充分利用這些資源，改變我們?cè)趪?guó)際能源問題上所處的不利地位，并利用開發(fā)非常規(guī)油氣的機(jī)會(huì)及產(chǎn)生的利潤(rùn)來增強(qiáng)我們的環(huán)境意識(shí)，以及制定并執(zhí)行有效合理的環(huán)保法令，并充分發(fā)展環(huán)保技術(shù)。

　　是時(shí)候讓我們把注意力從無休止的是否開發(fā)非常規(guī)油氣的爭(zhēng)論轉(zhuǎn)移到如何解決高效安全開發(fā)的問題，從不同企業(yè)礦權(quán)重疊的短視沖突轉(zhuǎn)移到技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保規(guī)范的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)中來。

來源：《能源》 　 作者： 王大禹

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