页岩气开采水患：将大量消耗水资源

    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。