簡介
或許所有的美國人都在受益於“水力壓裂法”,儘管半數以上的人可能沒有聽說過這個名詞。
在今時今日,美國各級政府、企業對頁岩油產業的發展寄予了厚望。美國頁岩油資源極其豐富,在科羅拉多州、猶他州和懷俄明州,被鎖在頁岩之中的油存量達上萬億桶以上,而正是憑藉“水力壓裂法”,以前根本不可能企及的大量頁岩油正在被開採。
這種技術方法,在測量時首先取一段基岩裸露的鑽孔,用封隔器將上下兩端密封起來;然後注入液體,加壓直到孔壁破裂,隨之記錄壓力隨時間的變化,並用印模器或井下電視觀測破裂方位。根據記錄的破裂壓力、關泵壓力和破裂方位,利用相應的公式算出原地應力的大小和方向。
該方法於20世紀50年代就被科學家在理論上進行論證,60年代加以完善,在分析了壓裂液滲入的影響後,開始作出大量野外和室內實驗工作。由於水力壓裂法操作簡便,且無須水力壓裂法知道岩石的彈性參量,而得到廣泛套用。由於頁岩油在美國的戰略資源地位和自身需求,美國已進行很多水力壓裂法地應力測量,德國、日本和中國現在也已相繼開展此項工作。資料顯示,目前利用此法已能在5000米深處進行測量。
爭議
頁岩氣開發過程中所採用的水力壓裂法要加入化學物質,在每次壓裂完成後,要對水進行獲取和重新利用。水力壓裂法向來存在爭議,但是這種頁岩氣開採技術在爭議中卻得到迅速發展。當越來越多水體污染案例同水力壓裂法相關聯時,美國眾議院能源和商業委員會出手了。
2010年7月19日,能源和商業委員會主席亨利·韋克斯曼聯手該機構下屬的能源和環境小組組長愛德華·馬基聯名致信給美國10個主要頁岩氣開發商,要求它們提交水力壓裂法套用全程中涉及到的化學物質細節。8月6日,限期“交卷”。
這個要求出台的背景是,全球天然氣需求旺盛,美國引領頁岩氣開發技術並努力讓頁岩氣開採遍地開花。
當前,美國頁岩氣開採的熱門地點是紐約州和賓夕法尼亞州,這兩個地方也是美國馬塞盧斯頁岩(Marcellusshale)的集中區域。德克薩斯州和巴涅特頁岩(BarnettShale)也因頁岩氣儲量豐富而受寵。除此之外,美國的阿巴拉契亞山脈、德克薩斯州、俄克拉荷馬州、路易斯安娜州、阿肯色州、大平原地區數百萬公頃頁岩結構等待開發。能源資訊機構PFC能源公司研究表明,2000年時,頁岩氣產量僅占到美國天然氣產量的1%,而到2009年這一比例已經提高到10%。位於美國麻薩諸塞州的研究機構劍橋能源研究協會預測到2035年這個比例可以提高到50%。
而頁岩氣大行其道的主要原因就是水力壓裂法的套用。頁岩具有低滲透性,要使氣體滲出進入氣井,必須先對岩層進行壓裂處理。目前開發主要採用的壓裂法,每次液壓破碎需要數百萬噸水,水中常常添加化學物質,這些化學物質可能會對地下水產生污染。不公開化學物質成分的做法在能源業界已經成為通行的規則,頁岩氣開採商們的擋箭牌就是“使用哪些化學產品是商業機密”。
早在2004年美國環保署就對水力壓裂法的環境影響做出過評估。當時的結果認為這種技術很安全。美國2005年《能源政策法》規定水力壓裂法不受美國《安全飲用水法案》限制。但是,在環保組織和一些立法者的眼中,美國環保署的評估結果有失公允,是為了維護頁岩氣開發正常進行而採取的姑息縱容之策。
迄今為止,美國還沒有任何針對水力壓裂法的聯邦法規。此前,國會曾就是否公布化學製劑的草案進行過辯論,但由於能源企業投巨資遊說,結果自然是不了了之。
2003年美國環保署同水力壓裂巨頭哈里伯頓公司BJ服務公司(BJServices)和斯倫貝謝的油田技術服務公司達成諒解備忘錄,在自願的基礎上,幾大能源巨頭同意不再向井內注入柴油。但是韋克斯曼和馬基認為這個諒解備忘錄並沒有起到約束作用。哈里伯頓和BJ服務公司仍在使用柴油,這兩位眾議員還稱,苯、甲苯、乙苯和二甲苯等也在它們添加的化學物質清單之中,而這些都是可能的致癌物質。
“由於這種技術正在美國廣大區域套用,我們必須確保它不會帶來新的環境和公眾健康問題,”馬基說,“這項調查將讓我們更好地了解水力壓裂法潛在的風險、對飲用水和環境帶來的影響,國會將根據調查結果決定是否採取行動,儘量減少風險。”
2010年2月,韋克斯曼和馬基就曾給14家油氣服務公司發出通知,要它們提供添加的化學物質清單,還有回收水處理過程。但是,這些公司閃爍其辭,甚至推卸責任。它們的理由往往是:油氣服務公司不確定開採地點是否為飲用水源;或者石油和天然氣井的經營者不願透露添加物成分。
收到“最後通牒”的能源公司有切薩皮克能源公司、加拿大能源公司、美國西方石油公司、BP美國、康菲石油和埃克森美孚等。
在今年早些時候,美國環保署宣布,將進行一個耗資190萬美元、歷時兩年的水力壓裂法研究,主要側重於論證其對水質和公眾健康的影響。
水力壓裂法是目前開採頁岩氣的主要形式,其主要通過對頁岩層進行壓裂處理,來讓頁岩氣進入氣井。而這種壓裂處理,每次都需要數百萬噸水用以液壓破碎,水中往往添加化學物質,這些化學物質可能會對地下水產生污染。
哈里伯頓公司將於明年1月31日前提交相關檔案。早前,美國環保署(EPA)曾要求其在12月7日提交這些數據。哈里伯頓公司一名公司發言人表示:“在過去幾周中,我們已向政府提供了許多檔案,未來我們將進一步配合EPA的工作。”
EPA將利用這些數據來研究水力壓裂法對生態環境的影響。目前,EPA正在論證,這一過程是否將污染飲用水,目前已有環保組織對此表示擔憂。EPA希望能在2012年公布研究結果。
事實上,在最近的一次相關研討會上,美國內政部長薩拉查曾表示,天然氣將在美國未來的能源選擇上扮演重要角色。同時,與會者也談論了開發天然氣的經濟性和環境問題。在美國東北部地區,美國馬塞盧斯頁岩地區最近十多年都提供了豐富的天然氣產量,賓夕法尼亞州也盛產頁岩氣。有報告預計,2009年,賓夕法尼亞州的天然氣開採業已創造了4.4萬個就業崗位,並為當地政府創造了3.39億美元的稅收。從全美來看,這個行業將為整個美國經濟帶來3000億美元的收益,而長遠利益還遠不止這些。
而在去年的哥本哈根聯合國氣候變化大會上,天然氣也成為一大熱點。環境保護者會認為,相比其他傳統燃料,天然氣二氧化碳排放量低。而在此後一年,美國總統歐巴馬就提倡,擴大天然氣在全美的作用和影響力,並將之視為應對氣候變化所作出的努力。而像氣候保護基金會(EnvironmentalDefenseFund)這樣的國際環保組織,也開始與其他組織合作,在公眾中宣傳使用天然氣的好處。
其實,早在2004年,EPA就對水力壓裂法的環境影響做出過評估。當時的結果認為這種技術很安全。美國2005年《能源政策法》甚至規定水力壓裂法不受美國《安全飲用水法案》限制。然而,在環保組織和一些立法者的眼中,EPA的評估結果值得商榷,是為了維護頁岩氣開發正常進行而採取的姑息之策。
有關水力壓裂發的觀點,美國《能源論壇》曾撰文表示,該問題是由一系列單獨的水污染事件引發,這是由於操作者操作不當所造成,而不是水力壓裂法自身存在缺陷。