頁(yè)巖氣開(kāi)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)細節，都可以從水污染的疑慮中解放出來(lái)，這項技術(shù)本身是安全的，問(wèn)題的核心在于政府如何去監管。

根據ARI公司的估計，中國可開(kāi)采的非常規天然氣儲量可達50萬(wàn)億立方米，其中頁(yè)巖氣36萬(wàn)億立方米、煤層氣9萬(wàn)億立方米、致密氣3億立方米。這個(gè)數字是中國可開(kāi)采的常規天然氣儲量的十幾倍。

2012年，國土資源部油氣資源戰略研究中心估計中國可開(kāi)采的非常規天然氣有25萬(wàn)億立方米（不含青藏區）。雖然兩個(gè)儲量數據相差甚遠，但中國擁有非?？捎^(guān)儲量的可開(kāi)采非常規油氣的事實(shí)是世界公認的。

所謂非常規指的是這一類(lèi)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。非常規油氣在過(guò)去被認為開(kāi)采成本過(guò)高，而隨著(zhù)能源價(jià)格的上漲及開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)步，非常規油氣的開(kāi)采成為世界各國能源開(kāi)發(fā)的重要組成。

非常規油氣開(kāi)采中使用的水力壓裂技術(shù)可能會(huì )帶來(lái)一些環(huán)境及社會(huì )問(wèn)題。面對這些問(wèn)題及自身的能源狀況，世界不同國家對非常規油氣的開(kāi)采持截然不同的態(tài)度。

美國是非常規油氣開(kāi)采技術(shù)的發(fā)源地，上世紀50年代就開(kāi)始使用水力壓裂技術(shù)，現在正在制定并實(shí)施監管措施，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油氣儲量，但只有加拿大進(jìn)行了商業(yè)規模的開(kāi)采。

歐洲各國對于非常規油氣的態(tài)度迥異，波蘭和法國的儲量最大，波蘭積極支持開(kāi)采，而法國卻嚴格禁止水力壓裂。澳大利亞對非常規油氣的開(kāi)采制定了愈加嚴格的環(huán)保措施，尤其是針對于煤層氣開(kāi)發(fā)。澳大利亞的常規油氣儲量仍然較大，未來(lái)二十年內，常規油氣的開(kāi)發(fā)仍然是澳大利亞的主要工作。

盡管各國在頁(yè)巖氣開(kāi)采方面采取了不同的政策選擇，但事實(shí)上合乎技術(shù)規范的水力壓裂技術(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)細節，都可以從水污染的疑慮中解放出來(lái)。

當然，在技術(shù)本身之外，如果監管不到位，作業(yè)者違反了相關(guān)技術(shù)規范得到的結果也必然是污染。

污染可以避免

當實(shí)施水力壓裂前，需要先鉆井，在鉆井開(kāi)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?。?，在套管外側與井孔的縫隙間注入水泥，既可以讓套管牢固，也可以阻塞井內油氣外溢。

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

在油氣層上方200米左右，豎直向下方向前進(jìn)的鉆頭開(kāi)始逐漸轉向水平。這樣在到達油氣層時(shí)，鉆井方向為水平方向，根據油井的設計位置以及獲得油氣區塊的邊界，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。水平方向的遠端如同腳趾，近端如同腳跟，豎直方向為靴筒。鉆井完成后要安裝生產(chǎn)套管，油氣由生產(chǎn)套管導出。水平方向的生產(chǎn)套管中放入射孔槍?zhuān)邏荷淞髟谶@部分套管壁上打出孔洞，這樣油氣就可以通過(guò)這些孔洞通過(guò)生產(chǎn)套管流到地面。

再來(lái)看看水力壓裂的過(guò)程。鉆井設備移走后，壓裂操作需要3-10天，而壓裂后一口頁(yè)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，強大的壓力讓含油氣的頁(yè)巖層產(chǎn)生裂縫，支撐劑填充這些裂縫，支撐劑內部的間隙讓油氣可以通過(guò)滲透作用一點(diǎn)點(diǎn)流入生產(chǎn)套管，再從井口流出。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(guò)程，水平方向的套管要分成10-100段，由遠端腳趾開(kāi)始逐一做壓裂，每做一段就加一個(gè)機械塞子，塞子隔離了剛剛做過(guò)壓裂的腳趾端。壓裂完成后，移走塞子，油氣就流入到套管內。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(guò)上述鉆井及壓裂過(guò)程的描述，我們不難看出，在鉆井的基礎上，壓裂只是在套管內完成，增加壓裂這個(gè)過(guò)程并沒(méi)有對環(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而且中間有嚴密的巖石層分隔，鉆井過(guò)程中本身已經(jīng)對地下水有嚴格的保護。壓裂過(guò)程中要使用大量的水，但這部分水可以處理后重復利用。

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(wèn)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，似乎更應該重視和督促政府監管的完善和頁(yè)巖氣企業(yè)的自律。

黃金法則

就在去年，國際能源署已經(jīng)提出了開(kāi)發(fā)非常規天然氣的黃金規則（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(wèn)題。

這些規則包括對油井的選擇、防止泄露、水的使用、信息的披露等一系列保護環(huán)境的手段。黃金規則強調，要想解除公眾疑慮，保持透明、監測環(huán)境影響及對當地社區做出承諾都是非常必要的。為了保護環(huán)境，黃金規則增加了開(kāi)發(fā)流程中的許多工作和開(kāi)銷(xiāo)，但開(kāi)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，也是發(fā)展保護環(huán)境技術(shù)和機制的契機，而市場(chǎng)是選擇一切好技術(shù)的決策者。壓裂技術(shù)是系統工程，涉及到機械、電子、液力、化工等一系列專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。

值得一提的是，在一系列技術(shù)中，壓裂用的柴油機及壓裂泵是壓裂技術(shù)的心臟。眾所周知，中國在內燃機和高壓泵技術(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)。對水力壓裂技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應用不僅會(huì )促進(jìn)這些核心領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，也會(huì )讓我們更認真地對待和管理工業(yè)生產(chǎn)中可能引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題。

我們必須承認，人類(lèi)任何工業(yè)活動(dòng)都會(huì )引發(fā)環(huán)境改變，資源開(kāi)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。我國的非油氣資源正在初步的勘測過(guò)程中，我們很可能擁有世界上最豐富的頁(yè)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，到西部的準格爾、塔里木盆地。

我們應該充分利用這些資源，改變我們在國際能源問(wèn)題上所處的不利地位，并利用開(kāi)發(fā)非常規油氣的機會(huì )及產(chǎn)生的利潤來(lái)增強我們的環(huán)境意識，以及制定并執行有效合理的環(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(wú)休止的是否開(kāi)發(fā)非常規油氣的爭論轉移到如何解決高效安全開(kāi)發(fā)的問(wèn)題，從不同企業(yè)礦權重疊的短視沖突轉移到技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保規范的長(cháng)遠發(fā)展目標中來(lái)。

（作者為美非能源有限公司副總裁）