压裂地球页岩气开发

压裂地球页岩气开发第1页，共23页，2023年，2月20日，星期六在美国宣传的“页岩气革命”蓬勃发展和喜人成果阵阵来袭的当下，页岩气这一陌生名词开始频繁出现在大众耳边。自上世纪50年代起就曾被数次提出的页岩气概念，在纷繁的争议声中随着关键技术的破解而步入眼帘。图为：1949年9月21日，美国，第一口用于研究开采页岩油/气的探井。第2页，共23页，2023年，2月20日，星期六简单来说页岩气就是从页岩层中开采出来的天然气，其化学成分与常规天然气无二。但因其所处页岩层的特殊性，使得传统油气开采技术对其无能为力，直至1998年水力压裂法技术瓶颈的突破才扭转了这一现状。图为：当地时间2013年4月29日，美国加利福尼亚，一处断裂的页岩层向外挥发着可燃气体。第3页，共23页，2023年，2月20日，星期六水力压裂法则是通过对局部深度的裸露基岩注入液体，进行加压直至井壁破裂创造“空腔”的一种技术。在页岩气开采过程中，通过反复的压裂，让深藏于页岩层中的页岩气得到释放，最终达到开采页岩气的目的。正是这一技术的突破，使得美国自2005年起，仅用7年时间就从世界排名第一的能源输入国摇身一变迈入了能源输出国的行列。图为页岩气采集的4个关键流程:1、钻井（左上），2、准备压裂液（右上），3、向井壁内压裂液加压（左下），4、获取页岩气（右下）。

第4页，共23页，2023年，2月20日，星期六在投产初期，这一块巨大的能源肥肉让世界上众多国家分外垂涎，其巨大收益带来的“幸福感”更让开采公司感到有些难以招架，一口成功的压裂井每天可产出约50万立方米气体。按2005年美国市场工业天然气价格0.32美元/立方米来看，其单井每日即可收入近16万美元。这一巨大的经济收入来源，拉动了整个地区的消费，众多采气工人都在靠近气井附近的地方开始修建社区。而很多辅助泵井便也安插在了这些社区之中。第5页，共23页，2023年，2月20日，星期六但实际来看，这一理论收益却远远未曾达到。因美国各州法律的限制，油气类管道很难架设，所以每日开采出的大量页岩气因无处储藏只得凭空烧掉以维持基井的安全运转。这一现象随着页岩气开发热潮的来临而越发夸张，因产量的过剩美国本土的天然气价格目前以跌至不足0.07美元/立方米，这让花费巨资修建天然气管道的行为变的更为不划算。第6页，共23页，2023年，2月20日，星期六据称林立于美国北达科他州的大量页岩气井因放空燃烧已使该州的夜晚不再黑暗，由NASA提供的照片来看该州夜晚的亮度已接近美国的部分东部州，这对于处于人口稀少的美国中西部地区来说是难以想象的。燃烧带来的大量问题迫使德克萨斯州只得通过发放“燃烧许可证”来进行控制，但因天然气价格下降的过快还是让发证量成倍上涨。2010年州监管机构仅发出了306张许可，但到了2012年则发放了1963份。第7页，共23页，2023年，2月20日，星期六眼睁睁的看着大量自然资源被消耗在大火中，这引起了民众的强烈不满。一系列关于碳排放和资源浪费的呼声被汇聚成了最初的一场场小规模抗议，当人们朦胧的感受着页岩气给他们带来的变化时，没成想这一切也仅是一个开始。图为：2013年8月22日，美国白宫，演员达里尔·汉纳在集会上发表反对页岩气开采的演说。第8页，共23页，2023年，2月20日，星期六快速而野蛮的发展在蜂拥而至与美好预期的双重影响下逐渐迎来了他的拐点，大量基井开始出现了之前从未考虑过的问题。图为：堆积着大量压裂液化合物残渣的空地。第9页，共23页，2023年，2月20日，星期六在一份由“后碳研究所”发布的报告《非传统燃料能开启一个能源充裕的新时代吗？》中，该研究基于工业界和政府广泛采用的数据表明，页岩井的开采繁荣期约为3至5年、有的甚至只有1年，期间生产能力将呈现出陡峭地下降趋势。这之后如不能再满足工业生产的产气量，井口将被关闭。而随压裂液被带至地下的污染物将无法清除。图为被关闭的基井。第10页，共23页，2023年，2月20日，星期六开发一口页岩气井需近万吨水，而作为压裂液的核心化学成分则有596种之多。这些被注入破裂地层的污染水会随时间的推移融入地下水中，这一问题已在美国的众多页岩气采区出现。就曾有报到指称在被污染地区的自来水中检测出超过了300种化学成分。其中多数均来自压裂液，而危害远不止于此。图左为未被过滤的受污染自来水，图右为过滤自来水后的滤芯对比。第11页，共23页，2023年，2月20日，星期六早在2006年时就曾有媒体曝出受污染自来水中存在可燃气体一事，而随着页岩气开发潮的到来这类事件已从个案变成了通病。在采区这样能被点燃的水龙头不在少数，有时火焰甚至能高达40厘米。虽然至今仍无确切的说法，但页岩气会混入地下水管道这一不争事实已被公众所接受。第12页，共23页，2023年，2月20日，星期六除此之外，更为影响广泛的就是因地层压裂导致的地震，在阿肯色州的页岩气采区3级以下的地震一年内发生了近千起，而在地质条件更为不稳定的地区甚至会发生3级以上强度的地震活动。这些频繁的小震引起了当地居民的惊恐与不满，导致了大量集体诉讼案件的出现。图为2013年8月6日，美国阿肯色州，集体诉讼律师在路边设置的代理地震联合起诉广告牌。第13页，共23页，2023年，2月20日，星期六而据国内一份发表在《地球物理学报》的论文显示，2009年1月，天然气采空废井“家33井”在人为加压注水后，周边即出现小震增强现象，随着注水压力的增加，周边先后发生4.4级和4.2级地震，当月地震总数也达160余次。注水下降后地震频次与震级出现回落。图为2013年8月6日，美国阿肯色州，一户居民在门外观察着受小震破坏的房屋内部变化。第14页，共23页，2023年，2月20日，星期六也正是这些大量出现的微小地震，使得看似平静的地表也变的更加不稳定，被地下高压挤出的裂隙常伴有油气的渗出。图为：当地时间2013年4月29日，美国加利福尼亚，在一处断裂的地表中油气及污染物开始溢出。第15页，共23页，2023年，2月20日，星期六MaryellenMcConnell就是其中一位受害者，她曾在一周内多次因吸入甲烷气体而在房子周围倒地昏迷，所幸因气体含量并不致命最终都在医院醒了过来。而后她因担心这种危险再次降临，只得终日带着呼吸面罩生活。第16页，共23页，2023年，2月20日，星期六这种剂量气体的溢出对人来说已实属危险，而对那些更小的动物来说则是致命的。当地时间2011年10月14日，美国宾夕法尼亚州，一群示威者携带标语板前往一处页岩气工地示威，抗议其制造的有毒气体伤害了该处的小动物。第17页，共23页，2023年，2月20日，星期六而更为注重环保的欧盟国家则发出了更为强烈的拒绝声，在欧洲议会举行关于页岩气投票的会议上，欧洲自由联盟和绿党的议员一同举起了“停止压裂”的口号以示对其的强烈不满。图为2012年11月21日，法国斯特拉斯堡，欧洲自由联盟和绿党的议员举牌反对水压裂解技术在欧洲的应用。第18页，共23页，2023年，2月20日，星期六在随后各国的议会讨论中，欧洲多国均表示拒绝水压裂解（水力压裂）技术在其国内的使用。其中以法国表态最为强硬，总统奥朗德在2012年度的环境会议上宣布，在他的5年任期内，法国仍将禁止开采页岩气。奥朗德说，就目前知道的情况，还不能确定开采页岩气所需要的水力压裂技术不会对健康和环境造成严重危险。第19页，共23页，2023年，2月20日，星期六而后德国生态保护部门则宣布了“要节制在德国大规模开采页岩气”，此言一出立刻招致了多方面的强烈反对。德国经济部长罗斯勒和环境部长罗特跟、随即做出了明确的暂停在德国国内页岩气生产的表态。罗斯勒表示，页岩气开采还须对水力压裂法等几项关键技术进行考察。第20页，共23页，2023年，2月20日，星期六而英国则成为了欧盟中第一个吃螃蟹的人，议会在通过开采页岩气的决议后，附加了更为严格的监督条款。就算如此，英国民众还是展示出了强烈的反对态度。多地发生了关于页岩气开采的冲突与示威活动。图为2013年8月20日，英格兰西苏塞克斯郡，示威者在水力压裂设备旁搭建帐篷以图长期围困。第21页，共23页，2023年，2月20日，星期六当这一切正在发生的同时，中国的第三次页岩气勘探招标即将开始。这次的招标区块预计将从前两次的西南地区转移到