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水资源管理考验美国页岩气开发_4

  全球最大矿业公司必和必拓日前宣布以121亿美元现金再次收购美国页岩气资产。同时,因美国页岩气产量猛增,美国能源部表示收到了多项国际出口申请计划。《日经中文网》报道称,美国最早将于2013年春季解除页岩气等新型天然气的出口禁令。

  在需求形势一片大好的背景下,国际管理咨询公司埃森哲最新发布的报告《水资源和页岩气开发:利用美国全新页岩气开发经验》显示,全球页岩气资源的开发已步入了快速发展的轨道,然而,由此引发的环境问题依然令人堪忧,尤其是有关水资源利用问题更是如此。

  澳大利亚等国亦在效仿美式开发,如何正视页岩气开发中遇到的挑战,已不仅是美国自己的问题。

从成分监管到运输监管

  在全球能源格局中,能源消费重心在向亚洲东移,而与此同时,页岩油气、煤层气和致密油气等非常规油气在美洲的大规模被开采,使得世界能源产供中心向美洲西移。

  页岩气是存在于有机质泥页岩中以游离或吸附状态存在的非常规天然气。美国已成为世界头号天然气生产国,其与加拿大天然气产量合计已超过全球总产量的25%。2006年,美国页岩气产量仅占天然气总产量的1%,2010年则增加到20%以上,到2035年,这一比例将增加至49%。

  由于行业增长的速度如此之快,早期页岩气开发用水量过大、环境污染等问题并不鲜见。今年1月29日,埃森哲大中华区副总裁杨葳领衔发布的研究报告《水资源和页岩气开发:利用美国全新页岩气开发经验》指出,相关部门和机构很难获得有关页岩气开发潜在影响的严谨数据,这便阻碍了政府建立相关能力来对该行业进行充分评估和规范运作。

  页岩气的开发生命周期包括道路/现场准备、钻探、完井压裂、压裂液返排和处理、气体生产等五个环节,杨葳认为,各个环节都涉及水资源的监管、管理和运输三个问题。

  目前,页岩气开发较为成熟的技术是水力压裂技术,这一技术需要将携有砂/陶粒以及少量化学物质的水(压裂液)高压注入井内压裂页岩层使其释放页岩气。按照美国的开发经验,钻井和压裂所需水量一般为500万加仑(约合1892.7万升)左右,相当于1000辆卡车的运水量,其中压裂阶段的用水量最大可达总用水量的90%。如此庞大的用水量对页岩气开发地的用水会形成不小的压力。

  公开信息显示,2005年美国《能源政策法案》将水力压裂从《安全饮用水法》中免除,解除了环境保护局对这一过程的监管权力。目前,一般运营商会从地表、地下或市政供水系统中获取用水,并被要求进行压裂液成分披露,美国监管层也倾向于制定更严格的地下注入井使用限制。

  但与水资源运输相关的挑战依然首先来自于监管合规。例如,美国许多州都要求运营商报告所用水的来源、数量及所用地点。目前,这项任务通常由货车司机和后台工作人员人工记录,端到端的过程数据常常不够准确。

  水资源运输可能占到总压裂成本的40%和总完井成本的20%,因此,需要在商业可行的前提下做出安排,杨葳等人认为。此外,在美国的天然气钻井水体污染事件中,48%为地下水污染,33%为井场地表泄漏。压裂液中的化学成分对地下水的潜在危害也不容忽视,因此需要在水资源循环利用和回收方面研究出可行性解决方案。

  在钻井和水力压裂阶段,物流活动的急剧增加带来了交通堵塞压力、地方道路损坏以及噪音和空气污染。因此,地方政府不得不通过限制页岩作业车辆进入住宅区域来解决这些问题;同时对某些道路实施载重限制,并对公共道路上的载重车辆征收养路费。但这些措施可能降低运营灵活性并增加运输成本。

  由于页岩气开发中涉及的监管格局更加错综复杂,美国纽约州、法国和保加利亚已颁布了暂停页岩气开发的禁令。然而不可否认,由于页岩气的大规模开采,美国天然气价格目前约为欧洲的三分之一,亚洲的五分之一,且页岩气作为清洁能源的吸引力不言而喻。

取长避短

  国际能源署在1月公布的《世界能源展望》中预计,到2035年,包括页岩气和煤层气等在内的非传统天然气将占全球新增天然气产量的近一半,其中多数新增潜力来自中国、美国和澳大利亚。埃森哲报告也显示,页岩气开发对阿尔及利亚、阿根廷、澳大利亚、巴西、加拿大、中国、利比亚、墨西哥、智利、法国、摩洛哥、波兰、南非、土耳其以及乌克兰等国最有吸引力。

  也就是说,水资源管理问题不只是在挑战美国页岩气开发。只是与其他国家不同,中国资深油气专家张抗对本报记者表示,在多层级政府监管之外,相关环保组织与第三方机构等发出的声音为北美页岩气的健康可持续开采贡献良多。在中国,此类声音还不够强大,或者说,多元监督的氛围尚未形成;在澳大利亚,目前非常规能源的开发仍集中在煤层气领域。

  目前,第三方机构的建议已取得了一定成效。据杨葳介绍,北美一些运营商已成功采用交通控制塔等方式来管理环境健康。同时据张抗介绍,美国等国也在努力降低开发技术带来的环境成本。

  水平井压裂是页岩油气、致密气、煤层气等开采过程中普遍用到的技术,需水量的确很大,张抗说,大型压裂项目甚至要用到万方水、千方沙。但美国页岩气开采的技术正在进步。以产量较大的福特沃斯盆地(美国德克萨斯州中北部盆地)的Barnett页岩为例,其开采在1997年以前采用直井大型水力压裂技术;1997年至2002年以直井大型清水压裂为主;2002年至2007年水平井压裂技术开始试验;2007年至今已应用水平井套管完井及分段压裂技术,在接近地表的地方水平井都用套管密封。

  张抗认为,在美国部分地区,水和压裂液已能实现大部分重复使用;除水之外,压裂液也可以用临界二氧化碳压裂、氮气压裂、二氧化碳泡沫压裂,这些技术都已经过实验并获得了成功,虽然其经济成本仍然较高。

  杨葳建议,来自美国之外国家的运营商也必须提升自身的数据管理能力,从供水到支持压裂作业,再到废水转移报告,都要向规模要效益。

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