非传统天然气潜力巨大 页岩气开发引发的担忧

2010-6-28 11:21 来源: 人民网-环保频道
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  虽然天然气并非可再生能源,但就碳减排而言,它比煤炭更佳环保,比核电价格更为低廉,也不像可再生能源那样缺乏稳定性。而如今随着科学技术的发展,尤其是压裂技艺的改善,人们获得许多之前无法获取的天然气,即非传统天然气,从而大大延长了天然气使用年限。

  许多欧洲人或许还对2006年初俄罗斯向乌克兰停运天然气的事件还心存余悸。但新的天然气开采技术的使用,尤其是对于“非传统性天然气田”的开采,意味着即使按目前的消费速度,全球天然气也可以供给美国和亚欧等国再用100余年。

  “非传统性天然气”主要蕴藏在地下硬岩或砂岩中以及煤层之间,而最令开发商觉得充满希望的是页岩中蕴藏的天然气。

  全球每年消耗约3万亿立方米天然气。欧盟数据显示,传统已探明天然气将于2068年消耗殆尽。事实上,早在20世纪末,加拿大英属哥伦比亚省维多利亚大学教授汉斯-霍尔格?罗格纳(Hans-Holger Rogner)研究就发现,全球非传统天然气储量高达900万亿立方米,其中一半是页岩气。而国际能源署估计,这些页岩气中有180万亿立方米天然气可恢复重新利用。

  技术进步促进页岩气开采

  在美国,近几十年来页岩气的利用只限于小规模、小范围。与传统天然气相比,页岩气开采难度很大。因为页岩具有不透水性,要使气体渗出进入气井,必须先对岩层进行压裂处理。过去十年中,水平钻井和水力压裂技艺取得大幅提升,页岩气开采也变得更佳容易。

  今年美国每天的页岩气产量预计可达2.95亿立方米,而2000年时,这个数字仅为3100万立方米。美国能源部估算,美国东部沿海马塞卢斯页岩(Marcellus shale)的可恢复页岩气储藏量可达7万亿立方米。2008年,美国天然气消耗量约为620亿立方米。照此消耗速度计算,7万亿立方米的页岩气储藏量可供全美消耗百余年。美国约60%的天然气将来自非传统天然气。如果美国页岩气模式可以全球复制,那么世界的能源前景将会大为改善。

  目前,许多国家的大型油气公司都在全世界范围内寻找页岩气,比如澳大利亚、中国、南非和欧洲。欧洲的开采尤为突出,壳牌在瑞典、埃克森美孚在德国以及其他公司在波兰,都进行着页岩气的开采。

  德国地球科学研究中心的布赖恩?霍斯菲尔德(Brian Horsfield)教授表示:“过去,大的油气公司放弃了在美国开采页岩气的机会,主要是没有意识到压裂技术已经发展到如此地步。而如今,这些公司不愿在欧洲重复同样的错误。”霍斯菲尔德教授带领一个研究联合体专门研究欧洲的页岩气田。

  欧洲页岩气储藏量可达15万亿立方米,对其开发已经显现出许多优势。霍斯菲尔德表示,瑞典的明矾片岩、德国北部、荷兰和英国南部的波西多尼亚片岩等,都与美国的页岩类似。欧洲的页岩主要呈黑色或深棕色,表示岩层在形成过程中,富含了泥土中生长的生物所具有的有机物质,而这些有机物质大部分都变成了现在的页岩气。

  如果页岩储藏能够证实,那么这将改变欧洲国家长期依赖俄罗斯天然气的命运。目前,欧盟成员国天然气供给的四分之一来自俄罗斯。华盛顿能源行业咨询机构先进资源国际(ARI)主席维洛?库斯科拉(Vello Kuuskraa)表示:“页岩是世界上储量最丰富的岩石。尽管全球许多地方缺乏传统天然气资源,但这些地方却拥有丰富的页岩资源。”

  页岩气开发引发的担忧

  虽然页岩气是一种清洁能源,但人们担心依靠压裂技术开采页岩气的过程会危害环境。例如,由于水力压裂过程中会使用化学用品,所以页岩气开采可能污染地下水。然而,2004年美国环保署进行的一项研究表明,没有实际证据证明水力压裂的化学用品会污染地下水。明年之前,环保署还将完成另一项关于水力压裂开采页岩气对环境影响的研究。

  另一方面,人们还担心水力压裂过程中会消耗大量的水资源。霍斯菲尔德教授介绍,每口页岩气井,需耗费400万加仑的水才能使页岩断裂。(1加仑约合3.78升)

  页岩气开发行业正试图减少气井钻探以及水力压裂带来的环境足迹,如在每次压裂完成之后,对水进行获取和重新利用。美国许多页岩气钻井就建在传统天然气生产场所附近,因而压裂后的水能够被捕获、处理,并回收利用到下次水力压裂中。据悉,美国页岩气钻探中,70%的水来自水力压裂回收的水。

  水力压裂中使用的杀菌剂也是引发的担忧之一。本来,在水中加入化学用品是为了使水具有凝胶特性,利于水力压裂;而水中的细菌可能阻止化学反应,因此才需要向水中加入杀菌剂。但人们担心类似化学用品会渗透到地下水位以下。目前,许多地方已经考虑采用高强度的超声波、过滤器或其他环保化学用品杀死水中的细菌。

  水力压裂技术的发展

  由于页岩的不透水性,因此岩气开采不能仅仅靠钻探适用于传统天然气开采的垂直气井。早在上世纪90年代,一些公司就开始试验钻水平气井,从而可以深入气田钻得更多天然气。但即便如此,页岩气开采也不足以获得较大利润。进而钻探公司又开始研究如何对岩石实施人工分裂,即压裂。

  美国伊利诺伊斯州天然气技术研究所(Gas Technology Institute)的肯特?佩里(Kent Perry)表示:“压裂技术使得紧密的页岩具有传统天然气田的可渗透性。”

  压裂过程首先是要将数百万升的水与砂子以及化学用品混合,然后在高压下将混合液注入岩石,从而使岩石分裂。混合液进入岩石缝隙,而水则渗透回来,沙石则留在岩石缝隙中,进而保持岩石分裂、张开的状态,页岩中的天然气可以渐渐渗透出来。

  目前,美国页岩气开发商正在绵延9公里的页岩气田中钻探的水平气井里,采用水力压裂技术开采页岩气。据佩里介绍,美国德克萨斯州休斯敦市的油气服务公司正在研究如何在垂直气井钻探出如同树根体系的多口水平钻井。此法可以在地下接触到更多的页岩气田。