大压裂攻击:水力压裂安全吗? - beplay电竞app下载,beplay体育官网电脑

在1953年的《疯狂兔总动员》(Looney Tunes)动画片《坚果的烦恼》(Much Ado About nuttting)中，一只沮丧的松鼠拖着一个椰子在纽约城里到处跑，它知道这是一场盛宴，但却打不开它。这让人想起了一个更棘手、更诱人的大奖，直到最近，美国才躲过了近两个世纪:页岩气，这匹硬壳黑马化石燃料．

然而，这只松鼠从未品尝过自己的劳动果实，而美国从19世纪20年代开始蚕食页岩气，到20世纪90年代末和21世纪初才开始研究页岩气。但随着页岩热席卷全国——由于一种叫做水力压裂的天然气钻探技术——一些美国人开始怀疑，我们是否会像松鼠一样，伤害我们自己，就像保护我们战利品的外壳一样。

页岩气是一种天然气它嵌入在被称为页岩的古老岩石中，这些岩石在数百万年的地质压力下被粉碎成致密的不透水板。这使得页岩气在20世纪的大部分时间里都是一种不明智的能源来源，但天然气公司从未忘记，美国正坐在一座金矿上——有人估计，美国的页岩气可采储量高达616万亿立方英尺，足以满足当前27年的需求。由于钻井技术的进步，也就是水力压裂法，大量的天然气钻井平台突然打开了一种充足的新能源，而此时地球上许多已知的化石燃料储量正在减少。美国能源部预计，到2011年，美国天然气储量增长的50%到60%将来自页岩气。

不难看出这其中的吸引力。与其他化石燃料相比，天然气排放的温室气体更少——例如，二氧化碳约为煤炭的一半——因此对全球变暖的贡献更小。它也基本上避免了困扰煤炭和石油的负面新闻，从山顶移除和矿井爆炸，到最近在阿拉斯加、犹他州、密歇根州和俄勒冈州发生的石油泄漏墨西哥湾．随着天然气价格预计在未来几年上涨，美国的页岩热可能只是触及了表面。

尽管页岩气有潜力，但最近出现了一场阻止页岩气热潮的运动。一些批评人士说，如此热情地拥抱天然气将减缓可再生能源的崛起，但页岩气最大的问题不在于它的天然气，而在于我们如何把它从地下开采出来。如果没有现代技术的进步，页岩气可能仍然是一种新奇的燃料水力压裂然而，对水力压裂法的需求似乎也开始成为页岩气的致命缺陷。这种做法在美国天然气田附近引发了重大的环境和公共健康担忧，从地beplay体育官网电脑下水中的柴油和不明化学物质到从水槽水龙头渗出的甲烷，甚至炸毁了房屋。

由于天然气钻井公司仍在争夺美国的大型储层，如德克萨斯州的巴奈特页岩(Barnett Shale)或阿巴拉契亚地区广阔的马塞勒斯页岩(Marcellus Shale)，美国各地的许多联邦和州官员已经开始质疑他们对水力压裂技术的袖手旁观态度。美国环保署正处于一项为期两年的研究的早期阶段，该研究旨在评估这种做法的风险。去年11月，它传唤了能源巨头哈里伯顿公司，要求其提供有关其使用的特定压裂化学品的信息。最近，在附近的饮用水井中出现甲烷和苯后，政府还下令德克萨斯州的一家天然气公司停止所有工作。一些州和城市也注意到了这一点——例如，匹兹堡在11月禁止在城市范围内使用水力压裂法，纽约立法机关紧随其后，本月通过了一项全州范围内的禁令。宾夕法尼亚州也宣布在其州森林内使用水力压裂法为非法，科罗拉多州和怀俄明州也制定了新的关于水力压裂化学品的披露法律。好莱坞甚至也加入了这场战斗，最近派出演员马克·鲁法洛(Mark Ruffalo)奔赴前线。

但水力压裂有什么大不了的呢?这个词到底是什么意思?把一种储量丰富、相对清洁的能源置于次要地位，这种风险真的足够大吗?下面将简要介绍这一过程是如何工作的，它将如何影响环境，以及它的未来可能会发生什么。beplay体育官网电脑

水力压裂是如何工作的?

页岩气的问题在于，它不像许多天然气矿床那样被困在岩石储层中;它其实是嵌在岩石里的。这是因为页岩，一种由沉积物堆积和压缩形成的泥岩，通常含有古老的有机碎片，这可以使其成为石油和天然气的“源岩”。它也可以作为地下洞穴的一个盖子，收集它渗出的内容物，钻探公司过去常常绕过它，以支持下面自由流动的化石。但现在，随着地球上最浅、最容易开采的能源储量日益枯竭，石油行业又重新转向页岩，使用高科技的定向钻井和水力压裂技术，让这块顽固的石头释放出气体。

•定向钻井:页岩被弃置如此之久的原因之一是它倾向于形成宽而浅的地层(如图)。直接往下钻不会产生太多气体，因为钻头在通过之前碰到的表面积太小了。获得更多天然气的最好方法是横向钻进，在20世纪80年代和90年代，随着天然气行业提高了定向钻井技术，横向钻进变得更加容易。但这仍然不足以让页岩成为值得麻烦的东西——岩石太致密，不透水，有大量的孔隙来容纳天然气，但它们之间的连接太少，以致于无法让天然气流动。

•水力压裂法:这就是水力压裂技术的用武之地。钻井工人向新钻的井中泵入加压水、沙子和化学物质，迫使它们通过套管的射孔，喷向周围的页岩，打开新的裂缝，扩大旧的裂缝。在这种混合物中，水的比例可能高达99%，而沙子则充当“支撑剂”，在水被抽出后保持裂缝的打开。这项技术已经存在了几十年，但最近的突破让钻井人员使用更多的水——每口井200 - 500万加仑——而新的“滑溜水”压裂化学物质帮助他们减少摩擦。这会增加水压，从而增加压裂量。

康奈尔大学工程学教授、压裂专家Tony Ingraffea表示:“如果没有定向钻井和滑水水力压裂技术，就无法从页岩中获得天然气。”“几十年来，人们都知道Marcellus页岩中有大量的天然气，但将其开采出来并不经济. ...如果你是定向钻，你几乎可以无限制地进入，但你真的必须打破岩石。这就是它的意义所在:创造大量的表面积。”

水力压裂在哪里进行?

Ingraffea指出，页岩分布在美国各地，但每个矿床都有自己的个性。他说:“材料、压力、气体——所有这些都因地质区域而异。”“它们甚至在像马塞勒斯这样的特定地层中有所不同。这就是自然。没有两座山是一样的，是吗?”

由于存在这些差异，天然气公司不能只采用在一个矿床有效的方法，就指望它在其他地方也能发挥作用。这一点在90年代德克萨斯州巴内特页岩气的繁荣之后变得清晰起来，当时钻井公司利用了米切尔能源公司的创新——这家钻井公司是现代水力压裂法的先驱——试图在其他地方应用这些方法。这是一个陡峭的学习曲线，特别是当公司开始挖掘Marcellus页岩(如图)时，但他们最终在了解该地区的地质特征后加快了步伐。“在宾夕法尼亚州进行了三年的实验后，”Ingraffea说，“他们正在锁定他们认为的从Marcellus获得天然气的最好方法，同时在井里投入最少的钱。”

Barnett和Marcellus是美国最近最炙手可热的两个页岩气产区，逐渐演变为美国水力压裂革命的试验场。但他们并不孤单，还有阿肯色州、路易斯安那州、新墨西哥州、俄克拉荷马州和怀俄明州等地的大型页岩。以下是美国48个州已知的页岩气储量(点击放大):

尽管如此，Marcellus还是成为了美国页岩的王者;它在7个州和伊利湖的部分地区下沉，可能拥有高达516万亿立方英尺的天然气。它诞生于近4亿年前非洲和北美大陆的碰撞之后，这推动了早期阿巴拉契亚山脉和今天的喜马拉雅山脉一样高。黏土和有机物被冲下陡峭的山坡，冲入浅海，随着时间的推移，被崭露头角的阿巴拉契亚山脉所掩埋。

这种页岩的形成过程非常缓慢，而且温度高、压力大——就像今天围绕着马塞勒斯页岩的政治气候一样。天然气热潮在短短几年内席卷了宾夕法尼亚州，激起了居民的不满，他们说水力压裂法污染了他们的地下水，这些担忧促使他们在州森林和匹兹堡禁止水力压裂法。这场争议还波及到了邻近的纽约州，该州立法机构最近批准了一项临时禁令，禁止使用水力压裂法，直到人们更好地理解其对环境的影响。beplay体育官网电脑

水力压裂是危险的吗?

EPA的这项研究是在多年来来自环保和公共卫生组织的压力下进行的，特别是自从国会2005年将beplay体育官网电脑水力压裂法从联邦安全饮用水法中豁免以来。这已经激怒了许多水力压裂法的反对者，但自墨西哥湾漏油事件以来，他们要求加强监管的呼声越来越高。他们指出，尽管英国石油公司据称违反了联邦近海钻探法，但对水力压裂法甚至没有这样的规定。

该行业经常反驳说，水力压裂法从未与水污染事件直接相关，在被证明有罪之前，应该假定水力压裂法无罪。支持者还认为，在美国最需要的时候，停止天然气热潮可能会阻碍就业增长和能源产出。但是，随着页岩气钻探在美国遍地开花，尤其是如果天然气价格正如预期的那样从衰退中复苏——批评者说，健康风险超过了经济回报，举证责任应该落在天然气公司身上，而不是他们的客户和社区。

目前，举证责任在美国环保署，但由于其研究至少在两年内不会得出结果，在那之前，美国人显然将对水力压裂带来的任何威胁一无所知。为了全面了解我们所知道的情况，我们来看看有关水力压裂法及其催生的天然气热潮的一些主要担忧:

•压裂液:水力压裂有点像使用花园软管，Ingraffea说:“你试图在高压下泵出大量液体通过6英寸宽，2英里长的东西，所以很多能量会损失。”柴油过去常用于减少水力压裂时的摩擦，但由于柴油含有苯等致癌物，美国环保署和主要天然气公司在2003年达成了一项“协议备忘录”，停止使用柴油。

然后这个行业转向了减少摩擦的化学物质的混合物这些被认为是商业机密，意味着他们的身份不为公众所知。但它们有时还是会暴露出来，比如宾夕法尼亚州迪莫克(Dimock)附近的一个天然气基地发生了8000加仑的压裂液泄漏事件。这种松散的化学物质包括一种名为LGC-35 CBM的液体凝胶，被认为是人类的“潜在致癌物”。(没有人在那次泄漏中受伤，但在附近的一条小溪中发现了死亡的鱼，它们“不规律地游动”。)该行业坚称，没有证据表明这些液体进入了含水层，但美国环保署估计，只有15%到80%的液体返回到地表，而且没有研究表明其余的液体最终流向了哪里。

这引发了一系列健康警报，但由于也没有研究追踪到从气井流出的液体到水井，所以气田附近的社区目前处于法律的边缘。Ingraffea说:“从理论上讲，我们不难证明，在一定深度的大容量滑溜水水力压裂事件是如何导致裂缝或现有的节理或断层接收压裂液并将其垂直输送到地下水中的。”“难的是证明这些理论事件真的发生过。”

•甲烷迁移:甲烷是一种爆炸性的、窒息性的化学物质，它比二氧化碳具有更强的气候变化能力，占大多数天然气的70%到90%。它也开始出现在全国各地气田附近的供水中，但与水力压裂液一样，没有确凿证据表明它与天然气钻探有关。甲烷偶尔也会通过天然裂缝进入井中，它可以通过排出水中的气体来去除。虽然这是在井中使用甲烷而不是无法清除的压裂液的一个优势，但与众所周知的甲烷的危险相比，这些化学物质的风险在很大程度上还是一个谜。

当它渗入自来水时，会悬浮在气泡中，当水从水龙头或淋浴喷头流出时，气泡就会破裂。充满甲烷的水和它逸出的空气都将变得易燃，如果接触到火星，最终会喷发成一个火球。在过去六年中，所谓的“甲烷迁移”和天然气钻探在宾夕法尼亚州的几个县变得越来越普遍;在一起案件中，在15平方英里的水样中检测到这种气体，而在2004年的另一起案件中，一所房子发生爆炸，导致一对夫妇和他们17个月大的孙子死亡。在过去几年里，德克萨斯州、怀俄明州和其他页岩气热点地区也出现了甲烷迁移的现象。

•地震:向地壳深处喷射压力水的潜在作用不仅仅是扩大基岩上的小裂缝——如果它以正确的角度和速度撞击到正确的地下裂缝，它实际上可以引发地震。这是天然气公司与许多其他地下行业(如石油钻探和水坝建造公司)共同面临的问题;即使是可再生的、无排放的地热发电也可能是地震的诱发因素，从南加州到瑞士都发生了多起中度地震。

水力压裂法也成为这种“微地震”的主要原因，这种地震有时会在发生深度压裂的地区激增。例如，地震在德克萨斯州很罕见，但在过去两年里，沃斯堡附近地区至少发生了11次地震。地震学家说，这一趋势可能与附近巴奈特页岩(Barnett Shale)压裂技术的增加有关。除了伴随地震而来的所有常见问题外，天然气钻探地区尤其危险，因为这些地区往往拥有天然气管道，将提取的天然气输送到市场。虽然一些管道的建造可以承受地震震动，但强烈的地震仍然可能是灾难性的，可能导致天然气泄漏甚至爆炸。

•水的使用:除了据称向地下水供应中添加甲烷和各种化学物质外，水力压裂法还因其用水量而受到抨击。21世纪版本的压裂法每口井需要大约300万加仑的水，这使得大量的水承受着巨大的压力，才能打开埋在一英里或更深的页岩地层。根据环保署目前提供的唯一估计，泵入油井的液体中有15%到80%会被泵回地面，在那里它们可能被放置在一个密封区，或者可能被处理和回收。但大部分的水都流失在地下某处，给当地的供水增加了压力，这些供水可能已经受到了水力压裂或其他来源的污染。

在2010年举行了一系列旨在告知水力压裂研究总体设计的公开会议后，EPA将于2011年1月真正启动调查，初步结果只在“2012年底”公布。据研究水力压裂30年的Ingraffea说，环保署可能会取缔某些压裂液，但天然气公司已经准备好了替代品。就像一些钻井工人一样继续使用柴油Ingraffea表示，在2003年之后，由于它比其他摩擦减少剂更便宜，行业一直拒绝改用更安全的压裂化学品，因为这会增加成本。

“如果环保署明天宣布水力压裂现在受到监管，这些公司需要48小时才能说‘啊!我们一直在实验室工作，并开发出了这些更安全的其他化学物质，所以现在我们可以再次开始水力压裂了。”“当然，他们必须扔掉他们已经收集并计划使用的大量(目前的压裂液)库存。但如果不能进行水力压裂，就会失去整个行业。”

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想要了解更多关于天然气、水力压裂或其他相关问题的知识，请查看HBO纪录片《水力压裂》的预告片。Gasland该片在圣丹斯电影节(Sundance Film Festival)上首映。