水力压裂技术是什么?定义，历史和环境影响beplay体育官网电脑

水力压裂法是水力压裂法最常见的别名，这是一种常见的做法，旨在简化从沉积岩(也称为页岩)和煤中提取石油和天然气的过程。

水力压裂部队由水与沙子和化学物质混合而成的液体通过被称为“套管”的管道被埋在数百英尺甚至数千英尺的地下。沿着外壳分布的孔猛烈地撞击着页岩和煤炭地层中的流体。这就造成了很深的裂缝，使得被困的化石燃料渗出并上升到地表。

水力压裂法作为石油和天然气钻井的辅助手段非常普遍。2016年，美国环境保护署beplay体育官网电脑(EPA)估计，从2011年到2014年，美国每年有2.5万至3万口新井进行水力压裂。当年3月，美国化石能源和碳管理办公室(United States Office of Fossil Energy and Carbon Management)表示，“目前钻探的新井中，高达95%是水力压裂的。”

美国能源情报署(United States Energy Information Administration)表示，水力压裂法占美国所有天然气和原油钻井的69%，约占美国原油总产量的一半。

水力压裂法对石油和天然气行业来说具有经济意义，因为页岩和煤层中特别富含可加工成化石燃料的古老有机物质。

数亿年前，页岩只是淤泥和泥土，连同先前存在的大块岩石，一起沉入了凹陷，旁边是古老动植物的腐烂残骸。随着时间的推移，沉积物被埋在其他岩层和碎屑下，重力将这些颗粒压缩成难以渗透的沉积基岩。煤的形成基本上遵循相同的过程，但加入了地质产生的热量。

水力压裂的历史

美国石油和天然气历史协会(AOGHS)认为，亚伯拉罕·林肯总统的暗杀者约翰·威尔克斯·布斯(John Wilkes Booth)是水力压裂技术的早期尝试之一。石油热潮与布斯作为舞台剧演员的疯狂成功(“第一巨星”和“美国舞台上最英俊的男人”)不不相合。尽管布斯是个名人，但他梦想着从石油中获得财富。

1863年，他和一个伙伴成立了戏剧石油公司，该公司于1864年开始钻探，并取得了足够的早期成功，使布斯放弃了演戏，把所有精力都集中在石油上。

不幸的是，Dramatic在水力压裂方面的一次尝试是灾难性的。工人们使用一种叫做“射井”的技术，在井里点燃了大量的爆炸粉末。爆炸的目的是把石油从岩石中冲出来。然而，油井倒塌，结束了布斯的石油商生涯。几周后，他入住巴尔的摩的巴纳姆酒店(Barnum Hotel)，在那里，他和同谋者一起开始策划1865年刺杀林肯的计划。

AOGHS还报告说，在内战弗雷德里克斯堡战役期间，爱德华·a·l·罗伯茨上校注意到火炮爆炸对充满水的运河的影响。爆炸迫使水冲击运河内衬的石板，使其破裂，但也足以夯实爆炸，以防止运河无法挽回的崩溃。

1865年，罗伯茨在宾夕法尼亚州北部一口六年前钻好的充满水的井里引爆了8磅黑火药，成功地获得了石油。根据AOGHS的说法，这开启了油井射井更为成功的时代。

1864年，罗伯茨提交了一份专利在充满水的井中使用鱼雷。根据AOGHS的说法，罗伯茨在1865年4月25日获得了这项专利。罗伯茨在1865年也在发行股票吗罗伯茨石油鱼雷公司，该公司将装满火药的鱼雷悬挂在油井中。罗伯茨的“射井”技术使原油流量增加了40倍。

一两年后，硝酸甘油取代了鱼雷内部的火药。到了20世纪40年代，油井完全不再依赖炸药。相反，通过套管施加高压液体爆炸的现代方法变成了礼节．

在21世纪，现代的(实际上变化很大的)沙子、化学物质和水的混合物开始使用，在弹壳上制造90度角的做法也是如此。套管可以在水平方向上远离垂直钻井，并深入地下，井主可以在数千英尺深的岩石和煤层内“喷射”压裂液。

水力压裂beplay体育官网电脑对环境的影响

的用于水力压裂的液体主要是水，根据待压裂地层的地质特征，以不同比例加入沙子和化学物质。

对于水力压裂技术来说，主要的环境问题是耗水量、水污染、空气污染和地震。beplay体育官网电脑

水的消耗

根据美国地质调查局(美国内政部科学机构)的一项研究，根据井是垂直、水平还是定向井以及天然储层的性质，压裂单井可能需要不到68万至970万加仑的水。

然而，尽管1600万加仑乍一看令人印象深刻，但与其他行业的用水量相比，这并不是一个特别高的数字。2014年杜克大学发表在同行评议期刊《科学进展》上的一篇文章显示，水力压裂法使用的水在全国工业开发的总水量中微不足道，尽管这篇文章也表示水力压裂法的“水足迹”正在稳步增加。

即便如此，受干旱和野火侵袭的加利福尼亚州州长加文•纽瑟姆(Gavin Newsom)等政治家非常关心用水。据旧金山纪事报,洛杉矶时报，《美国新闻与世界报道》,纽约时报纽瑟姆希望到2024年在该州全面禁止水力压裂法，并已开始拒绝新井的开采许可。

水污染

环保署指出，沙子和水的混合物中加入了1084种不同化学物质的任何组合。这些包括矿物质、杀菌剂、缓蚀剂和凝胶剂。有些(如甲醇、乙二醇和丙炔醇)是已知的毒素。然而，许多其他化学物质的危险程度是未知的。

在2017年发表在同行评阅的《暴露科学与环境流行病学杂志》上的一篇文章中，耶鲁大学的一组科学家筛选了1021种化学物质的生殖和发育毒性。beplay体育官网电脑他们是通过研究REPROTOX数据库来做到这一点的生殖技术机构．耶鲁大学的科学家们发现，781种(76%)化学物质的信息是缺乏的。他们还发现，数据库记录了103种化学物质的生殖毒性，41种化学物质的发育毒性。

不幸的是，据美国国家资源保护委员会(National Resources Defense Council)报道，很大一部分压裂化学品不包括在REPROTOX中，因为只要制造商认为某个特定的化学配方是商业机密，就没有联邦法律要求披露化合物的名称或性质。更重要的是，即使化合物被命名，环保局也没有权力对它们进行监管。

2005年，时任副总统迪克·切尼的能源工作组推动的《安全饮用水法》修正案免除了对水力压裂液的监管。毫不奇怪，这项修正案很快被戏称为“哈里伯顿的漏洞，切尼曾经是哈利伯顿该公司是世界上最大的油田服务公司之一，也是最大的压裂液制造商之一。

在压裂过程中，大量通过套管射入的富含化学物质和沙粒的压裂液以废水的形式返回地面，通常通过注入地下深处的多孔岩石进行处理。就像那些多孔的岩石一样，水力压裂液最初“注入”的煤和页岩层基本上是不可穿透的，通常位于地球表面以下数千英尺的地方。这意味着在压裂过程的钻井或废水处理阶段，压裂液污染流域的可能性很低。至少理论上是这样。

即便如此，大量的污染事件还是在著名的媒体上成为了新闻纽约时报,《卫报》,费城调查报,《消费者报告》．更重要的是，实际的污染病例数量可能是巨大的。

2021年8月，经济学家进行的一项评估环境法规价值的大型研究发表在同行评议的《科学》杂志上。beplay体育官网电脑研究发现，虽然压裂液可能不会立即污染流域，但它们似乎最终会污染流域。经济学家分析了11年来40000口压裂井和408个流域地表水的数据。在压裂井附近，他们持续发现压裂液中使用的三种特定盐的离子增加。这不是环境中毒的直接证据;beplay体育官网电脑然而，它确实表明，压裂液经常渗透含水层，这意味着其中的有毒化学物质污染了水。

空气污染

长期以来，人们都知道石油和天然气的常规钻探会产生空气污染物。当压裂法增加了钻井的规模时，额外的气体和粉尘污染物会被添加到大气中。

的水力压裂法帮助提取天然气甲烷是一种强大的温室气体，在使地球大气变暖方面比二氧化碳强25倍多。

水力压裂过程中有几个部分需要露天燃烧(燃除)甲烷。甲烷对全球变暖的影响尤为持久。后在大气中的“寿命”为9年，它会氧化成二氧化碳，并在未来300- 1000年继续造成温室效应。

水力压裂法造成空气污染的其他因素包括产生烟雾的化合物，如氮氧化物，以及挥发性有机化合物，包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯，这些化合物通常存在于汽油中。甲醛和硫化氢也很常见。

美国癌症协会称甲醛为“可能的人类致癌物”。苯、甲苯、乙苯和二甲苯都与一系列中枢神经系统问题有关。大多数还与呼吸系统问题有关。

2014年发表在同行评议期刊《环境健康》上的一项研究揭示了这一点beplay体育官网电脑，根据epa批准的方法分析的空气样本显示，在压裂井附近，包括苯、甲醛和硫化氢在内的八种挥发性化学物质的水平超过了联邦指导标准。

添加到压裂液中的沙子也会造成空气污染。这是用来保持骨折畅通的。High-purity-quartz称为“压裂砂特别耐压。根据美国疾病控制中心(CDC)的说法，“压裂作业的每个阶段通常都涉及数十万磅的压裂砂。’”开采压裂砂将硅酸盐粉尘引入空气中。这些灰尘会导致矽肺，使肺部发炎并留下疤痕，如果急性发作，可能会致命。

地震和地震

水力压裂产生的大部分废水都是通过“注入井”处理的，注入到地下深处的多孔岩石中。2015年，科罗拉多州和加利福尼亚州的地质学家在同行评审期刊《科学》上发表了文章一项研究结果表明，在2009年至2015年期间，美国中部和东部的地震数量“空前增加”，注入井是罪魁祸首。根据这项研究，从1973年到2008年，每年有25次3级以上的地震。然而，自2009年水力压裂热潮以来，平均数量飙升，仅2014年就超过650起。

这些地震都不是灾难性的。即便如此，在2015年发表在《科学进展》杂志上的另一项研究中关注俄克拉荷马州2009年之后的地震，斯坦福大学(Stanford University)的科学家解释说，压裂废水注入多孔岩石会导致已经受压的地质断层的压力发生重大变化。他们指出，“尽管最近的大多数地震对公众构成的危险很小，但不能排除在潜在活跃的基底断层上引发破坏性地震的可能性。”

水力压裂技术规定

美国土地管理局(BLM)、美国林务局(USFS)和美国鱼类和野生动物局(USFWS)有一些疏忽在他们管理的土地上开采石油和天然气。然而，总的来说，水力压裂是在州一级进行监管的。

查看各州压裂法法规，请访问“法规”页签FracFocus.org．