有风险的高效技术

作者:Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:PROCESS德文版 发布时间:2015-04-07
关于水力压裂技术赞同和反对的声音--现在谈到水力压裂时,意见总是大相径庭.环保主义者认为这是一种对自然生态有害的技术,水资源保护组织更是在地下水遭到侵害前发出了警告.能源密集型企业则反对放弃水力压裂,认为这项技术将会为企业在能源消耗方面开创新的局面.

关于水力压裂技术赞同和反对的声音——现在谈到水力压裂时,意见总是大相径庭。环保主义者认为这是一种对自然生态有害的技术,水资源保护组织更是在地下水遭到侵害前发出了警告。能源密集型企业则反对放弃水力压裂,认为这项技术将会为企业在能源消耗方面开创新的局面。

2014年,德国基尔市的州议会通过了“禁止在Schleswig-Holstein地区采用水力压裂技术”的决议。通过对矿山开采权的修订,该州打算在全州境内禁止使用水力压裂技术,这将会是行业趋势吗?

技术现状

天然气存储于常规的和非常规的岩石缝隙中。这里的非常规表示的是矿层岩石有着很低的渗透性、天然气与矿层岩石结合在一起,若没有外部作用是不能从钻探的井口喷流出来的。人们还把非常规天然气分为煤层气(煤矿瓦斯或CBM)、页岩气和致密气。

水力压裂技术不仅在天然气开采中,在石油开采中也得到了应用,但最初是在非常规页岩气开采工艺中提出。水力压裂时,首先要像现在采矿那样打出许多垂直向下的竖井,在达到一定深度后水平挖掘许多巷道,很高压力的压裂液被压入岩层,使岩层产生许多人工裂纹,释放出页岩气。


“在过去的50年里,德国的工业企业已积累了丰富的经验,并能利用这些经验安全可靠地生产页岩气了。”——Ulrich Grillo先生,德国工业联合会BDI的主席

环保风险 有还是没有?

此前,在公众宣传中,这一新技术给大家留下了工艺优化的印象,但进一步了解后并非如此,它有着一些未知的潜在风险。其实,水力压裂并不是一项新技术,大约60年前德国开采天然气时,就有许多钻井采用了水力压裂技术。由于在一些公众报道上使用了含侵蚀性化学混合物的信息,德国工业联合会BDI不得不在其立场文件指出:“水力压裂液中使用的添加剂浓度既不会毒化整体水质也不会给环境带来危害,按照化学品使用法没有做出标记的职责和义务。”

联邦环境保护部UBA于2014年1月22日提交了研发项目“从非常规岩层中开采天然气时水力压裂技术对环境保护的影响—第2部分”,尚未正式公布的研究结果(专家鉴定意见第一部分已于2012年公布)包括:地下水监控、水力压裂化学品名册、返排液、排放/气候数据、高排量压裂的微地震、保护自然和使用过程中的竞争等7个部分。地下水监控中建议的监控措施是:按照规定的间距和深度围绕钻井设置检测点,根据检测判定钻井和开采天然气是否影响了地下水的含水层。除此以外,专家还建议为保护地下水的含水层首先要保证长久的纯净,为此应制定一份计划:如何正确的灌浆封堵老钻井,以及必要时重新启用老钻井。

在返排液和生产用水的无害化处理中,专家建议,制定符合当前水资源保护法的技术标准。标准中应就所用化学品可能的扩散、使用或者排污等各个环节的专门监控有明确规定,并通过试点试验验证实际操作。另外,专家组还要求,禁止在水资源保护区钻井,尤其在饮用水保护区钻井。

提高竞争力 能还是不能?

仅页岩气的开采一项就使美国成为最大的天然气生产国。今天,美国的天然气供应量之大使那里的天然气价格下降到了欧洲的1/3,也使美国工业有着更强大的竞争力。国外的投资变化已经非常明显了,金属加工业协会主席Rainer Dulger博士说:“许多德国企业在德国境内的投资都低于设备折旧,这是去工业化的第一个信号。”


“对于DWA协会而言,毫无疑问保护水资源是第一位的。因此应该准确地检验、评估水力压裂技术可能对地下水带来的风险。”——Otto Schaaf先生,德国水、污水和废弃物处理协会DWA主席

对于像德国这样的老牌工业化国家来讲,最重点关注的就是全球正在使用的新技术,例如水力压裂也在这里使用,并得到发展。“德国工业繁荣昌盛的基本前提是技术开放和经济社会政治家们接纳不同的工业生产过程。”德国工业联合会BDI的文件指出。

美国页岩气的大量开采降低了美国天然气的价格。而欧盟则相反,水力压裂技术对当前的天然气价格根本不起作用,这是欧洲经济研究中心ZEW得出的结论。在大型证券交易所中,1MWh天然气只值25欧元(2014年3月份数据)。欧洲经济研究中心所调查的能源市场30%的专家认为:当1?MWh天然气价格上升到40~50欧元时,在欧洲开采非常规天然气才有利润可图。34%的专家甚至期望,大型证券交易所非常规天然气的价格应提高到50~60欧元甚至更高,只有这样才能调动开采煤层气、页岩气和致密气的积极性。

摆脱依赖关系

围绕克里米亚的争端隐含着一个事实:我们的天然气供应依赖俄罗斯。德国从俄罗斯获得的天然气和原油占了需求总量的1/3以上,而德国国内提供的天然气仅占德国需求量的12%。联邦地球科学和原材料研究机构的一份调查报告显示,按保守估计,德国页岩气储备的潜力约为1.3万亿m3,这一储量是目前储量的许多倍,按照现在的工业生产效率,可以满足工业化德国13年的能源总需求。而当前的技术水平是始终推进的,从而更延长了资源储备的供应时间。

石油开采中的水力压裂技术

石油勘探也用到了水力压裂技术,EOR技术(改进型石油开采技术)就是能提高石油产量的通俗说法。开采石油时,一次采油和二次采油的采收率只达到了20%~40%,在采用了三次开采技术后,产油量可提高到30%~60%。

EOR技术有多种不同的方法,例如气体注射和化学品注射,主要是使用表面活性剂、超声激发、注射活性微生物或注入热蒸汽的方法,例如某些聚合物降低了原油的黏度,提高了水的黏度,把这样的水注入钻井中驱使石油冒出地面。

全球油田的平均出油率目前只有35%,大约2/3的石油留在储油岩层中开采不出来。专家期望,到2030年,EOR技术开采的石油量占到大约20%左右,目前这个数据是3%。EOR技术能够使许多关闭了的油井重新出油,而且也没有开发油田的风险。

当创新遇上阻力

德国作为技术领先的老牌工业化国家,发展道路上从来不会拒绝充满希望的新兴技术。能源使用全部实现可再生和无污染是一个美好的目标,只要能比石油、煤炭等资源更能保护大气环境,都会试着开发,目前看来天然气是一个最优选择。如今,水力压裂技术的讨论甚嚣尘上,俄罗斯与乌克兰的冲突使德国人清醒,应加速摆脱对俄罗斯能源供应的依赖。水力压裂生产出的天然气提高了能源供应的可靠性,以及对整个能源价值增值链的掌控,然而风险如何规避,未来发展之路还有很长的路要走。——胡静,责任编辑 hujing.jgvogel.cn

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