页岩气开发(页岩气开发给当地带来了什么)

关于页岩气开采与诱发地震关系的讨论，近年来在西方国家被反复提及。尤其是在页岩气开采最早、规模最大的美国，这一争议话题一度受到社会各界的关注。页岩气开采中应用的新技术会导致更频繁的地震活动吗？页岩气开采和地震有什么关系？报纸(www.thepaper.cn)解决了这个问题。

美国页岩气开采的历史

页岩气是指地下页岩中含有的天然气。为了开采它，需要一些特殊的技术，包括水力压裂技术——将深垂直井钻入地下几公里，然后向水平方向钻几百到几千米。将大量混有化学物质的高压水注入页岩层进行水力压裂，人为制造裂缝，“撬开”岩层，从而让石油或天然气沿着井筒流向地表。

世界上页岩气资源的研究、勘探和开发最早始于19世纪的美国。然而，直到20世纪中叶，美国东部才钻出第一口页岩气井。此后，页岩气勘探开发区逐渐扩展到储量最丰富的美国中西部。

长期以来，由于技术限制，页岩气被认为是一种无法大规模商业化开发的资源。然而，面对传统天然气储量的下降，美国联邦政府投资了许多替代能源项目，包括页岩气开采。1998年，美国米切尔能源公司终于成功实现了第一次具有经济效益的页岩压裂，引发了“页岩气革命”。此后，页岩气成为美国发展最快的主要能源成分。

2008年前后，美国页岩气产量飙升；2009年，美国以6240亿立方米的产量首次超过俄罗斯成为全球最大的天然气生产国。2000年，美国页岩气产量仅占天然气总量的1%；到2010年，页岩气占比超过20%。据美国能源信息署(EIA)统计，2017年美国页岩气产量约为4620亿立方米，较2016年增长7%。开采量已占美国天然气开采总量的一半以上。美国能源信息署预测，到2035年，美国46%的天然气供应将来自页岩气。

据国际能源署估计，页岩气在技术上可以使全球可开采天然气储量增加50%。随着美国页岩气开采的快速发展，世界各国都开始研究页岩气开采。

页岩气技术与地震的关系

近十年来，在美国页岩气开采数据“节节攀升”的同时，关于相关技术的应用是否导致许多矿区“地震频发”的争论也不断。

早在2013年，美国地质调查局在美国地质年会上发布报告称，过去十年美国中西部频繁发生的地震“几乎可以肯定是人为的”。

三年后，在该机构的另一份报告中，研究人员进一步指出，根据最新发现，存在诱发地震活动风险的地区，从高到低包括中西部的俄克拉荷马州、堪萨斯州、得克萨斯州、科罗拉多州、新墨西哥州和阿肯色州，居住在上述地区的约700万居民面临危险。这些地区是美国页岩气开采的主要产区。历史上，这个地区很少发生地震。

根据以上研究，与传统的地震风险地区如加州相比，上述地区地震风险最大的不同是人为诱因，包括油气开采过程中的废水处理。事实上，学术界早就在研究页岩气开采中使用的水力压裂方法与地震之间的关系，以及该技术的其他潜在风险。最著名的案例是美国页岩油气主产区俄克拉荷马州的地震频率越来越高。

俄克拉荷马州位于美国中部，远离所有主要断层。法新社报道，从1975年到2008年，该州每年最多发生3次3.0级以上地震。然而，自2009年以来，3级以上地震的数量一直在迅速增加。2014年达到创纪录的585例。2016年9月，该州中北部发生5.6级地震，是该州有记录以来最强的地震。

地震再次让外界关注到油气公司在开采页岩时将污水倒入地下，可能引发地震的问题。州政府下令关闭震中附近的37口污水井。

美国斯坦福大学研究人员发表在美国《科学进展》杂志上的一项研究显示，俄克拉荷马州近年来地震频发，主要原因是当地企业将水力压裂开采油气过程中产生的大量含盐废水回注到地球深处的沉积物中。研究人员认为，这种水的非自然增加可以改变断层的压力，导致断层滑动，然后引发地震。

在故障会如何被“唤醒”以及后果会有多严重的问题上，科学家们分成了两派。一派认为俄克拉荷马州不会发生规模超过5.0的中强地震；另一派认为可能会发生7.0级的强烈地震，足以导致大楼倒塌。

“风险在于，(废水)被注入地下后，就再也不会流出来了。这些水被注入到以前从未有过的地方，回注水量越大，受影响的面积就越大。我们不知道长期影响会是什么。”研究人员指出。

上述研究并非孤例。去年10月，美国科学家布丽奇特·斯坎伦在《地震研究快报》上发表论文称，地质构造中产出水储存造成的压力增加了诱发地震的风险。这种风险也会随着井和区域的注入水量和注入速度的增加而增加。

《纽约时报》2015年的一篇报道也显示，一项科学研究将俄亥俄州断层附近的页岩气开采与数十次地震联系起来。发表在《美国地震学会公报》上的研究表明，水力压裂在地下产生压力，会在距离油井半英里(约800米)的现有断层处造成滑动。

美国地震频发并非孤例。华尔街日报报道说，原本不在地震带上的荷兰近年来也频繁发生地震。仅2012年，格罗宁根就发生了93次地震，最高震级为3.2级。政府研究表明，这与荷兰格罗宁根的页岩气生产有关。在加拿大，近年来随着页岩气的开采，小地震的数量每年增加约20-30次。研究人员已经开始研究，试图找出这些增加的微震与页岩气开采之间的关系。

相关地震研究需要跟上。

虽然美国石油学会组织曾表示，废液井引发地震的风险比很低。然而，不可否认的事实是，随着水力压裂的广泛使用，美国各地的废液井总体数量正在迅速增加。据《华盛顿邮报》报道，仅德克萨斯州达拉斯市的人为地震威胁概率就比2014年高出10倍。

根据上述报告，仅得克萨斯州就有5万多口废液井，每口井中储存约450万加仑废液。联邦紧急事务管理局估计，一旦这一地区发生5.6级以上地震，将有8万栋建筑被毁，导致大坝坍塌，造成95亿美元的经济损失。

“我们需要能源开采行业的相关信息，以做出更好的预测和识别危险，从而使政策制定者能够决定该做什么。同时，我们也想帮助你认识到，面对地震的风险，人们需要采取预防措施，比如加固建筑物或改变保险费率，但这可能需要几年时间。”美国地质调查局地震灾害专家彼得森说。

过去几年，美国的页岩气革命几乎重塑了美国的能源格局。2015年，美国解除了长达40年的原油出口禁令，国内页岩气开发持续增长，一改长期以来在全球能源市场的“买方”地位，成为强大的“卖方”。美国页岩气革命的成功对全球能源供应和诸多行业产生了深远影响，也引发了全球页岩气开发的浪潮。

然而，美国页岩气开采的水力压裂法被美国地质调查局认为有可能引发地震。虽然现在还很难判断“页岩气开采引发地震”这一说法的科学性，但对于世界上其他从事页岩气开采的国家来说，这是一个及时的警钟，页岩气开采相关的地震研究需要跟上。