引言

近年來，頁巖氣資源開采飛速發(fā)展，全球能源市場發(fā)生巨大改變。開采頁巖氣主要運(yùn)用水力壓裂技術(shù)，此技術(shù)需要大量水資源。很少有文獻(xiàn)分析北美頁巖氣發(fā)展如何對水資源可利用量產(chǎn)生影響，對全球范圍的研究更是少之又少。世界資源研究所(World Resources Institute, WRI)利用Aqueduct Water Risk Atlas的數(shù)據(jù)信息，首次對全球和各個國家頁巖氣區(qū)塊的水資源可利用量進(jìn)行研究，填補(bǔ)了這片空白。

WRI研究報告的側(cè)重點(diǎn)不在于評估石油和天然氣行業(yè)在水資源管理方面的表現(xiàn)，而是在于利用Aqueduct Water Risk Atlas數(shù)據(jù)庫促進(jìn)全球各地政府、企業(yè)、社會的交流，全面認(rèn)知水資源可利用量，可持續(xù)開采頁巖氣資源。WRI報告結(jié)果公布在一個互動網(wǎng)絡(luò)平臺，并且保持實(shí)時更新。(http://www.wri.org/resources/maps/water-for-shale)

頁巖氣開發(fā)與水資源

頁巖儲層具有空隙度小、低滲透率的特點(diǎn)，因此頁巖氣開采多采用水力壓裂技術(shù)。水力壓裂原理是在高壓下向地層注入含有各種添加劑成分的壓裂液，使儲層裂縫擴(kuò)大，并且依靠支撐劑使裂縫在壓裂液返回后不會封閉，從而提高儲層的滲透率，以達(dá)到增加頁巖氣產(chǎn)量的目的。水力壓裂技術(shù)需要大量水資源，所以在評估一個區(qū)域頁巖氣開發(fā)可行性時，應(yīng)重點(diǎn)考慮水資源可利用量和與此相關(guān)的商業(yè)風(fēng)險。

雖然美國頁巖氣開采用水量只占全國用水量的1%，但是就頁巖氣開采集中地區(qū)而言，26%的地區(qū)正經(jīng)歷嚴(yán)峻的用水危機(jī)。例如，在美國德州約翰遜縣2008年頁巖氣開采用水量占總用水量的三分之一。因此，盡管全國范圍內(nèi)用于頁巖氣開采的水量低于其他用水量，但是在局部地區(qū)頁巖氣開采用水與其他用水相競爭。

在水資源匱乏的地區(qū)，頁巖氣開發(fā)過程中的大量取水將加劇水資源消耗，破壞環(huán)境，以及影響其他正常用水。這些外部因素都將導(dǎo)致石油和天然氣企業(yè)面臨商業(yè)風(fēng)險，包括財務(wù)風(fēng)險、信譽(yù)風(fēng)險和監(jiān)管風(fēng)險。財務(wù)風(fēng)險通常由于昂貴的水運(yùn)輸費(fèi)用導(dǎo)致：一家紐約能源公司頁巖氣井每口平均用水花費(fèi)90萬美元，其中極大部分來源于運(yùn)輸費(fèi)用。信譽(yù)風(fēng)險指嚴(yán)峻用水危機(jī)和其他環(huán)境影響導(dǎo)致民眾反對開展頁巖氣項目。監(jiān)管風(fēng)險指政府顧及到水資源消耗和環(huán)境惡化限制甚至禁止頁巖氣開采。例如南非的社會團(tuán)體曾反對殼牌公司在半荒漠地區(qū)開采頁巖氣，當(dāng)?shù)卣�府因此臨時禁止殼牌公司的水力壓裂取水。這些風(fēng)險短期甚至長期影響頁巖氣開發(fā)，阻礙公司業(yè)務(wù)和損害公司利益。

評估水資源可利用量和商業(yè)風(fēng)險

能源企業(yè)在選擇供頁巖氣開發(fā)的淡水資源時需要了解當(dāng)?shù)亍�區(qū)域的淡水資源情況。全球石油和天然氣產(chǎn)業(yè)環(huán)境和社會事務(wù)聯(lián)盟（IPIECA）提出選擇石油和天然氣開采用水水源地“六步法”。第一步，與利益相關(guān)者和立法監(jiān)管部門合作；第二步，了解當(dāng)前和未來項目用水要求；第三步，在項目所在地選擇水源；第四步，評估水質(zhì)、水量狀況；第五步，分析影響、風(fēng)險、不確定性；第六步，確定最終水源。

WRI研究報告提出七個定量指標(biāo)來評估水資源可利用量，并以此分析全球范圍內(nèi)主要頁巖氣區(qū)塊的商業(yè)風(fēng)險。七個定量指標(biāo)是：地表取水基線，季節(jié)變化，干旱程度，地下水取水補(bǔ)給比，主要用水戶，人口密度，鉆井深度。研究者利用地理信息分析軟件ArcGIS將這些數(shù)據(jù)在地圖中可視化，綜合處理這些數(shù)據(jù)從而反映全球不同區(qū)域的水資源可利用量和開發(fā)頁巖氣所面臨商業(yè)風(fēng)險（財務(wù)風(fēng)險、信譽(yù)風(fēng)險和監(jiān)管風(fēng)險）。

研究結(jié)果

研究結(jié)果表明，全球近4億人口生活在頁巖氣區(qū)塊，38％的頁巖氣資源位于用水緊張或者干旱的地區(qū)，例如中國、墨西哥、南非等國家。水資源可利用量主要由兩個因素影響：區(qū)域的干旱程度和區(qū)域總用水量。在干旱地區(qū)，頁巖氣開發(fā)難點(diǎn)在于找到充足水資源；而在用水緊張地區(qū)，頁巖氣開發(fā)面臨與其他用水戶爭奪水資源的問題。因此，掌握全球水資源數(shù)據(jù)，合理選擇頁巖氣開發(fā)區(qū)域，才能可持續(xù)開采頁巖氣資源、減少環(huán)境影響和商業(yè)風(fēng)險。

根據(jù)美國能源署提供的各國可開采頁巖氣儲存量，現(xiàn)有開采和生產(chǎn)力度，未來開發(fā)的可能性，以及綜合工業(yè)、學(xué)術(shù)、非政府組織各界人士的建議，WRI選擇11個國家進(jìn)行深度分析。中國位列其中，其余國家有阿爾及利亞、阿根廷、澳大利亞、加拿大、墨西哥、波蘭、沙特阿拉伯、南非、英國和美國。

中國是全球最大的能源生產(chǎn)國，同時也是最大的能源消費(fèi)國。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測，中國2035年能源需求將增長60%，天然氣開采量提高400%。美國能源署表示中國擁有全球最豐富的頁巖氣資源。加之頁巖氣有利于減少溫室氣體和粉塵排放，中國政府支持開采頁巖氣以替代進(jìn)口天然氣和煤炭。過去幾年中，在四川盆地和塔里木盆地已有近一百口頁巖氣井。自從2012年9月起，中國政府鼓勵海外企業(yè)以招標(biāo)方式參與國內(nèi)頁巖氣開發(fā)，提供技術(shù)支持和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。超過60%頁巖氣資源位于干旱或用水緊張地區(qū)，除塔里木和準(zhǔn)葛爾盆地以外的大多數(shù)頁巖氣區(qū)域位于人口高度密集的地方。種種限制性因素使中國頁巖氣開采頗具難度。

結(jié)論與建議

全球和國家評估結(jié)果表明頁巖氣區(qū)塊的水文條件具有時空變化大的特點(diǎn)。頁巖氣開采過程中需要的水資源是不可預(yù)期的，取決于地質(zhì)條件和頁巖氣井的自身特點(diǎn)。因此，基于現(xiàn)有的環(huán)境影響、成本、技術(shù)、工藝經(jīng)驗(yàn)所估計出的用水量不一定適用于新的頁巖底層。此不確定性增加了開發(fā)新頁巖區(qū)塊的商業(yè)風(fēng)險。

頁巖氣開發(fā)中需要大量水資源，對當(dāng)?shù)厮�資源產(chǎn)生巨大影響。在40%頁巖氣區(qū)塊中，農(nóng)業(yè)灌溉是主要用水大戶。頁巖氣的大規(guī)模開采將導(dǎo)致工業(yè)和農(nóng)業(yè)“爭水”的問題。公眾擔(dān)憂開采對淡水資源水質(zhì)和水量產(chǎn)生負(fù)面影響，這將進(jìn)一步阻礙企業(yè)獲得民眾支持并將導(dǎo)致國家政策的變化。

基于以上分析結(jié)果，關(guān)于如何進(jìn)行未來頁巖氣開發(fā)中淡水資源的評估和可持續(xù)管理，WRI對企業(yè)、政府和其他相關(guān)組織提出建議：

1. 企業(yè)在政府協(xié)助下展開水資源風(fēng)險評估，全面了解當(dāng)?shù)厮�資源，降低商業(yè)風(fēng)險。

2. 企業(yè)提高透明度，與地方監(jiān)管機(jī)構(gòu)、其他企業(yè)、非營利組織和民眾合作減少不確定性。

3. 企業(yè)積極參與政府的水資源政策制定，共同保護(hù)水資源，減少監(jiān)管風(fēng)險和信譽(yù)風(fēng)險。

4. 企業(yè)減少淡水資源使用量，配合水資源管理部門的工作。

文章來源：世界資源研究所(WRI)，原作者Paul Reig, Tianyi Luo,and Jonathan N. Proctor

文章編譯：趙熠，河海大學(xué)環(huán)境工程本科畢業(yè)，現(xiàn)碩士就讀于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)。

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