“現(xiàn)在所有的氣藏都是用水力壓裂，但是我在這里提出一個呼吁，千萬不要用水力壓裂，雖然那樣可以節(jié)約成本，但會帶來無窮的后患。”中國石油大學(xué)教授、中國工程院院士沈忠厚在近日舉行的2012國際石油產(chǎn)業(yè)高峰論壇上大聲疾呼。

    隨著頁巖氣在全球的興起，其開發(fā)過程中所采用的水力壓裂法也得到迅速推廣，但其帶來的地下水污染等潛在環(huán)境威脅也不容小覷。此前，水力壓裂已在多個國家引起爭議，法國政府甚至對其頒布了禁令。

    對于這樣一項(xiàng)“后患無窮”的技術(shù)，目前尚無成熟技術(shù)可以取代。但據(jù)記者了解，世界各國已開始研究相關(guān)替代技術(shù)，其中不乏我國科研單位。

    據(jù)悉，中國石油大學(xué)（北京）和中國石油大學(xué)（華東）經(jīng)過四五年的研究和實(shí)驗(yàn)，初步探索出一條用超臨界二氧化碳來開發(fā)非常規(guī)油氣的方案。雖然該研究目前還處于實(shí)驗(yàn)室階段，但對于水力壓裂的替代技術(shù)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人沈忠厚告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者：“未來都得走這條路。”

    水力壓裂爭議多

    所謂水力壓裂法是指將摻有沙石和化學(xué)物質(zhì)的高壓水注入平行井來沖破頁巖層，釋放出頁巖氣。每次液壓破碎需要數(shù)百萬噸水，而壓裂液中添加的大量化學(xué)藥劑雖然注入的是深部地層，不會對地下水造成直接污染，但長遠(yuǎn)來看，仍會有潛在危害。

     實(shí)際上，水力壓裂并不是一項(xiàng)新技術(shù)，上世紀(jì)40年代就已提出，當(dāng)時主要應(yīng)用于老井改造、提高采收率。據(jù)中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院副院長丁云宏介紹，我國在上世紀(jì)50年代就打出了第一口水力壓裂井，目前全國每年還有3萬口新增井。

    對于為低滲特低滲油田、非常規(guī)油氣藏增產(chǎn)，水力壓裂技術(shù)的效果是有目共睹的。但對于我國這樣一個缺水大國來說，其壓裂過程中耗費(fèi)的大量水資源也相當(dāng)驚人。

    2011年我國第一口頁巖氣井在四川威遠(yuǎn)恢復(fù)開采時，英國《衛(wèi)報(bào)》就曾對該地區(qū)是否具有充足的水資源提出過質(zhì)疑，并認(rèn)為這將是我國頁巖氣開發(fā)的最大挑戰(zhàn)。

此外，對于頁巖氣開發(fā)是否會引發(fā)地震等問題，美國地質(zhì)調(diào)查局也正在調(diào)查之中，未有定論。

        因此，雪佛龍、埃克森美孚等國際石油公司都對水力壓裂開采頁巖氣表示了相當(dāng)?shù)闹?jǐn)慎。在歐洲，嚴(yán)格的環(huán)評甚至限制了科學(xué)家進(jìn)行相關(guān)研究，使得中國科學(xué)家豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)招來諸多羨慕的目光。

    “如何取得、處理、保護(hù)和有效利用水源對每個想涉足頁巖油氣資源開發(fā)的公司都是巨大挑戰(zhàn)。”美國石油服務(wù)公司貝克休斯北亞區(qū)銷售總經(jīng)理胡泊告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，頁巖開發(fā)的成熟技術(shù)來源于北美，水力壓裂工藝是基于北美水源相對充沛、以水為介質(zhì)成本最低而采用的。在新工藝技術(shù)出現(xiàn)之前，水力壓裂是目前唯一經(jīng)濟(jì)可行的儲層改造工藝。

    對此，貝克休斯將從兩方面來應(yīng)對：第一，通過技術(shù)手段提高水的重復(fù)使用率，貝克休斯有專門團(tuán)隊(duì)從事這方面的研究和推廣實(shí)施；第二，研發(fā)利用其他介質(zhì)（如二氧化碳?xì)怏w）的改造工藝和技術(shù)，這方面已取得一定進(jìn)展，但距大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用尚有距離。

    實(shí)際上，我國在利用二氧化碳開采非常規(guī)油氣方面也已經(jīng)行動起來。

    二氧化碳是救星？

    據(jù)悉，除了水力壓裂，還有氮?dú)馀菽瓑毫选⒏吣軞怏w壓裂、二氧化碳泡沫壓裂、液態(tài)二氧化碳壓裂等技術(shù)，但要么成本較高，要么具有較強(qiáng)的局限性，都沒有得到大規(guī)模推廣。

    對于我國開發(fā)的超臨界二氧化碳壓裂技術(shù)，沈忠厚強(qiáng)調(diào)：“這是一條可走的路徑，而且近期可以走通。”

    據(jù)悉，超臨界二氧化碳流體既不同于氣體，也不同于液體，具有接近于氣體的低黏度和高擴(kuò)散性、接近于液體的高密度以及表面張力為零等特性，使得超臨界二氧化碳壓裂具有很多優(yōu)點(diǎn)。

    沈忠厚指出，我國重新發(fā)現(xiàn)整裝大油田的機(jī)會已不太多，深海、低滲透和非常規(guī)油氣將是今后的主戰(zhàn)場。如果將水力壓裂改成二氧化碳壓裂，在開采這些資源時，效果會明顯改善。第一，鉆數(shù)高，成本低；第二，不受污染；第三，采收率高；第四，可鉆各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)井。

    課題組成員、中國石油大學(xué)王海柱博士告訴記者，低滲透和非常規(guī)油氣藏的共同特點(diǎn)就是滲透率極低，儲層極易受污染，污染后很難恢復(fù)。而二氧化碳不僅對儲層無任何污染，還能提高采收率，非常適合頁巖氣藏、煤層氣藏、致密砂巖氣藏的壓裂改造。

    “這是我們求之不得的。”沈忠厚說。

    尤其是對我國來說，超臨界二氧化碳壓裂能夠降低油氣增產(chǎn)對水資源的需求，同時還能將二氧化碳注入儲層，實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排。

    不過王海柱指出，該方法目前尚存一些缺點(diǎn)需要進(jìn)一步研究。首先，超臨界二氧化碳易流動，在壓裂過程中濾失快，需要較大排量才能壓開儲層。其次，黏度低，攜帶支撐劑困難。此外，從目前的情況來看，二氧化碳運(yùn)輸成本較高，前期實(shí)驗(yàn)主要集中在距離二氧化碳源較近的油田。

    據(jù)悉，這項(xiàng)技術(shù)目前還停留在室內(nèi)試驗(yàn)階段，預(yù)期在5~8年內(nèi)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場試驗(yàn)。

    這意味著，在2020年之前，很難出現(xiàn)一種成熟技術(shù)替代水力壓裂。面對發(fā)展迅猛的非常規(guī)油氣開發(fā)，水力壓裂的爭議或許還將長期存在。

    “水力壓裂技術(shù)由于其低成本的特點(diǎn)仍是未來一段時間內(nèi)油氣增產(chǎn)的首選。其他壓裂技術(shù)將會作為補(bǔ)充，在頁巖氣藏、煤層氣藏等特殊油氣藏增產(chǎn)中發(fā)揮作用。”王海柱說。