2008―2014年间美国水力压裂生产天然气的用水量

1、引言

水力压裂技术用于在页岩层中产生裂缝,在过去的几年中,这一技术已经在美国天然气生产中成为一种常规的做法。由于使用水力压裂技术和水平钻井技术,美国天然气的生产,特别是从各种低渗透率页岩储层中生产天然气,在2008―2014年间得到较大发展。然而,由于对环境和人类健康存在潜在的风险,水力压裂作业受到很多环保团体、政策制定者以及科学家的关注。水力压裂要使用大量的压裂液,它是一种由98%至99.5%的水、支撑剂和保持水―支撑剂平衡的化学添加剂组成的混合物,在高压下被注入到页岩地层中。大约30%~50%的注入水会在压力释放以后返排到地表。水力压裂的应用需要使用大量的水,因此有可能促进对淡水的大量需求,引起地下水污染,需要巨额的废水处理费用。

图1 美国的页岩区带分布

2、数据库与工具

 

 

在本次研究中采用MATLAB的统计工具箱对2008―2014年间实施了压裂的钻井进行了分析。我们使用Origin 9.1软件(OriginLab Corporation, Northampton, MA)绘制图表,使用ArcGIS 10.2(ESRI, Redlands, CA)在地理信息系统(GIS)图件中根据每口井的经度、纬度以及经度/纬度投影值标绘钻井位置。

3、结果与讨论

首先介绍了水力压裂技术的用水量和垂直深度,通过累计用水量、年用水量、每口钻井年度平均用水量、用水量与垂直深度四个模块详细展开。其次描写了水力压裂用水的组成,通过淡水和回收的废水介绍。

本次研究调查了美国14个州2008―2014年间各水力压裂井用水的情况。该时期,大约9.30×108 立方米的水被用来压裂80,047口钻井。在这9.30 ×108立方米的水中,得克萨斯州消耗了近一半的水量用于投产40,521口钻井,宾夕法尼亚州消耗了1.09×108立方米的水量投产5,127口钻井。14个被研究的州中的大多数州年度用水量在所研究的6年期间(2008―2014年)持续增长。大多数州的单井年度平均用水量介于1,000~30,000立方米之间。

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