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效率高,强度大
页岩气生产中水资源的使用特点是生产单位能源用水量不高,但是阶段性用水强度高。美国第二大页岩气生产商Chesapeake公司将页岩气与其他能源生产中的用水量进行了对比(如图所示)。以生产单位能源的用水量计算,页岩气与常规天然气的耗水量相当,远低于常规原油生产的耗水量。
Chesapeake公司的观点在美国和加拿大官方及民间的统计数据中得到印证。即便是在主要产区,页岩气生产的耗水量也仅占当地总耗水量很小比重,远远比不上居民生活用水。据测算,在加拿大魁北克省用不到一升水和大约5毫升的添加物制成的裂解液,就可以生产出可供当地一个家庭使用一天的页岩气。
从生产单位能源的角度来讲,页岩气耗水量较低,但是页岩气生产用水呈现明显的阶段性波动。地质状况的差异导致单口井用水量千差万别,但是较为主流的观点是在北美地区单口井的用水量可能达到19000立方米,其中18000立方米左右的用水都集中在关键的半个月至一个月的压裂阶段。可见在页岩气生产的关键阶段,矿井的用水强度非常大。如果矿区中矿井较多,或者物流能力跟不上,则可能出现短期的供水紧张,严重威胁页岩气的正常生产。
供应紧张
将“页岩气革命”移植到中国,首先要解决的问题就是获取足够的水。据国土资源部专家张大伟估计,中国要完成《岩气发展规划(2011-2015年)》中提出的600-1000亿立方米的产量,需要打2万口生产井(不包括实验井和未获取工业气流的矿井)。如果以单井用水量19000立方米计算,预计中国将需要3.8亿立方米的水,相当于1266万城市人口一年的用水量。
联合国粮农组织的数据显示,中国的人均可再生水资源为2060立方米,仅为美国的1/10,加拿大的1/42。中国大部分地区受季风气候影响,年度降水不均,即便是在年均降水相对丰沛的重庆和四川等地,也会出现久旱不雨的情况。
然而问题就在于,中国的主要页岩气矿区多分布在人口相对密集的区域,如四川盆地或者是严重缺水的地区,如塔里木盆地。页岩气开采将会给矿区带来一系列的问题,如抢占农业用水和居民生活用水,危及脆弱的生态环境。
另外中国的单井用水量很可能比美国和加拿大的单井用水量大。中国的页岩矿的埋藏深度普遍要比美国的深,因此需要打更深的直井,也意味着更多的打井和压裂用水。
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