引言

近年來(lái)，頁(yè)巖氣資源開(kāi)采飛速發(fā)展，全球能源市場(chǎng)發(fā)生巨大改變。開(kāi)采頁(yè)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(yè)巖氣發(fā)展如何對(duì)水資源可利用量產(chǎn)生影響，對(duì)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(duì)全球和各個(gè)國(guó)家頁(yè)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(bào)告的側(cè)重點(diǎn)不在于評(píng)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(kù)促進(jìn)全球各地政府、企業(yè)、社會(huì)的交流，全面認(rèn)知水資源可利用量，可持續(xù)開(kāi)采頁(yè)巖氣資源。WRI報(bào)告結(jié)果公布在一個(gè)互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，并且保持實(shí)時(shí)更新。(http://www.wri.org/resources/maps/water-for-shale)

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)與水資源

頁(yè)巖儲(chǔ)層具有空隙度小、低滲透率的特點(diǎn)，因此頁(yè)巖氣開(kāi)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(chǔ)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(huì)封閉，從而提高儲(chǔ)層的滲透率，以達(dá)到增加頁(yè)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(píng)估一個(gè)區(qū)域頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)可行性時(shí)，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(xiǎn)。

雖然美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采用水量只占全國(guó)用水量的1%，但是就頁(yè)巖氣開(kāi)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(guó)德州約翰遜縣2008年頁(yè)巖氣開(kāi)采用水量占總用水量的三分之一。因此，盡管全國(guó)范圍內(nèi)用于頁(yè)巖氣開(kāi)采的水量低于其他用水量，但是在局部地區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)采用水與其他用水相競(jìng)爭(zhēng)。

在水資源匱乏的地區(qū)，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)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(xiǎn)，包括財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)、信譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)和監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)。財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)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(yè)巖氣井每口平均用水花費(fèi)90萬(wàn)美元，其中極大部分來(lái)源于運(yùn)輸費(fèi)用。信譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)指嚴(yán)峻用水危機(jī)和其他環(huán)境影響導(dǎo)致民眾反對(duì)開(kāi)展頁(yè)巖氣項(xiàng)目。監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)指政府顧及到水資源消耗和環(huán)境惡化限制甚至禁止頁(yè)巖氣開(kāi)采。例如南非的社會(huì)團(tuán)體曾反對(duì)殼牌公司在半荒漠地區(qū)開(kāi)采頁(yè)巖氣，當(dāng)?shù)卣�府因此臨時(shí)禁止殼牌公司的水力壓裂取水。這些風(fēng)險(xiǎn)短期甚至長(zhǎng)期影響頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)，阻礙公司業(yè)務(wù)和損害公司利益。

評(píng)估水資源可利用量和商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)

能源企業(yè)在選擇供頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的淡水資源時(shí)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(huì)事務(wù)聯(lián)盟（IPIECA）提出選擇石油和天然氣開(kāi)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(mén)合作；第二步，了解當(dāng)前和未來(lái)項(xiàng)目用水要求；第三步，在項(xiàng)目所在地選擇水源；第四步，評(píng)估水質(zhì)、水量狀況；第五步，分析影響、風(fēng)險(xiǎn)、不確定性；第六步，確定最終水源。

WRI研究報(bào)告提出七個(gè)定量指標(biāo)來(lái)評(píng)估水資源可利用量，并以此分析全球范圍內(nèi)主要頁(yè)巖氣區(qū)塊的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。七個(gè)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(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣所面臨商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)（財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)、信譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)和監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)）。

研究結(jié)果

研究結(jié)果表明，全球近4億人口生活在頁(yè)巖氣區(qū)塊，38％的頁(yè)巖氣資源位于用水緊張或者干旱的地區(qū)，例如中國(guó)、墨西哥、南非等國(guó)家。水資源可利用量主要由兩個(gè)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(yè)巖氣開(kāi)發(fā)難點(diǎn)在于找到充足水資源；而在用水緊張地區(qū)，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)面臨與其他用水戶爭(zhēng)奪水資源的問(wèn)題。因此，掌握全球水資源數(shù)據(jù)，合理選擇頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)區(qū)域，才能可持續(xù)開(kāi)采頁(yè)巖氣資源、減少環(huán)境影響和商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)美國(guó)能源署提供的各國(guó)可開(kāi)采頁(yè)巖氣儲(chǔ)存量，現(xiàn)有開(kāi)采和生產(chǎn)力度，未來(lái)開(kāi)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(gè)國(guó)家進(jìn)行深度分析。中國(guó)位列其中，其余國(guó)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(guó)和美國(guó)。

中國(guó)是全球最大的能源生產(chǎn)國(guó)，同時(shí)也是最大的能源消費(fèi)國(guó)。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，中國(guó)2035年能源需求將增長(zhǎng)60%，天然氣開(kāi)采量提高400%。美國(guó)能源署表示中國(guó)擁有全球最豐富的頁(yè)巖氣資源。加之頁(yè)巖氣有利于減少溫室氣體和粉塵排放，中國(guó)政府支持開(kāi)采頁(yè)巖氣以替代進(jìn)口天然氣和煤炭。過(guò)去幾年中，在四川盆地和塔里木盆地已有近一百口頁(yè)巖氣井。自從2012年9月起，中國(guó)政府鼓勵(lì)海外企業(yè)以招標(biāo)方式參與國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)，提供技術(shù)支持和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。超過(guò)60%頁(yè)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(yè)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(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采頗具難度。

結(jié)論與建議

全球和國(guó)家評(píng)估結(jié)果表明頁(yè)巖氣區(qū)塊的水文條件具有時(shí)空變化大的特點(diǎn)。頁(yè)巖氣開(kāi)采過(guò)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(yè)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(jì)出的用水量不一定適用于新的頁(yè)巖底層。此不確定性增加了開(kāi)發(fā)新頁(yè)巖區(qū)塊的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中需要大量水資源，對(duì)當(dāng)?shù)厮�資源產(chǎn)生巨大影響。在40%頁(yè)巖氣區(qū)塊中，農(nóng)業(yè)灌溉是主要用水大戶。頁(yè)巖氣的大規(guī)模開(kāi)采將導(dǎo)致工業(yè)和農(nóng)業(yè)“爭(zhēng)水”的問(wèn)題。公眾擔(dān)憂開(kāi)采對(duì)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(guó)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(lái)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中淡水資源的評(píng)估和可持續(xù)管理，WRI對(duì)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(kāi)水資源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，全面了解當(dāng)?shù)厮�資源，降低商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

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(yíng)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(xiǎn)和信譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)。

4. 企業(yè)減少淡水資源使用量，配合水資源管理部門(mén)的工作。

文章來(lái)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(zhuān)業(yè)。

本文由CESPN獨(dú)家編譯，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明機(jī)構(gòu)名稱，Logo，并請(qǐng)保留原文。謝謝合作！