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页岩气挖掘与诱发地震之间相关的评论近年来在西方国家屡被提及。尤其是在最早进行页岩气挖掘,也是规划最大的美国,这一争议论题更是一度被社会各界所重视。页岩气挖掘中运用的新技能终究是否会导致地震活动更频频地发作?页岩气挖掘和地震之间的联系是怎样的?汹涌新闻(www.thepaper.cn)对此进行了相关整理。

美国挖掘页岩气的前史

页岩气,是指蕴藏于地底页岩层中的天然气。而对其进行挖掘,需求运用一些特别的技能,包含水力压裂技能——将深直井打到几千米的地下,再向水平方向钻进数百米到上千米,将很多掺入化学物质的高压水流注入页岩层进行液压碎裂,人为形成缝隙、“撬开”岩层,然后让石油或天然气顺着井筒流到地表。

国际上对页岩气资源的研讨和勘探开发最早始于19世纪的美国,但是直到20世纪中期,榜首口页岩气井钻才在美国东部进入规划出产,尔后页岩气勘探开发区逐步扩展到储量最丰厚的美国中西部。

长时刻以来,因为技能约束,页岩气被以为是无法大规划商业开发的资源。 但是面对传统天然气储量的下滑,美国联邦政府对许多代替动力项目进行了出资,其中就包含页岩气挖掘。1998年,美国Mitchell Energy公司总算成功完成了榜初次具有经济效益的页岩压裂,引发了“页岩气革新”。尔后,页岩气成为了美国开展最为迅猛的首要动力组成部分。

2008年前后,美国页岩气产值陡增;2009年,美国以6240亿立方米的产值初次超越俄罗斯成为国际榜首大天然气出产国。2000年,美国页岩气产值仅占天然气总量的1%;而到2010年,页岩气所占的比重已超越20%。依据美国动力情报总署(EIA)的计算,2017年全美的页岩气产值约为4620亿立方米,较2016年增加了7%,挖掘量已占全美天然气挖掘总量的一半以上。美国动力信息署猜测,到2035年,美国46%的天然气供应将来自页岩气。

而据国际动力署估量,页岩气可以从技能上添加50%的全球可挖掘天然气储量。跟着美国在页岩气开发上的快速开展,国际各国也纷繁开端页岩气挖掘的研讨。

页岩气技能与地震的相关

曩昔十年里,在美国页岩气挖掘数据“节节攀升”的一起,相关技能的运用是否导致了多处挖掘地“地震频发”的争辩就一向没有停过。

美国地质调查局(United States Geological Survey)早在2013年的美国地质学年会上就发布陈述称,美国中西部区域近十年来的地震频发现象,“简直可以肯定是人为的”。

3年后在该安排的另一份陈述中,研讨人员依据最新发现进一步指出,存在诱发地震活动危险的区域,从高到低包含中西部的奥克拉荷马州、堪萨斯州、得克萨斯州、科罗拉多州、新墨西哥州与阿肯色州等,在上述区域寓居的约700万居民身处险境。而这些区域正是美国页岩气挖掘的首要产区,在前史上,该区域罕有地震发作。

上述研讨指出,与传统存在地震危险的区域如加利福尼亚州比较,上述区域地震危险的最大区别是人为诱因,包含挖掘石油及天然气时的废水处置。事实上,学术界关于页岩气挖掘中所选用的水力压裂法和地震之间的联系,以及该技能潜在的其他危险早有研讨。最著名的事例就是美国首要页岩油气产地奥克拉荷马州的地震频次进步。

奥克拉荷马州坐落美国中部,远离一切首要断层, 法新社报导称,1975年至2008年,该州每年最多发作3起3.0级以上的地震。但从2009年开端,3级以上地震次数不断陡增。2014年到达创纪录的585起。2016年9月,该州中北部发作5.6级地震,为该州有记载以来最强地震。

这次地震再次令外界重视油气公司挖掘页岩时向地底倾泻污水,或许引发地震的问题,州政府命令震中邻近37个污水井封闭。

斯坦福大学研讨人员在美国《科学发展》杂志上宣布的一项研讨标明,奥克拉荷马州近几年来地震频发,首要原因是当地企业把用水力压裂法挖掘油气时发作的很多含盐废水回注到地球深处堆积层。研讨人员以为,这种以非自然方法添加的水不断堆积后,可以改动断层的压力,导致断层滑动,继而引发地震。

就断层会怎么被“唤醒”和结果有多严峻,科学家们分为两派。一派以为,奥克拉荷马州不会发作规划超越5.0级的中强震;另一派以为,或许发作7.0级强震,足以导致修建物崩塌。

“危险在于,把(废)水回注地下后,它就再也不会流出来。这些水被注入曾经从未存在的当地,回注的水量越大,影响的区域也越大。咱们不清楚长时刻影响会是怎样。”研讨人员指出。

上述研讨并非孤例。上一年10月,美国科学家Bridget Scanlon在“ 地震研讨快报”上宣布论文称,在地质结构中贮存采出水所形成的压力添加,进步了了诱发地震的危险。在井内和区域范围内,跟着注入水量以及注入速度的添加,这种危险也会添加。

《纽约时报》2015年的一项报导也显现,一项科学研讨将俄亥俄州断层邻近的页岩气挖掘与数十次地震联系起来。这项宣布在《美国地震学会公报》的研讨标明,水力压裂法在地下形成了压力,会在间隔油井半英里(约合800米)的现有断层处形成滑移。

而美国的地震频发现象也并不是孤例。《华尔街日报》报导指出,本来不在地震带上的荷兰最近几年也地震频发,仅2012年,格罗宁根(Groningen)就发作了93次地震,最高为3.2级。而政府研讨标明,这与荷兰格罗宁根区域的页岩气出产有关。在加拿大,近年来跟着页岩气的挖掘,小型地震的数量大约每年添加了20-30起。研讨人员现已着手研讨,企图找出这些添加的微震数量与页岩气挖掘的联系。

相关地震研讨亟须跟上

虽然美国石油协会安排曾表明,废液井形成地震的危险份额很低。但不可否认的事实是,跟着水力压裂法被广泛运用,全美各地废液井的全体数量正在急剧增加。《华盛顿邮报》的报导就指出,仅得克萨斯州达拉斯区域面对人为诱发地震要挟的几率比2014年提升了10倍。

上述报导指出,仅在得州废液井就有5万多口,每口井内大约贮存着450万加仑的废液。联邦紧迫事务管理署估量,一旦该区域发作5.6级以上地震,将会炸毁8万栋修建,形成堤堰溃散,导致95亿美元的经济损失。

“咱们需求来自动力挖掘职业的相关信息做出更好的猜测,查明损害,使得方针制定者可以决议该怎么做。与此一起,咱们也要协助我们认识到面对诱发地震的危险,人们需求采纳预防措施,如加固修建物或改动保险费率等,但或许需求数年时刻。”美国地质调查局地震灾祸专家彼得森说道。

曩昔几年,美国的页岩气革新简直重塑了美国的动力地图。 2015年,美国解除了连续40年之久的原油出口禁令,国内的页岩气开发持续增加,一改长时刻以来美国在全球动力市场上“买家”的身份,转化成为一个实力派“卖家”。 美国页岩气革新的成功对全球动力供应及许多职业发作了深远影响,也由此引发全球页岩气开发浪潮。

但是,美国挖掘页岩气的水力压裂法被美国地质调查局以为或许引发地震。虽然现在仍难判别“页岩气挖掘引发地震”这一说法的科学性,但对国际其他从事页岩气挖掘的国家而言,这或是一个及时的警钟,与页岩气挖掘相关的地震研讨亟须跟上。