水力压裂

水力压裂，是一个油井增产涉及的压裂技术基岩 地层由加压液体。该过程涉及向井眼中高压注入“压裂液”（主要是水，其中含有沙子或其他借助增稠剂悬浮的支撑剂）到井筒中，从而在深层岩层中形成裂缝、石油和天然气可通过该裂缝形成。盐水将更自由地流动。当从井中除去液压时，小颗粒的水力压裂支撑剂（沙子或氧化铝）使裂缝保持打开状态。

水力压裂实验始于1947年，1950年首次商业成功应用。截至2012年，全球在油气井上进行了250万个“压裂作业”；到2012年，该压裂作业已在全球范围内完成。在美国中，有超过一百万的这种处理方法通常对于在页岩气、致密气、致密油和煤层气井中获得足够的流量是必要的。一些水力压裂可以在某些静脉或堤坝中自然形成。截至2019年，钻井和水力压裂已使美国成为主要的原油出口国，但甲烷（一种强大的温室气体）的泄漏量急剧增加。长达数十年的水力压裂热潮导致石油和天然气产量的增加，导致消费者价格下降，家庭收入中用于能源支出的份额几乎创下历史新低。

水力压裂引起很大争议。它的支持者主张更广泛访问的经济效益烃，以及替换煤与天然气，其燃烧更干净和排放量少的二氧化碳（CO ₂）。反对水力压裂的人认为，环境影响远远超过这些影响，这些影响包括地下水和地表水污染、噪声和空气污染以及引发地震，以及由此对公共健康和环境造成的危害。研究已确定人类健康受到影响，包括化学、物理和社会心理危害的确认，例如妊娠和分娩结局、偏头痛、慢性鼻-鼻窦炎、严重疲劳、哮喘加重和心理压力。

与水力压裂有关的甲烷泄漏的规模存在很大的不确定性，甚至有证据表明泄漏可能抵消了天然气相对于其他化石燃料的温室气体排放优势。例如，美国环境保护基金会（EDF）的一份报告着重指出了这一问题，重点是在广泛测试和分析期间宾夕法尼亚州的泄漏率约为10％，或者是报告数字的五倍以上。该泄漏率通常被认为是美国水力压裂行业的代表。EDF最近宣布了一项卫星任务，以进一步定位和测量甲烷排放量。

沿着休眠或先前未知的断层进行水力压裂后，地震活动的增加有时是由于水力压裂回流（水力压裂井的副产品）的深注处置和产出的地层盐水（压裂和非压裂副产品）引起的油气井。由于这些原因，水力压裂受到国际的审查，在某些国家受到限制，而在其他国家则完全禁止。欧洲联盟正在起草法规，以允许对水力压裂进行受控应用。

水力压裂被用于提高从地下天然储层中回收诸如石油、水或天然气等流体的速率。储层通常是多孔砂岩、石灰岩或白云岩，但也包括“非常规储层”，例如页岩或煤层。水力压裂能够从地下深处的岩层中提取天然气和石油（通常为2,000–6,000 m（5,000–20,000 ft）），而该水平xxx低于典型的地下水库水平。在这样的深度、渗透性可能不足或储层压力，以使天然气和石油以高经济回报率从岩石流入井眼。因此，在岩石中产生传导性裂缝有助于从天然不可渗透的页岩储层中提取。渗透率是在微达西到纳达西范围内测量的。裂缝是将较大体积的储层连接到井的传导路径。所谓的“超级压裂”，会在岩层中产生更深的裂缝，从而释放出更多的石油和天然气，并提高效率。典型的页岩孔的产量通常在xxx年或第二年后就会下降，但是一口井的最高开采寿命可以延长到几十年。

尽管水力压裂的主要工业用途是刺激油气井的生产，但水力压裂也得到了应用：

• 刺激地下水井
• 预处理或诱导岩洞开采
• 作为加强废物补救的一种手段，通常是碳氢化合物废物或溢出物
• 通过注入岩石深处处理废物
• 测量地球上的压力
• 用于增强型地热系统中的发电

自1970年代后期以来，在某些情况下，水力压裂已被用于提高许多国家（包括美国、澳大利亚和南非）的水井中饮用水的产量。

水力压裂被视为开采非常规石油和非常规天然气资源的关键方法之一。根据国际能源机构的估计，页岩气的剩余技术可采资源估计为208万亿立方米（7,300万亿立方英尺），致密气为76万亿立方米（2,700万亿立方英尺），以及煤层气到47万亿立方米（1700万亿立方英尺）。通常，这些资源的地层具有比常规气层低的渗透率。因此，取决于地层的地质特征，需要诸如水力压裂的特定技术。尽管还有其他开采这些资源的方法，例如常规钻探或水平钻探，但是水力压裂是使其开采在经济上可行的关键方法之一。多级压裂技术促进了美国页岩气和轻质致密油生产的发展，并且在其他拥有非常规烃资源的国家中也被认为是这样。

绝大多数研究表明，到目前为止，美国的水力压裂技术具有很强的积极经济效益。布鲁金斯学会（Brookings Institution）估计，仅页岩气的收益每年可带来480亿美元的净经济收益。由于天然气价格的显着降低，这种好处大部分是在消费和工业领域。其他研究表明，经济效益被外部因素所抵消，而碳和水密集度较低的来源所产生的平均电力成本（LCOE）较低。

水力压裂的主要好处是可以抵消天然气和石油的进口，否则，支付给生产商的成本将超出国内经济。但是，页岩油气在美国得到了很高的补贴，还没有支付生产成本–这意味着水力压裂的费用是用所得税支付的，在许多情况下，费用是其支付费用的两倍。

研究表明，水力压裂井对井附近的农业生产率有不利影响。一篇论文发现，“在农业生产活跃的几个月内，在生产乡镇半径11-20 km以内，当钻一口井时，灌溉作物的生产率下降了5.7％。随着乡镇之间距离的增加，这种影响变得越来越弱。井增加了。” 调查结果表明，由于农作物生产力的下降，2014年向艾伯塔省引入水力压裂井的费用为1480万加元。

美国能源部能源信息管理局（Energy Information Administration）估计，到2035年，美国天然气供应的45％将来自页岩气（其中绝大部分将取代温室气体足迹较低的传统天然气）。