水力压裂技术与美国页岩油气产业

水力压裂技术已经改变了美国，尽管页岩油产量增长近期有所放缓，但仍是美国油气行业的核心。页岩油气被描述为一个奇迹，但这一产业目前正面临两个重要问题，即甲烷排放和废水。

2022年，美国页岩油产量为780万桶/日。页岩是一种多孔岩石，将碳氢化合物分子困在其孔隙中难以释放，以前开采过程非常棘手。20世纪初，水力压裂技术被研发出来，可从页岩孔隙中提取油气资源。

有人将水力压裂法的起源追溯到19世纪，当时一些生产商在美国几个州使用液体和固体硝化甘油来刺激油井增产。幸运的是，现代水力压裂法无须使用硝化甘油，而是使用水、化学品和沙子。

虽然人们对水力压裂法的了解已有几十年，但直到21世纪初，美国环境保护署进行了一项具有里程碑意义的研究，得出结论认为水力压裂法不会对饮用水资源构成污染威胁后，才开始发展起来。这项研究后发生的变化被恰当地称为“页岩油气革命”。

美国能源信息署（EIA）的美国历史石油产量图表揭示了一个引人入胜的故事。直到2010年底，页岩油产量才逐渐持续增长，但伴随着产业的繁荣和萧条周期，偶尔会出现下降。2011年开始，页岩油产量增长推动美国原油产量大幅上涨，而这都要感谢水力压裂技术。

并不是所有油气行业的人都喜欢水力压裂法，但它让美国成为世界上最大的石油生产国，同时也是世界上最大的天然气生产国。水力压裂法最初用于天然气生产，后来才扩展到石油生产。

随着页岩油产量增长放缓，一些分析人士预测，这场革命已彻底结束，但水力压裂技术仍是美国油气总产量的主要来源，通过该技术带来的产量高于20世纪70年代的任何预期。

从表面上看，水力压裂过程很简单，包括在页岩中钻一口井，并向其中注入水、化学物质和业内所谓的支撑剂（或一种特殊的沙子）的混合物，这种支撑剂可以停留在多孔岩石中，保持孔隙开放，这样石油和天然气就可以渗透出来，并被收集起来。

然而，简单并不意味着容易。水力压裂法需要大量的上述材料，而且井越长越深，压裂所需的水、化学品和沙子就越多。另外还存在废水问题。

几年前，俄克拉何马州引起了媒体关注，因为自“页岩热”开始以来，地震频率显著增加。该州是美国最大的产油州之一，在2009年水力压裂技术真正兴起前，地震活动几乎可以忽略不计。而2016年，俄克拉何马州平均每日发生两次地震。迄今为止，地震也依旧频繁。

有人指责水力压裂法扰乱了岩石，刺激了地震活动。美国地质调查局做了一项研究，发现水力压裂法本身并不是问题所在。问题是在压裂过程完成后，大量废水被处理到地下水库中。

美国地质调查局在研究中表示，废水井的运行时间比生产井的运行时间长，而且它们吸收的液体量更大。这就是导致地震活动增加的原因。美国地质调查局称，在俄克拉何马州，只有2%的地震与水力压裂技术有因果关系。

该研究发表后，废水处理法规预期将会收紧，而在美国以外的国家和地区，对水力压裂法的反对也没有减少。去年欧洲能源短缺期间，业内人士呼吁欧洲各国开发自己的页岩油气资源，认为这些资源相当可观，但迅速引起了公众的强烈反对。

是否开发页岩油气，在某些情况下还存在经济可行性的问题。例如，波兰拥有丰富的页岩油气资源，但还未能找到经济开采这些资源的方法。挪威也宣称开采页岩油气资源并不经济，因此将重点放在常规海上钻井上。