引言

近年來，頁巖氣資源開采飛速發(fā)展，全球能源市場發(fā)生巨大改變。開采頁巖氣主要運用水力壓裂技術，此技術需要大量水資源。很少有文獻分析北美頁巖氣發(fā)展如何對水資源可利用量產生影響，對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，首次對全球和各個國家頁巖氣區(qū)塊的水資源可利用量進行研究，填補了這片空白。

WRI研究報告的側重點不在于評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)庫促進全球各地政府、企業(yè)、社會的交流，全面認知水資源可利用量，可持續(xù)開采頁巖氣資源。WRI報告結果公布在一個互動網絡平臺，并且保持實時更新。(http://www.wri.org/resources/maps/water-for-shale)

頁巖氣開發(fā)與水資源

頁巖儲層具有空隙度小、低滲透率的特點，因此頁巖氣開采多采用水力壓裂技術。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，使儲層裂縫擴大，并且依靠支撐劑使裂縫在壓裂液返回后不會封閉，從而提高儲層的滲透率，以達到增加頁巖氣產量的目的。水力壓裂技術需要大量水資源，所以在評估一個區(qū)域頁巖氣開發(fā)可行性時，應重點考慮水資源可利用量和與此相關的商業(yè)風險。

雖然美國頁巖氣開采用水量只占全國用水量的1%，但是就頁巖氣開采集中地區(qū)而言，26%的地區(qū)正經歷嚴峻的用水危機。例如，在美國德州約翰遜縣2008年頁巖氣開采用水量占總用水量的三分之一。因此，盡管全國范圍內用于頁巖氣開采的水量低于其他用水量，但是在局部地區(qū)頁巖氣開采用水與其他用水相競爭。

在水資源匱乏的地區(qū)，頁巖氣開發(fā)過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致石油和天然氣企業(yè)面臨商業(yè)風險，包括財務風險、信譽風險和監(jiān)管風險。財務風險通常由于昂貴的水運輸費用導致：一家紐約能源公司頁巖氣井每口平均用水花費90萬美元，其中極大部分來源于運輸費用。信譽風險指嚴峻用水危機和其他環(huán)境影響導致民眾反對開展頁巖氣項目。監(jiān)管風險指政府顧及到水資源消耗和環(huán)境惡化限制甚至禁止頁巖氣開采。例如南非的社會團體曾反對殼牌公司在半荒漠地區(qū)開采頁巖氣，當?shù)卣�府因此臨時禁止殼牌公司的水力壓裂取水。這些風險短期甚至長期影響頁巖氣開發(fā)，阻礙公司業(yè)務和損害公司利益。

評估水資源可利用量和商業(yè)風險

能源企業(yè)在選擇供頁巖氣開發(fā)的淡水資源時需要了解當?shù)亍�區(qū)域的淡水資源情況。全球石油和天然氣產業(yè)環(huán)境和社會事務聯(lián)盟（IPIECA）提出選擇石油和天然氣開采用水水源地“六步法”。第一步，與利益相關者和立法監(jiān)管部門合作；第二步，了解當前和未來項目用水要求；第三步，在項目所在地選擇水源；第四步，評估水質、水量狀況；第五步，分析影響、風險、不確定性；第六步，確定最終水源。

WRI研究報告提出七個定量指標來評估水資源可利用量，并以此分析全球范圍內主要頁巖氣區(qū)塊的商業(yè)風險。七個定量指標是：地表取水基線，季節(jié)變化，干旱程度，地下水取水補給比，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發(fā)頁巖氣所面臨商業(yè)風險（財務風險、信譽風險和監(jiān)管風險）。

研究結果

研究結果表明，全球近4億人口生活在頁巖氣區(qū)塊，38％的頁巖氣資源位于用水緊張或者干旱的地區(qū)，例如中國、墨西哥、南非等國家。水資源可利用量主要由兩個因素影響：區(qū)域的干旱程度和區(qū)域總用水量。在干旱地區(qū)，頁巖氣開發(fā)難點在于找到充足水資源；而在用水緊張地區(qū)，頁巖氣開發(fā)面臨與其他用水戶爭奪水資源的問題。因此，掌握全球水資源數(shù)據(jù)，合理選擇頁巖氣開發(fā)區(qū)域，才能可持續(xù)開采頁巖氣資源、減少環(huán)境影響和商業(yè)風險。

根據(jù)美國能源署提供的各國可開采頁巖氣儲存量，現(xiàn)有開采和生產力度，未來開發(fā)的可能性，以及綜合工業(yè)、學術、非政府組織各界人士的建議，WRI選擇11個國家進行深度分析。中國位列其中，其余國家有阿爾及利亞、阿根廷、澳大利亞、加拿大、墨西哥、波蘭、沙特阿拉伯、南非、英國和美國。

中國是全球最大的能源生產國，同時也是最大的能源消費國。據(jù)國際能源機構預測，中國2035年能源需求將增長60%，天然氣開采量提高400%。美國能源署表示中國擁有全球最豐富的頁巖氣資源。加之頁巖氣有利于減少溫室氣體和粉塵排放，中國政府支持開采頁巖氣以替代進口天然氣和煤炭。過去幾年中，在四川盆地和塔里木盆地已有近一百口頁巖氣井。自從2012年9月起，中國政府鼓勵海外企業(yè)以招標方式參與國內頁巖氣開發(fā)，提供技術支持和經驗指導。超過60%頁巖氣資源位于干旱或用水緊張地區(qū)，除塔里木和準葛爾盆地以外的大多數(shù)頁巖氣區(qū)域位于人口高度密集的地方。種種限制性因素使中國頁巖氣開采頗具難度。

結論與建議

全球和國家評估結果表明頁巖氣區(qū)塊的水文條件具有時空變化大的特點。頁巖氣開采過程中需要的水資源是不可預期的，取決于地質條件和頁巖氣井的自身特點。因此，基于現(xiàn)有的環(huán)境影響、成本、技術、工藝經驗所估計出的用水量不一定適用于新的頁巖底層。此不確定性增加了開發(fā)新頁巖區(qū)塊的商業(yè)風險。

頁巖氣開發(fā)中需要大量水資源，對當?shù)厮�資源產生巨大影響。在40%頁巖氣區(qū)塊中，農業(yè)灌溉是主要用水大戶。頁巖氣的大規(guī)模開采將導致工業(yè)和農業(yè)“爭水”的問題。公眾擔憂開采對淡水資源水質和水量產生負面影響，這將進一步阻礙企業(yè)獲得民眾支持并將導致國家政策的變化。

基于以上分析結果，關于如何進行未來頁巖氣開發(fā)中淡水資源的評估和可持續(xù)管理，WRI對企業(yè)、政府和其他相關組織提出建議：

1. 企業(yè)在政府協(xié)助下展開水資源風險評估，全面了解當?shù)厮�資源，降低商業(yè)風險。

2. 企業(yè)提高透明度，與地方監(jiān)管機構、其他企業(yè)、非營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，共同保護水資源，減少監(jiān)管風險和信譽風險。

4. 企業(yè)減少淡水資源使用量，配合水資源管理部門的工作。

文章來源：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，河海大學環(huán)境工程本科畢業(yè)，現(xiàn)碩士就讀于卡內基梅隆大學環(huán)境工程專業(yè)。

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