水力压裂是如何运作的？- 米亚·纳卡姆里

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深藏地下，有着大量曾经不可触及的天然气。而一项称为水力压裂或是“压裂法”的技术，可以开发出这些天然气，并可能在接下来的数十年为我们提供能源。那么，水力压裂是如何运作的呢？为什么它饱受争议？米亚·纳卡姆里解释了水力压裂的来龙去脉。

课程讲解：米亚·纳卡姆里，动画制作：莎朗·科尔曼。

深藏地下，有着曾经不可触及的天然气。

这些天然气随着地壳下

高温和高压对腐烂有机物的作用，

在数百万年里形成。

有一种新的技术，叫做水力压裂，

或是压裂法，

可以开发出这些天然气，

并可能为我们继续提供数十年的能源。

那么水力压裂究竟是怎么工作的呢？

为什么它招来了许多争议？

水力压裂点可以建在任何有天然气的地方，

可以建在遥远的沙漠，

也可以建在离你家后院几百英尺的地方。

一开始，要在数层沉积物中钻一个竖长的孔，

即井眼。

当井深到达2500到3500米时，就到了开采点，

可以开始横向的钻井。

井的方向调转90度，在一个被称作
页岩形成区的压缩黑色层

横向蔓延将近1.5公里。

特质的钻孔枪被运送到地下，开始运行，

在井壁上钻出一系列

细小的，直径只有几英尺的小孔。

在开始钻井后约三到四个月，

这口井就可以开始被液压破碎了。

液压液体以高压喷射到井内，

击碎页岩，

形成断裂层，使得困住的气体和石油可以出来。

这个液体90%都是水。

剩下的由浓缩的化学添加剂构成。

液压液体依据水力压裂点的具体特征而变化，

但一般分为三类：

用于清除碎石、溶解矿物的酸性物质，

用于形成润滑状态的水的

降摩擦化合物，也被称作压裂液，

用于防止细菌滋生的消毒剂。

沙石也被混入水中，用来填充裂缝，

所以在压力释放完之后，
天然气和石油还可以继续流出。

据估计，每口井平均需要3到6百万加仑的水，

来完成水力压裂所需要的注射和冲刷。

相比农业、

发电厂、

甚至高尔夫球场的保养，
这点水不算什么，

但是它会对当地供水形成明显的影响。

而且如何处理用过的压裂水也是个问题。

数万加仑的液体随着压回地面的天然气

一起涌了上来。

这些液体包含着许多污染物，比如放射性物质、

盐类、

重金属、

烃类，

需要被贮藏和处理。

这要么贮藏在现场的深井中，

要么到别处的水处理设备进行处理。

另一个选择是再利用回流液体，

但是回收利用的过程事实上恶化了污染程度，

因为随着每一次的使用，水会变得更有毒。

一般来说，井会密封在钢铁或水泥之中，

以防止污染物泄露到地下水中去。

但是任何不小心或是与水力压裂相关的事故

都会形成毁灭性的结果。

裂缝直接打入地下水层、

危险的地下渗透和泄露、

以及对剧毒污水的不恰当处理，

都可能污染当地的饮用水。

还要考虑地震的威胁，

以及由压力和污水注射引起的

基础设施损坏。

水力压裂和越来越多的地震运动之间的关联，

也给我们留下了关于我们脚下

可能发生的长期压力不平衡的疑问。

但是，水力压裂最大的争议是在地上。

一般认为，相比燃烧煤矿，

燃烧天然气对环境更友好，

因为从水力压裂收集的天然气的每单位能源

和煤矿相比只释放

一半的二氧化碳。

但是，由水力压裂造成的污染

不容忽视。

在钻井和抽送过程中泄露的甲烷

作为一种温室气体，

比二氧化碳的危害大数倍。

有些科学家称甲烷最终会消散，

所以长期来看影响相对较低。

但是仍存在一个更大的问题。

水力压裂是否和更清洁的可再生能源，

抢夺了时间、金钱和研究呢？

天然气是不可再生的，

而支撑水力压裂的短期经济利益

可能在全球气候变化面前不再成立。

专家仍在研究水力压裂的长久影响。

尽管现代水力压裂从上世纪四十年代兴起，

但这种技术是在近几十年才发展起来的。

随着其他天然气资源减少，
不可再生能源的成本提高，

而尖端技术使天然气变得重新可得。

但是很多国家和地区因为环境因素

已经禁止了水力压裂。

不可否认，水力压裂改变了能源在世界的分布，

但是长期收益如何？成本又如何？