本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
鑑於當前圍繞頁岩氣鑽探的負面關注和爭議，“水力壓裂”或“壓裂”這兩個詞已成為另一個詞的代名詞：水汙染。但根據麻省理工學院最近的研究，天然氣井附近飲用水的汙染是由完全不同的原因造成的。事實上，水力壓裂與此無關。
長期以來，由於頁岩地層的低滲透性，頁岩氣一直被認為難以開採且無利可圖，但水平鑽井和多級水力壓裂技術的最新發展使頁岩氣生產在經濟上可行。因此，頁岩氣鑽探急劇增加，並引發了關於水力壓裂的安全性和環境影響的辯論。
您可能看過支援水力壓裂的商業廣告，上面寫著“清潔燃燒的天然氣是我們通往低碳未來的門戶”。您可能也看過獲得奧斯卡金像獎提名的紀錄片《 গ্যাসland》，該紀錄片強調了一些環境風險並討論了受汙染的含水層。有些人甚至呼籲禁止水力壓裂。不幸的是，在這場辯論中，一些事實被錯誤資訊、軼事證據以及來回試圖詆譭爭論雙方的嘗試所矇蔽。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
那麼真相是什麼？
天然氣鑽探會汙染飲用水嗎？是的。
水力壓裂是罪魁禍首嗎？不是。
底線：水汙染確實會發生，但不是因為水力壓裂。麻省理工學院《天然氣未來研究》於 2011 年 6 月釋出，審查了 43 起報告的環境事件的原因，發現“沒有記錄到壓裂過程中壓裂液直接侵入淺層水區的事件。”
那麼是什麼原因導致汙染？該研究表明，“幾乎 50%[的事件]是鑽井作業的結果……最常見的是與套管水泥固井不足有關。” 下表來自《天然氣未來研究》，突出了事件的頻率和原因。
雖然最常見的事件是鑽井作業造成的地下水汙染，但該研究還指出，“正確實施的水泥固井程式應能防止這種情況發生。”
但是，要絕對清楚的是，水力壓裂不是鑽井過程的一部分。它是完井的一部分，通常在鑽井停止幾周後進行。這就是大部分混淆開始的地方。您可能以前聽過類似這樣的話：“從未有記錄表明頁岩氣生產區裂縫向上遷移到含水層的案例。兩者之間有數千英尺厚的不可滲透岩石，岩石力學使其成為物理上不可能的事情。”
這是真的。然而，這並不意味著壓裂液無法進入含水層。那麼這是怎麼發生的呢？如果裂縫永遠不會到達含水層，那麼壓裂液是如何到達那裡的呢？
事情是這樣的
有時，鑽井人員必須鑽穿含水層才能進入更深處的天然氣層。（順便說一句，含水層是地下含水可滲透岩石層。它不是地下湖泊或充滿水的大洞穴，就像許多人想象的那樣。）如果鑽穿含水層和水泥固井孔壁的行為不夠小心，則水泥套管更有可能破裂，導致碳氫化合物和其他流體洩漏到含水層中。如果套管洩漏發生在地下水位附近，那麼無論是什麼東西在井中向上或向下移動，都可能洩漏到含水層中。由於壓裂液必須兩次透過該管道（一次向下，一次向上），因此它可能會透過套管洩漏汙染水源。事實上，任何透過該管道的東西都可能洩漏到含水層中。有時是壓裂液，但更常見的是甲烷、鑽井泥漿或產生的地層水。
無論您是否壓裂井，都可能發生含水層汙染，而且不良的水泥固井和套管洩漏在任何井中都可能發生——無論是直井、水平井、壓裂井還是未壓裂井。
現在，與天然氣鑽探相關的環境問題非常重要，但讓我們將其置於背景中。在過去的十年中，已經壓裂了 20,000 口頁岩氣井，《天然氣未來研究》提取了 43 起最廣為人知的環境事件，沒有一起是由水力壓裂造成的。現在，可能不僅僅發生了 43 起環境事件，事實上，該研究提到，“資料集並不聲稱是全面的，而是旨在讓人瞭解各種型別事件的相對頻率。”
無論事件發生的頻率如何，任何溢位或洩漏都是不可接受的，壓力應該放在鑽井人員和運營商身上，以最大限度地減少天然氣生產對環境的影響。但是，資料顯示，絕大多數天然氣開發專案是安全的，並且現有的環境問題在很大程度上是可以預防的。
圖片來源
1. 照片，由Progress俄亥俄州拍攝，並根據此知識共享署名許可使用。
關於作者
斯科特·麥克納利擁有德克薩斯大學化學工程學士學位。他曾擔任瓦萊羅能源公司的環境工程師、殼牌石油公司的專案工程師以及白宮環境質量委員會的能源和氣候研究實習生。這是斯科特在 Plugged In 上的第二篇客座部落格文章 - 他受 Plugged In 的梅麗莎·C·洛特邀請成為客座博主。您可以透過電子郵件 scottmcnally at gmail dot com 聯絡斯科特。