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
丙烷壓裂 vs. 水壓裂：哪個更好（更糟）？
由於圍繞水力壓裂的負面關注，這種工藝刺激頁岩層但需要使用數百萬加侖的水，公司正在尋找替代方案也就不足為奇了。最近出現的一種替代方案是使用凝膠丙烷代替水。據加拿大一家相對較新的油田服務公司 GasFrac Services 稱，這種“[丙烷]壓裂可以帶來經濟和環境效益。”
但真的有環境效益嗎，凝膠丙烷比用水更安全嗎？作為一名在石油和天然氣行業有一些經驗的工程師，我希望能闡明這項“專有創新”。
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今天，石油和天然氣公司使用水進行水力壓裂，因為它便宜、豐富（相對而言）且安全（不會爆炸）。一項典型的壓裂作業將需要使用大約 四百萬加侖的水，其中大部分將永久留在井下、儲層中。少量流回井外的水——稱為迴流水——必須經過處理和處置。
如果這些公司選擇使用凝膠丙烷，那麼這些井將減少用水量並減少廢水排放。這是一個普遍的積極變化，在西德克薩斯州和南德克薩斯州等供水有限的地區尤其有利。此外，用水壓裂有時會導致地層損害，或對儲層的損害，這會關閉流動通道並阻止石油和天然氣的生產。使用凝膠丙烷可能會減少壓裂過程中的地層損害，這意味著更好的總體採收率和利潤更高的井。
然而，雖然特定地點的用水量可以大大減少，但整個生產途徑中總生命週期用水量的影響尚不清楚。生產和液化丙烷需要大量的水，因此雖然您可能在井場不使用太多水，但總用水量仍然可能很高。
使用液態丙烷也可能存在安全風險。丙烷在正常條件下是一種氣體。液態丙烷是液體，因為它是在壓力下保持的。如果地面以上發生洩漏，丙烷可能會形成蒸汽雲並在附近有任何點火源（例如正在執行的車輛）的情況下爆炸。這種風險已經存在，因為您正在生產的天然氣顧名思義就是一種氣體，因此增量風險可能並不顯著。GasFrac Services 聲稱他們有多重安全屏障，並堅稱該過程是安全的。然而，無論他們的屏障如何，丙烷仍然比水更具爆炸性，因此存在一些額外的風險。
GasFrac 提到液態丙烷“用專有化學品凝膠化”。換句話說，我們不知道他們在丙烷中添加了什麼。但是，它可能類似於傳統壓裂中使用的化學品。對於那些擔心壓裂化學品汙染地下水的人來說，使用丙烷並不能消除水汙染的風險，因為您仍然在使用化學品。（順便說一句，僅僅因為它是一種“化學品”並不意味著它是邪惡的。您知道水是一種化學品嗎？氧氣也是。那麼這些聽起來可怕的化學品呢：磷酸和苯甲酸鉀？這些是健怡可樂中的成分。）
丙烷尚未被廣泛使用的一個原因是它比水更昂貴，而且好處可能不足以證明成本是合理的。然而，GasFrac 工藝相當新，他們已經展示了一些有希望的指標，例如與水力壓裂相比，更長的裂縫長度和更高的生產率，這意味著它可能更有效。如果它真的更有效，它的使用可能會變得更加普遍。但是，如果發生任何重大安全事故，該行業將避免使用它，並堅持經過驗證的水方法。
底線是：凝膠丙烷可能有一些好處，其中最大的好處是減少現場用水量。如果它真的更好，行業將會認識到這一點，我們可能會看到從這種用水密集型壓裂方法轉變。但也許更可能的是，丙烷壓裂將被用於極度缺水的地方。否則，水力壓裂可能會繼續佔據主導地位。
關於作者
斯科特·麥克納利是一位能源工程師，過去一年在華盛頓特區從事國家能源政策問題研究。他曾擔任能源部 ARPA-E 計劃的 ORISE 研究員以及白宮環境質量委員會的能源和氣候研究員。此前，斯科特曾擔任殼牌石油公司的專案工程師和瓦萊羅公司的環境工程師。斯科特擁有德克薩斯大學奧斯汀分校化學工程學士學位，目前正在斯坦福大學完成能源資源工程碩士學位。斯科特受 Plugged In 的 Melissa C. Lott 邀請擔任客座博主。您可以透過電子郵件 scottmcnally at gmail dot com 聯絡斯科特。