水力压裂|非常规天然气开采的技术与挑战

水力压裂作为一种新兴的非常规天然气开采技术，近年来在我国得到了广泛关注和快速发展。通过利用高压水流对地下岩石进行切割和裂缝扩展，该技术能够释放大量原本难以开采的天然气资源。随着全球能源需求的和常规天然气储量的逐渐枯竭，非常规天然气的开发尤其是水力压裂技术的应用，成为推动我国能源结构转型的重要手段。

用水开采天然气？

“水力压裂”作为一种非常规天然气开采技术，在国内外得到了广泛应用。该技术的基本原理是通过将高压水注入地下岩石层，利用水流的压力和冲击力来切割储藏在致密岩层中的天然气。这种方法能够有效突破传统钻井技术的局限性，释放出大量原本难以开采的天然气资源。

具体而言，用水开采天然气主要指通过对页岩气、煤层气等非常规天然气藏进行水力压裂作业，使其从致密地层中流出并被收集的过程。与传统的天然气开采方式相比，这种技术需要使用大量的水资源和化学添加剂，并通过高压泵注的方式形成裂缝网络。

用水开采天然气的技术解析

1. 基本原理

水力压裂|非常规天然气开采的技术与挑战 图1

的“水力压裂”，是一种利用高压水流切割地层的工程技术。其核心是将混合了水、砂石和化学添加剂的流体，以远超常规压力的状态注入地下储层中。这些流体在高压下会对周围的岩石产生强烈的冲击作用，从而形成网状裂缝。

2. 操作流程

该技术的操作通常包括以下几个步骤：

钻井：需要建立一条通向天然气藏的垂直或水平钻井。

压裂准备：将水、砂石和化学添加剂按照一定比例混合，形成压裂液。

注液：使用高压泵将压裂液注入井底，使其突破岩石层。

产气：随着裂缝网络的形成，天然气开始沿着新形成的通道流向表面收集设备。

3. 技术优势

与传统的开采方式相比，水力压裂技术具有显着的优势。该技术能够释放大量储藏在致密岩层中的天然气资源；相较于常规钻井技术，其成本更低，作业周期更短；该技术还能够实现对同一井位的重复利用。

用水开采天然气的重要影响

1. 经济效益

随着全球能源需求的和常规天然气储量的逐渐枯竭，非常规天然气的开发显得尤为重要。根据《中国天然气发展规划》，到2030年，我国非常规天然气产量将占总天然气产量的比例达到40%以上。而水力压裂技术正是实现这一目标的重要手段。

2. 政策支持

为推动非常规天然气资源的开发利用，国家出台了一系列鼓励政策。《页岩气发展规划(2016-2020年)》明确指出，要加快页岩气勘探开发步伐，并通过财政补贴、税收优惠等方式降低企业投资成本。

3. 技术进步带来的突破

随着水力压裂技术的不断改进和创新，我国天然气产量实现了快速。特别是在四川盆地等地区，通过大规模应用此项技术，已经形成了一批高产气田。

用水开采天然气的挑战与应对

1. 环境影响问题

水力压裂|非常规天然气开采的技术与挑战 图2

大量使用水资源以及产生的污染问题始终是业内争论的焦点。根据相关数据显示，水力压裂作业中每口井平均需要消耗约数百万升的水和数千吨化学添加剂。这对当地的水资源供应和生态平衡构成了巨大压力。

2. 技术瓶颈

目前，我国在水力压裂技术方面仍存在一些不足。如何提高压裂液的使用效率、降低施工成本，以及如何更好地控制裂缝扩展方向等问题仍然需要进一步研究。

3. 政策与监管框架

为了应对上述问题，国家正在加快建立健全相关法律法规体系。《石油天然气条例》和《 fracking环境影响评价技术导则》等法规文件的出台，为非常规天然气开发活动划定了明确的行为规范。

未来发展趋势

1. 技术创新方向

水力压裂技术的发展将主要集中在提高作业效率、降低成本和减少环境影响这三个方面。研究新型压裂液配方、改进液压泵注设备等都是当前的研究热点。

2. 可持续发展方向

针对水资源利用问题，一些企业已经在探索利用废水或非常规水源进行压裂作业的可能性；如何降低化学添加剂的使用量甚至实现完全替代也是未来的重要研究方向。

3. 大规模商业化应用

伴随着技术的不断进步和政策支持力度的加大，我国天然气开发行业将进一步向规模化、集约化方向发展。预计，在"十四五"期间，页岩气等非常规天然气的有效勘探开发将成为国家重点能源工程之一。

用水开采天然气作为一项具有重要战略意义的技术创新，对于保障国家能源安全、优化能源结构具有不可替代的作用。尽管在实际应用中仍面临技术和环境等诸多挑战，但通过持续的科技创新和制度完善，相信这一技术必将在我国能源产业发展中发挥出更大的价值。

（本文所有信息均为虚构，不涉及真实个人或机构。）