在美國(guó),,儲(chǔ)量巨大的頁(yè)巖氣資源的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)給該國(guó)的能源使用帶來(lái)了巨大的影響——促使由煤炭向天然氣轉(zhuǎn)變并幫助減少溫室氣體的排放,。據(jù)一些人估計(jì),我國(guó)還擁有更多的頁(yè)巖氣,。但國(guó)內(nèi)要利用這些束縛在頁(yè)巖中的資源是困難的,,除非在開(kāi)采技術(shù)上獲得顯著的進(jìn)步——包括利用強(qiáng)力計(jì)算機(jī)模擬頁(yè)巖油藏的物理性質(zhì)。
到2020年,,國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣的產(chǎn)量要由現(xiàn)在的幾乎為零提高到600億立方米,,足以達(dá)到其全部能源產(chǎn)量的6%。但是國(guó)內(nèi)要開(kāi)發(fā)這些資源會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn),。其發(fā)現(xiàn)的多數(shù)天然氣資源都位于干旱地區(qū),,而目前釋放天然氣的方法——水力壓裂,需要大量的水,。而且,,中國(guó)的地質(zhì)情況與美國(guó)不同,這使得水力壓裂更為困難,。
“中國(guó)有大量的天然氣鎖在頁(yè)巖中,�,!� 勞倫斯利福摩爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的首席能源技術(shù)專(zhuān)家胡里奧•弗里德曼說(shuō)�,!暗覀儾恢浪麄兡苌a(chǎn)多少這種天然氣,,以及要把天然氣開(kāi)采出來(lái)需要什么必要條件;我們也不知道生產(chǎn)的成本有多高,�,!�
新的壓裂技術(shù)會(huì)有所幫助,例如,,美國(guó)一些干旱的頁(yè)巖氣產(chǎn)地,,例如得克薩斯州某些地區(qū),正在開(kāi)發(fā)可以減少用水量的方法,。新型水處理方法則使得更多的水可以循環(huán)利用,。麻省理工的土木與環(huán)境工程教授弗朗茨-約瑟夫•烏爾姆說(shuō),未來(lái),,可以“像滾珠軸承”一樣流動(dòng)的極細(xì)顆粒可能在很大程度上取代目前使用的水,。只需附加少量的液體,,這些顆粒就可以在壓力作用下泵入頁(yè)巖礦床中,來(lái)壓裂頁(yè)巖,。
處理地質(zhì)情況上的差異可能需要對(duì)每個(gè)建造的具體特點(diǎn)有更深入的理解——例如溫度,、壓強(qiáng)、礦物成分,、以及有機(jī)物質(zhì)與巖石相互作用的方式�,!爱�(dāng)談?wù)摵瑲忭?yè)巖時(shí),,每個(gè)地區(qū)都是完全不同的。每處天然氣取決于其地質(zhì)史,,都有其自身的特點(diǎn),,”烏爾姆說(shuō),。例如,,與美國(guó)多數(shù)地區(qū)相比,國(guó)內(nèi)的頁(yè)巖所含的粘土往往要多很多,,而在壓力作用下粘土更容易變形而不是破裂,。國(guó)內(nèi)一些頁(yè)巖礦藏中的粘土含量或許少到可以簡(jiǎn)單地通過(guò)增加水壓讓巖石破碎。而在這樣的方法無(wú)效的地方,,可能就需要新的技術(shù)了,。烏爾姆正在開(kāi)發(fā)能夠根據(jù)礦床中不同礦物和有機(jī)物質(zhì)間的相互作用來(lái)預(yù)測(cè)頁(yè)巖特性的計(jì)算機(jī)模擬方法,。這種模擬表明,向建造中注入溶劑令作用類(lèi)似膠水的特定有機(jī)物質(zhì)溶解,,可以減少壓裂所需的壓強(qiáng),,烏爾姆說(shuō)。但這個(gè)選擇應(yīng)是最后的手段,,因?yàn)闉榛瘜W(xué)物可能存在危險(xiǎn),,他指出。
烏爾姆的模擬也提出了一些改進(jìn)頁(yè)巖氣開(kāi)采效率的可能較為簡(jiǎn)單的方法,。計(jì)算機(jī)模擬通過(guò)對(duì)頁(yè)巖氣礦藏中礦物組成和有機(jī)物組成的差異進(jìn)行建模,,可以讓天然氣公司更好地判斷一處頁(yè)巖礦藏中應(yīng)在哪進(jìn)行壓裂。注入二氧化碳或像加拿大開(kāi)采油砂那樣用蒸汽加熱建造,,也能有所幫助,。
但是即使這些技術(shù)被證明是成功的,頁(yè)巖氣的生產(chǎn)和使用也不大可能給中國(guó)的溫室氣體排放帶來(lái)巨大的影響,,至少在接下來(lái)的幾年中不能,,弗里德曼說(shuō)。中國(guó)缺乏管線設(shè)施來(lái)把天然氣從多數(shù)頁(yè)巖氣所在的中國(guó)西部輸送到東部的人口中心,,在電廠中燃燒取代煤炭,。取而代之這些天然氣更可能首先用于化工生產(chǎn)。弗里德曼估計(jì)即使這樣,,煤炭消耗帶來(lái)的碳排放依然可能每年減少1到1.5億噸,,因?yàn)槟壳霸谥袊?guó)煤炭也被用來(lái)制造一些化學(xué)品。但據(jù)估計(jì)中國(guó)每年要產(chǎn)生超過(guò)90億噸的溫室氣體,,而且這個(gè)數(shù)字預(yù)計(jì)還會(huì)穩(wěn)步增長(zhǎng),。
“如果中國(guó)的頁(yè)巖氣產(chǎn)量增加,就會(huì)抵消掉一部分煤,。但這不是(解決)氣候(變化)的靈丹妙藥,。”他說(shuō),。
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