引言

近年來，頁巖氣資源開采飛速發展，全球能源市場發生巨大改變。開采頁巖氣主要運用水力壓裂技術，此技術需要大量水資源。很少有文獻分析北美頁巖氣發展如何對水資源可利用量產生影響，對全球范圍的研究更是少之又少。世界資源研究所(World Resources Institute, WRI)利用Aqueduct Water Risk Atlas的數據信息，首次對全球和各個國家頁巖氣區塊的水資源可利用量進行研究，填補了這片空白。

WRI研究報告的側重點不在于評估石油和天然氣行業在水資源管理方面的表現，而是在于利用Aqueduct Water Risk Atlas數據庫促進全球各地政府、企業、社會的交流，全面認知水資源可利用量，可持續開采頁巖氣資源。WRI報告結果公布在一個互動網絡平臺，并且保持實時更新。(http://www.wri.org/resources/maps/water-for-shale)

頁巖氣開發與水資源

頁巖儲層具有空隙度小、低滲透率的特點，因此頁巖氣開采多采用水力壓裂技術。水力壓裂原理是在高壓下向地層注入含有各種添加劑成分的壓裂液，使儲層裂縫擴大，并且依靠支撐劑使裂縫在壓裂液返回后不會封閉，從而提高儲層的滲透率，以達到增加頁巖氣產量的目的。水力壓裂技術需要大量水資源，所以在評估一個區域頁巖氣開發可行性時，應重點考慮水資源可利用量和與此相關的商業風險。

雖然美國頁巖氣開采用水量只占全國用水量的1%，但是就頁巖氣開采集中地區而言，26%的地區正經歷嚴峻的用水危機。例如，在美國德州約翰遜縣2008年頁巖氣開采用水量占總用水量的三分之一。因此，盡管全國范圍內用于頁巖氣開采的水量低于其他用水量，但是在局部地區頁巖氣開采用水與其他用水相競爭。

在水資源匱乏的地區，頁巖氣開發過程中的大量取水將加劇水資源消耗，破壞環境，以及影響其他正常用水。這些外部因素都將導致石油和天然氣企業面臨商業風險，包括財務風險、信譽風險和監管風險。財務風險通常由于昂貴的水運輸費用導致：一家紐約能源公司頁巖氣井每口平均用水花費90萬美元，其中極大部分來源于運輸費用。信譽風險指嚴峻用水危機和其他環境影響導致民眾反對開展頁巖氣項目。監管風險指政府顧及到水資源消耗和環境惡化限制甚至禁止頁巖氣開采。例如南非的社會團體曾反對殼牌公司在半荒漠地區開采頁巖氣，當地政府因此臨時禁止殼牌公司的水力壓裂取水。這些風險短期甚至長期影響頁巖氣開發，阻礙公司業務和損害公司利益。

評估水資源可利用量和商業風險

能源企業在選擇供頁巖氣開發的淡水資源時需要了解當地、區域的淡水資源情況。全球石油和天然氣產業環境和社會事務聯盟（IPIECA）提出選擇石油和天然氣開采用水水源地“六步法”。第一步，與利益相關者和立法監管部門合作；第二步，了解當前和未來項目用水要求；第三步，在項目所在地選擇水源；第四步，評估水質、水量狀況；第五步，分析影響、風險、不確定性；第六步，確定最終水源。

WRI研究報告提出七個定量指標來評估水資源可利用量，并以此分析全球范圍內主要頁巖氣區塊的商業風險。七個定量指標是：地表取水基線，季節變化，干旱程度，地下水取水補給比，主要用水戶，人口密度，鉆井深度。研究者利用地理信息分析軟件ArcGIS將這些數據在地圖中可視化，綜合處理這些數據從而反映全球不同區域的水資源可利用量和開發頁巖氣所面臨商業風險（財務風險、信譽風險和監管風險）。

研究結果

研究結果表明，全球近4億人口生活在頁巖氣區塊，38％的頁巖氣資源位于用水緊張或者干旱的地區，例如中國、墨西哥、南非等國家。水資源可利用量主要由兩個因素影響：區域的干旱程度和區域總用水量。在干旱地區，頁巖氣開發難點在于找到充足水資源；而在用水緊張地區，頁巖氣開發面臨與其他用水戶爭奪水資源的問題。因此，掌握全球水資源數據，合理選擇頁巖氣開發區域，才能可持續開采頁巖氣資源、減少環境影響和商業風險。

根據美國能源署提供的各國可開采頁巖氣儲存量，現有開采和生產力度，未來開發的可能性，以及綜合工業、學術、非政府組織各界人士的建議，WRI選擇11個國家進行深度分析。中國位列其中，其余國家有阿爾及利亞、阿根廷、澳大利亞、加拿大、墨西哥、波蘭、沙特阿拉伯、南非、英國和美國。

中國是全球最大的能源生產國，同時也是最大的能源消費國。據國際能源機構預測，中國2035年能源需求將增長60%，天然氣開采量提高400%。美國能源署表示中國擁有全球最豐富的頁巖氣資源。加之頁巖氣有利于減少溫室氣體和粉塵排放，中國政府支持開采頁巖氣以替代進口天然氣和煤炭。過去幾年中，在四川盆地和塔里木盆地已有近一百口頁巖氣井。自從2012年9月起，中國政府鼓勵海外企業以招標方式參與國內頁巖氣開發，提供技術支持和經驗指導。超過60%頁巖氣資源位于干旱或用水緊張地區，除塔里木和準葛爾盆地以外的大多數頁巖氣區域位于人口高度密集的地方。種種限制性因素使中國頁巖氣開采頗具難度。

結論與建議

全球和國家評估結果表明頁巖氣區塊的水文條件具有時空變化大的特點。頁巖氣開采過程中需要的水資源是不可預期的，取決于地質條件和頁巖氣井的自身特點。因此，基于現有的環境影響、成本、技術、工藝經驗所估計出的用水量不一定適用于新的頁巖底層。此不確定性增加了開發新頁巖區塊的商業風險。

頁巖氣開發中需要大量水資源，對當地水資源產生巨大影響。在40%頁巖氣區塊中，農業灌溉是主要用水大戶。頁巖氣的大規模開采將導致工業和農業“爭水”的問題。公眾擔憂開采對淡水資源水質和水量產生負面影響，這將進一步阻礙企業獲得民眾支持并將導致國家政策的變化。

基于以上分析結果，關于如何進行未來頁巖氣開發中淡水資源的評估和可持續管理，WRI對企業、政府和其他相關組織提出建議：

1. 企業在政府協助下展開水資源風險評估，全面了解當地水資源，降低商業風險。

2. 企業提高透明度，與地方監管機構、其他企業、非營利組織和民眾合作減少不確定性。

3. 企業積極參與政府的水資源政策制定，共同保護水資源，減少監管風險和信譽風險。

4. 企業減少淡水資源使用量，配合水資源管理部門的工作。

文章來源：世界資源研究所(WRI)，原作者Paul Reig, Tianyi Luo,and Jonathan N. Proctor

文章編譯：趙熠，河海大學環境工程本科畢業，現碩士就讀于卡內基梅隆大學環境工程專業。

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