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页岩气的潜在影响是什么?


在提高能源安全和英国页岩气体开发的其他潜在利益之间存在紧张,以及页岩气对低碳经济的环境风险和可能的不利影响。在这个早期的发展阶段,很难预测这些影响会影响英国的程度。

温室气体的新兴市场探险任务

当燃烧天然气时,每单位能源释放的二氧化碳(CO2)排放量低于任何其他化石燃料(见表)。因此,假设天然气的生命周期排放量低于石油或煤炭,当天然气作为煤或石油的替代能源用于供热和发电时,它有助于减少二氧化碳的排放。资料来源:潜在的温室气体排放与页岩气提取和使用,Mackay和Stone,2013年9月

在2008年至2013年期间,美国电力发电的二氧化碳排放量下降321亿吨(减少13.5%),部分原因是燃料的变化。所谓的“Shale Gas Boom”于2008年起飞,推动了美国天然气价格。随后,从燃气发电厂的发电份额增加了燃煤发电厂的牺牲品。资料来源:《月度能源评论》,美国能源情报署,2014年7月

这种价格驱动的燃料转换不太可能在英国发生(见第10页)。然而,英国2008年气候变化法案承诺,到2050年,英国温室气体排放量将比1990年的水平至少减少80%。为了实现这些气候目标,英国可能会在政策驱动下进行燃料转换,然后在本世纪30年代之前减少化石燃料的使用,或者广泛使用碳捕获和储存技术。因此,天然气可用于向低碳发电的过渡或取暖;然而,页岩气对英国气候目标的影响程度还有待确定。来源:英国的全球气体挑战,UKERC,2014年11月;会议碳预算 - 2014年议会,CCC,2014年7月的进度报告




资料来源:英国能源统计文摘(DUKES) 2013

供应安全

能源供应安全是许多国家面临的问题。英国的情况是页岩气如何帮助解决供应安全挑战的一个例子。

英国目前正面临着国内常规天然气储备的下降和相应的生产下降。自2000年以来,英国大陆架(UKCS)的天然气生产的天然气平均每年平均下降了9.2%(见下图)。

从那时起,液化天然气(LNG)和管道气体进口一直在增加,到2019年,预计他们将占英国供气的69%。2012年,占用的大约65%的消耗量是进口的。

任何本土能源都有潜力提高英国能源的自给自足,同时也增加供应的多样性。英国国内的页岩气产量可能有助于实现这两个目标。

这也可能对供应安全的经济方面产生影响,例如最小化燃料的进口付款。






能源与气候变化部的来源:


天然气价格和对制造业的潜在影响

下图显示了1998年以来天然气和石油价格的变化。自上世纪90年代末以来,全球价格已出现分化。这是由许多不同的因素造成的。例如,日本LNG价格高是因为依赖进口天然气。北美天然气价格低与出口能力低和本土供应高密切相关。

英国和欧洲拥有较高的进出口能力,使得整个欧洲的价格相似。这种交易能力限制了英国不同于欧洲其他国家定价的能力。由于这个原因,英国额外的天然气产量可能只会对这些国际设定的天然气价格产生温和的影响。此外,全球对天然气的需求预计将增加,这可能进一步限制英国天然气价格的任何下调。

在这个阶段,我们对英国页岩气资源的了解还不够,无法明确界定它们对整个经济的影响。例如,天然气的化学成分对石化原料和使用它们的工业很重要。

乙烯是石化产品可能受到页岩气生产影响的一个例子。乙烯是一种基本化学物质,用于成千上万的日常产品,如塑料袋、牛奶盒、绝缘材料、防冻剂、玩具和汽车零部件。乙烯可以通过不同的化学过程从原油或天然气中提炼出来。正确组成的天然气是比其他烃类原料更有效的乙烯生产原料;因此,增加供应可以降低乙烯生产成本。到目前为止,英国页岩气的成分还不清楚,因此对乙烯生产和制造业其他领域的潜在影响也不确定。





资料来源:2014年6月《BP世界能源统计评论》


创造就业机会

英国页岩气勘探和生产阶段可能会创造就业机会。潜在就业岗位的数量会因几个因素而变化,因此现阶段的数字还不确定。

根据DECC的一份报告,在第一年,创造的全职同等职位(包括直接和间接工作人员)的数量将在1,100至4,200之间,在六或七年后达到2,600至32,000之间的峰值。其他估计则认为峰值超过6.4万。预计在接下来的几年中,这一比例将逐渐下降。

很难预测这些工作中有多少来自当地社区。在英国钻井的第一个液压骨折页岩气井,位于兰开夏郡的前大厅,从其当地社区采购大约15%的劳动力。但是,这不能被认为是所有社区的一致。资料来源:DECC,进一步陆上油气许可战略环境评估2014年,安永为UKOOG准备开采英国页岩气

在美国,2010年约有60万人受雇于页岩气行业。预计到2020年,这一数字将上升到180万。资料来源:《美国天然气革命:对就业和经济增长的意义》,IHS, 2014

经济因素

页岩气体行业有可能为英国产生大量的税收收入。根据一个独立的研究,鲍兰盆地的页岩气体开发可能会在2020年的每年税收收入中产生多达5.8亿英镑。资料来源:潜在的弓兰页岩气体开发 - 经济和财政影响,德勤,2013年

在美国,2010年页岩气对国民生产总值(GDP)的贡献约为760亿美元,预计到2035年将上升至2310亿美元。在未来的25年里,该行业预计将在联邦、州和地方税收和特许权使用费收入中产生超过9300亿美元。这些收入将由天然气生产商、他们的员工、供应链和其他附属公司产生。来源:《美国页岩气对经济和就业的贡献》,IHS, 2011, IHS, 2011

英国政府提议,地方当局应该从页岩气项目中获得很大一部分营业税。政府的目标是,在勘探阶段,运营商将为每个压裂井场提供至少10万英镑的收益,不低于当地政府总收入的1%。



诱发地震

在水力压裂作业中,通常会发生小震级地震。除了少数几个例外,它们太小了,感觉不到,而且没有一个大到足以在地表造成结构破坏。资料来源:美国地质调查局


资料来源:能源研金博宝188com官网究所,2014年

兰开夏的第一个液压压裂操作诱导了许多小震颤(顶部局部幅度值为1.5和2.3 - 来源:BGS),但没有报道表面损坏。煤矿,石油和天然气场消耗期间发生类似的幅度震颤,填充大水库和深层地热能项目。

在水力压裂作业期间,英国预计还会发生更多的小地震事件。为了准确控制这种诱发地震活动,DECC计划要求作业者:

-对地震风险进行事先审查,并提交一份计划,说明如何解决这一问题。

-监测水力压裂前后的地震活动。

-实施“交通灯”系统,以识别异常地震活动,需要重新评估或停止操作。



后勤

网站流量

在勘探和生产阶段期间,车辆运动的数量可能是显着的。这部分取决于每个井垫的井数。估计显示在表中:




改编自:进一步陆上油气许可的战略环境评估,DECC

相比之下,英国一家小型超市每天大约收到3 - 6份快递,而一家大型超市每天可能收到4 - 20份快递,这取决于一系列因素。


管道网络

从页岩中开采的天然气需要从井台运输到管道网络。在英国,天然气进入国家输送系统和配电网的现有网络安排将适用。

如果页岩气成为英国天然气供应的重要贡献,国家电网认为这需要考虑到未来的网络投资。资料来源:《页岩气和石油对英国能源政策的经济影响》,英国上议院,2013年10月

表中的车辆移动编号包括运送水到现场所需的水车数量。代替卡车,管道也可以用来将水输送到钻井地点。这减少了所需的卡车行程,但可能会影响成本。



健康和安全

每个井场的主要危险是,由于井的结构失效,烃类气体可能会不受控制地释放出来,然后到达火源,导致火灾或爆炸。

风险水平因如何释放和地质条件而多快,容易易于释放。在存在井的完整性的情况下,还有可能性的压裂液或产生的水被释放到周围的岩石地层或表面上,这可能对水含水层的位置具有健康或环境后果。精心设计和建造的井将有助于降低流体或气体释放到合理切实可行的风险。

对于页岩气作业,英国健康与安全执行局(HSE)的规定是,确保井的设计、建造、操作、维护和最终弃井,以确保井内流体(包括压裂液、产出气或水)的流动得到控制并留在井内。

HSE还要求公司雇佣一名独立的检查人员(独立于油井运营商的直接管理人员),对油井的设计、施工、运行和维护进行评估。从设计到最终的封堵和退役,油井检查方案和检查人员的参与将持续到油井的整个生命周期。



甲烷排放

甲烷是一种比二氧化碳更强的温室气体,但它在大气中的寿命较短(半衰期约为7年,而二氧化碳的半衰期超过100年)。国际机构对全球变暖潜势(GWP)的计算方式不同,但据估计,甲烷的GWP是二氧化碳的21到34倍。资料来源:联合国政府间气候变化专门委员会

勘探,生产,运输和最终用途的潜在甲烷排放有四个主要来源:

1.出于安全或经济原因而故意排放气体

排气可以发生在完井过程中,包括水力压裂后、压裂液返排以及设备维护作业的一部分。然而,这在英国是不被允许的,因为所有的运营商都被要求燃烧或捕获任何排放的气体。

2.逃亡的排放

这种类型的排放可能发生在管道、阀门或密封泄漏,可能是意外(例如腐蚀或物理损坏),也可能是设备设计(例如旋转密封)。

英国存在明确的指导方针来控制和尽量减少这些排放。

3.涉及限制设备破裂的事件

这些设备可能包括管道、气体处理厂、压缩机、加压罐或井隔离设备。

4.不完全燃烧

在火焰中燃烧气体的有效性根据风和其他条件的不同而不同,通常不超过98%(在启动煤气炉时也可以看到类似的效果:在稳定的火焰形成之前可能需要几秒钟)。

在英国,燃烧和燃烧系统必须得到相应的监管机构的批准。


理论上,大多数潜在的甲烷排放可以通过实施改进的全行业甲烷捕获技术来控制。这包括安全程序、应用程序和设备(例如减少排放的完井或“绿色完井”)。目前,美国的运营商正在安装这些技术。

传统的生产方法也必须管理这些潜在的排放风险。传统天然气和非常规天然气在处理、压缩和运输方面面临着共同的挑战。

在强有力的法规和高质量数据的支持下,良好的环境管理做法对于了解背景水平、设定基线和减少潜在的甲烷排放是必要的。



水资源管理

在评估页岩气开发对水资源的潜在影响时,主要考虑的方面是水资源需求、水质和废水管理。

在英国,每个井的寿命所需的水的估计值取决于页岩形成深度,地质和其他参数。这将从1.6到600万加仑(7,250m3至27,000M3)(BGS估计)。作为参考,奥运游泳池的容量约为550万加仑(2,500m3)的水。

理智的看待这个问题,对于页岩气以满足10%的英国天然气需求在未来20年(假设总天然气需求3.20 tcf或每年900亿立方米),然后264到3.52亿加仑(160万到1.2立方米)的水需要。虽然这听起来可能是一个很大的数量,但它相当于不到英格兰和威尔士每年许可抽取的水的1%的十分之一,这大约是277万加仑(126亿立方米)。因此,就全国而言,潜在的用水量很低,但如果一个大型工业发展起来,将不得不与不同的用户竞争,就可能产生地方或区域后果。资料来源:中国科学院页岩气与水研究所

与水质,特别是地下水有关的风险从三个主要来源产生:

-钻井现场化学品、柴油、返排液和其他物质的表面溢出。

-井的设计和施工质量差,随后出现故障和污染物在地下释放。

—水力压裂过程中裂缝的扩展。请注意,裂缝到达上覆淡水含水层的风险是极不可能的(资料来源:杜伦能源研究所DEI简报第902号金博宝188com官网).英国地质调查局提供了显示页岩层和含水层相对接近程度的地图。

如果处理不当,返排液可能含有对环境有害的物质。这些物质可能包括天然气和其他碳氢化合物、矿物、盐、少量自然存在的放射性物质(NORM)或重金属(如果存在于页岩地层)。

必须对这些液体进行监控、处理和适当处理,以避免表面污染并减少甲烷排放。在英国,操作人员被要求在重新使用或转移到处理厂之前,将这些液体储存在地面储罐中。处理过的水可以用于其他地方。

整个过程的水循环描述如下:






摘自:非常规天然气和水力压裂:问题简报,BP

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