水力压裂

水力压裂，也拼作在跟踪或裂缝分析,也被称为水下钻探,全额水力压裂,在天然气和石油生产，注入流体在高压力进入地下的岩层才能打开裂缝允许被困住气体或原油井口:通过管道流到地面的井口与改进的水平钻穿选定岩层的技术相结合，水力压裂法已经在美国发现了大量的天然气矿床美国和其他地方。与此同时，这种做法的迅速兴起，往往发生在没有密集石油和天然气钻探历史的地区，引发了人们对其经济和环境后果的担忧。

新技术的兴起

的技术自20世纪40年代以来，水力压裂法一直在使用汽油和原油被注入到美国中部和南部表现不佳的气井和油井中，目的是提高它们的流量。在接下来的几十年里，技术得到了改进，比如治疗水成为首选压裂介质，并进行细分级沙子或合成采用材料作为支撑剂来保持裂缝的张开。然而，水力压裂直到20世纪90年代才进入现代阶段，当时新型导向装置的使用钻钻头马达和电子遥测设备使作业者能够高精度地指导钻孔和监测压裂过程。不久之后，由于高原油价格和禁止燃烧石油和天然气的环境法规，一个有利于天然气的市场开始形成煤炭．为了应对这些情况，开发商开始开发所谓的非常规气藏——以前没有被开发的岩层，因为在旧的生产方法下，它们释放其中含有的气体太慢或数量太少，无法盈利。

来自非常规矿床的天然气包括煤层甲烷(瓦斯位于煤层的节理和裂缝中)、“致密气”(瓦斯锁成相对不透水砂岩或石灰石地层)和页岩气(天然气并入密集的微孔页岩)．水力压裂法已经被用于回收所有这些类型的天然气，但它在回收中得到了最显著的应用页岩气．

水平钻井

大多数页岩气都是在地表下数百米或数千米的广泛煤层中发现的。这些接缝可以通过传统的垂直方式进入钻井，但最有效的方法通常是水平钻井．在这种技术中，钻井以传统的方式开始，通常在6 - 15米(20 - 50英尺)深的先导井中进行预测。这是内衬钢管约40至50厘米(16至20英寸)直径，称为导体套管，用水泥固定到位。从那里，钻孔直接向下钻，穿过许多岩层，其中可能包括受污染的淡水蓄水层用于私人井或市政井水的供应．钻孔的这一部分是用一根被称为表层套管。根据生产需要或环境法规，另一种管道，称为中间套管，可在表层套管内部进行胶结。

在预定的“开球点”(在某些情况下高于页岩在地层(其他情况下在地层内)，安装导向钻头，将井眼转向水平方向。从那里开始，钻探继续在页岩中进行，有时再深入1000米或更远。当这个横向钻井的一部分，整个钻孔是由另一种管道内衬，称为生产套管。在许多作业中，一个地面点(或“垫块”)可以钻多口井，或者一个井眼可以辐射出多个横向段。

压裂

一旦钻井和套管完成，生产套管将被射孔工具发射一系列小型，有针对性的爆炸电荷穿过管壁。在地面拆除钻机，开始水力压裂过程。通常情况下，一队油罐车和几辆拖车一起聚集在停机坪上液压泵，搅拌机，化学品储存罐，装有电子设备的独立控制车辆或拖车，以及其他设备。

数量淡水用水力压裂法开采一口页岩气井的方法差别很大，这取决于井的大小和释放天然气所需的压裂量:行业和监管部门提供的数据大约在750万到2000万升(200万到500万加仑)之间——大致相当于3到8个奥林匹克标准游泳池的水量。环保组织认为，在水力压裂技术可能急剧发展的新地区，例如消费可能代表着对该地区淡水的不可持续使用。对此，页岩气行业坚称，页岩气压裂每热单位消耗的水比煤炭甚至常规石油生产更少。水的来源是由市场和法规决定的。这些水是从市政供水系统中购买的，从当地的河流或溪流中抽取，从以前的水力压裂作业中重复利用。有时是直接用管道输送到垫层，通常是储存在钢罐中或从地下挖出来的浅池塘里，用塑料衬里。

使用淡水，混合液体和支撑剂，其中包括约90%的水，不到10%的沙子和0.5 - 2%的化学添加剂;后者包括胶凝剂、井眼清洗酸、防腐蚀稳定剂和石油基减摩剂，所有这些结合在一起，就能产生适合特定作业的“滑溜水”。这些压裂液的精确配方是公司严格保密的机密，但化学物质的类型并不清楚化合物受雇者通常是众所周知的。

在一系列密切监测的作业中，流体在巨大的压力下被泵入井筒，并通过生产套管的射孔，这种压力足以扩大并打开页岩中现有的微小裂缝。压裂完成后，将生产油管插入井中。从破裂岩石中释放出来的气体进入油管，流到地面，在地面上，压裂设备被井口的一个称为“圣诞树”的阀门网络所取代。压裂液与天然气一起返回，在某些情况下，还会从页岩地层中返回盐水。这些液体被分流到沉淀池或沉淀池中进一步处理治疗和处置。一个完工的生产现场最终可能会拆除之前所有的机械和结构，只剩下圣诞树(或多棵)、天然气管道连接、储存冷凝液体的罐以及支持和维护设备。未使用的沉淀池被填满。

环境问题

监管

环境上述问题引起了人们对水力压裂实践的越来越多的关注，特别是随着水力压裂的使用越来越广泛，并且已经超越了石油和天然气勘探的领域。没有什么地方比在马塞勒斯页岩,一个巨大的丰富的页岩气主要分布在宾夕法尼亚州，但也向东北部延伸纽约西南方向俄亥俄州和西维吉尼亚州一个被风景所覆盖的地区阿利根尼山脉早在21世纪初水力压裂技术进入该地区之前，消费者和环保运动就已经根深蒂固。使用保存的记录宾西法尼亚环境保护部美国环保组织发现，从2008年1月到2010年8月，该州的天然气钻井工人被指违反环境法规超过1,600次。2011年7月，纽约环境保护部(DEC)引用了对淡水使用和废水处理的担忧，发布了一份报告，建议在提供饮用水的水域内禁止任何水平钻井和大容量水力压裂纽约市和锡拉丘兹．DEC还建议不允许在任何主要淡水含水层的指定距离内进行钻探，并严格规范用于钻探和压裂的水的购买和抽取。2014年纽约政府。安德鲁·库莫宣布在全州范围内禁止水力压裂法纽约第一个有石油储量的州禁止了这种做法。在纽约北部加拿大的魁北克国土安全部环境呼吁停止在尤蒂卡页岩的所有水力压裂作业圣劳伦斯河，等待进一步调查对环境和人口的风险。

在法国的试验钻页岩形成于风景如画的东南部和人口稠密的北部周围巴黎引起了环保组织的强烈反应，政府被迫将这个问题付诸投票议会．2011年6月法国成为世界上第一个禁止通过水力压裂法勘探和开采天然气和石油的国家。

与此同时，在美国，页岩气的开采是联邦政府的核心能源在政策方面，关于水力压裂法的辩论有可能在亲工业阵营和环保阵营之间变得两极化，双方都用自己的研究来支持自己的观点，这是不可调和的。为了朝着一个方向努力共识基于客观、可验证的数据，国会在2010年指示美国环境保护署研究“水力压裂对饮用水和地下水的任何潜在影响”。第二年，环保署决定对全国各地的七个特定井场进行案例研究德州来宾西法尼亚来北达科他．2016年发布的最终报告发现，水力压裂中的各种活动水循环在某些情况下会影响饮用水资源。它还承认，缺乏添加到压裂水中的化学物质的毒性数据是研究的一个重大限制评估对饮用水的严重影响。