文 /凱文·布利斯（Kevin Bullis）

在美國，儲量巨大的頁巖氣資源的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)給該國的能源使用帶來了巨大的影響：頁巖氣促使美國由煤炭向天然氣轉(zhuǎn)變并幫助減少溫室氣體的排放。據(jù)估計，中國擁有更多的頁巖氣。但中國要利用這些束縛在頁巖中的資源是困難的，除非在開采技術(shù)上獲得顯著的進步——包括利用強力計算機模擬頁巖油藏的物理性質(zhì)。

中國定下了宏偉的目標：到2020年，頁巖氣的產(chǎn)量要由現(xiàn)在的幾乎為零提高到600億立方米，足以達到其全部能源產(chǎn)量的6%。但是中國要開發(fā)這些資源會面臨諸多挑戰(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，中國的地質(zhì)情況與美國不同，這使得水力壓裂更為困難。

“中國有大量的天然氣鎖在頁巖中?！?勞倫斯利福摩爾國家實驗室的首席能源技術(shù)專家胡里奧·弗里德曼說。“但我們不知道他們能生產(chǎn)多少天然氣，以及需要什么條件才能把天然氣開采出來；我們也不知道頁巖氣的生產(chǎn)成本有多高?！?/p>

新的壓裂技術(shù)會有所幫助。例如，美國一些干旱的頁巖氣產(chǎn)地正在開發(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。麻省理工學院土木與環(huán)境工程教授弗朗茨-約瑟夫·烏爾姆表示，在未來，可以“像滾珠軸承”一樣流動的極細顆?？梢源蠓热〈壳笆褂玫乃?。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巖礦床中，從而壓裂頁巖。

要想處理地質(zhì)情況上的差異，就需要對每個開采地的具體結(jié)構(gòu)特點有更深入的理解——例如溫度壓強、礦物成分以及有機物質(zhì)與巖石相互作用的方式?！爱斦?wù)摵瑲忭搸r時，每個地區(qū)都完全不同。天然氣的性質(zhì)取決于其地質(zhì)史，都有其自身的特點，”烏爾姆說。例如，與美國多數(shù)地區(qū)相比，中國的頁巖所含的黏土往往要多很多，而在壓力作用下黏土更容易變形而不是破裂。中國一些頁巖礦藏中的黏土含量或許少到可以簡單地通過增加水壓讓巖石破碎。而在無法用這種開采方法的地方，可能就需要新的技術(shù)了。

烏爾姆正在開發(fā)能夠根據(jù)礦床中不同礦物和有機物質(zhì)間的相互作用來預測頁巖特性的計算機模擬方法。這種模擬表明，開采口中注入溶劑，溶解類似膠水的特定有機物，就可以減少壓裂所需的壓強。但這個選擇應(yīng)是最后的手段，因為化學物可能存在危險，烏爾姆補充說。

烏爾姆的模擬也提出了一些改進頁巖氣開采效率的較簡方法。計算機可以對頁巖氣礦藏中礦物組成和有機物組成的差異進行建模，然后讓天然氣公司更好地判斷應(yīng)該在頁巖礦藏中的什么地方進行壓裂。注入二氧化碳或像加拿大開采油砂那樣用蒸汽加熱開采結(jié)構(gòu)，也能有所幫助。

但即使這些技術(shù)被證明是成功的，弗里德曼說，頁巖氣的生產(chǎn)和使用也不大可能給中國的溫室氣體排放帶來巨大的影響，至少在接下來的幾年中不能。中國缺乏管線設(shè)施來把天然氣從多數(shù)頁巖氣所在的中國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，即使這樣，煤炭消耗帶來的碳排放依然可能每年減少1到1.5億噸，因為目前在中國煤炭也被用來制造一些化學品。但據(jù)估計中國每年要產(chǎn)生超過90億噸的溫室氣體，而且這個數(shù)字預計還會穩(wěn)步增長。

“如果中國的頁巖氣產(chǎn)量增加，就會抵消掉一部分煤。但這不是（解決）氣候（變化）的靈丹妙藥?！彼f。