壓裂廢水如何處理？油氣企業紛紛制定水資源戰略
美國波士頓的一家咨詢公司Lux Research最近發布了一項報告。這份題為《壓裂廢水處理市場的得與失》的報告顯示，由于美國之外的其他國家也開始開發頁巖氣，隨著水力壓裂法在頁巖氣領域的規模應用，預計2020年全球水處理市場規模將達到90億美元。而市場擴張會進一步推動科技創新，促使業界尋找水處理和循環利用的新途徑。不過水處理領域的競爭已經非常激烈，準入門檻也因此被大大提高。
據了解，采用水力壓裂，頁巖氣單井需要消耗105萬－588萬加侖的水量，并且廢水中的有毒鹽水濃度是海水濃度的6倍。Lux Research分析師布倫特·吉爾指出，水力壓裂遍地開花讓企業嗅到了廢水處理產業的巨大商機，不少企業爭先恐后地涌入市場，希望分得廢水處理這塊蛋糕。
“水力壓裂給水處理帶來巨大挑戰：頁巖氣井中回收的廢水含有碳氫化合物、重金屬、污垢以及化學鹽分，被外界普遍認為是最難處理的一類工業污水。”吉爾表示，盡管市場空間大，有實力承接業務的企業卻屈指可數，多數企業只是看熱鬧。“但幾乎每一家我們了解的新公司都對壓裂廢水侃侃而談，這些公司根本達不到技術要求，可想而知最后肯定得碰壁。”
Lux Research依據技術水平和盈利能力，將行業領域的不同公司進行排名，GasFrac公司被認為擁有較強實力。在壓裂過程中，GasFrac并沒有按照行業慣例，向頁巖氣井注入高壓水流，而是代之以高壓丙烷。Lux Research評估認為，此舉有可能一舉改變頁巖氣行業的游戲規則。
GasFrac從美國雪佛龍石油公司（Chevron）獲得了該技術的認證，目前殼牌、赫斯基（Husky）和雪佛龍等英美油氣生產商均在對此技術進行應用測試。在Lux Research的報告中，GasFrac被描述成一家擁有300名員工，經營收入3億美元，現金流達5000萬美元的優秀企業。Lux Research稱， GasFrac 擁有很強的競爭優勢，足以藐視行業內的其他同行。而Ecosphere和AquaMost兩家公司則是廢水氧化處理技術領域的領頭羊。其中Ecosphere的技術水平和盈利能力都獲得很高的評價。AquaMost雖成立沒多久，使用催化紫外線對廢水進行氧化處理，不但能達到大部分處理要求，而且還能脫掉金屬，因此也是一家有潛力的公司。
另外在Lux Research的榜單中還有一家叫WaterTectonics的企業 ，采用高能電凝技術，能脫去廢水中的重金屬、生物質和碳氫化合物，但對化學鹽分不起作用。在實際運用中具有地理位置上的局限性，那些地層中含鹽量本來就高的地區將不能使用這種技術。按道理，這樣的企業競爭優勢有限，但由于與知名油服企業哈利伯頓公司建立有長期的合同合作關系，WaterTectonics也進入了Lux Research關注的視野。
Ecosphere想出妙招
廢水處理不使用化學藥劑
佛羅里達的Ecosphere是一家提供多種水務工程、技術認證和環境服務的公司。2008年隨著美國國內頁巖油氣的大規模開采，這家公司看到了廢水氧化處理技術廣闊的市場前景。Ecosphere首席執行官查爾斯·威尼克透露，當時油氣領域類似的技術幾乎沒有，準入門檻非常之低，他立即拍板，決定搶占這片空白的市場。
隨著Marcellus頁巖和其他頁巖構造的陸續開發，美國油氣行業的用水需求出現爆發式增長。由于頁巖氣開采中主要使用水力壓裂法，政府機構、環保組織和頁巖氣項目所在地的民眾都開始擔心水力壓裂過程中水和化學藥劑的使用會給環境造成破壞，甚至對飲用水造成污染。
通常，在壓裂液被注入井筒之前，需要使用殺菌劑對壓裂液進行消毒。這個除菌過程主要是為了預防細菌腐蝕井架，破壞井架的穩定性。Ecosphere與眾不同的地方在于，不用化學藥劑，而是使用以臭氧為主的系統，用臭氧破壞細胞壁，從而殺滅細菌。氧化處理過程分為4道工序，但對于操作者而言并不復雜，因為所有工序都是靠機器自動完成的，機器平均每分鐘可處理3360加侖的水。臭氧處理技術最高每分鐘可處理5040加侖的水，但也可以根據油氣公司的具體要求，提高或者降低處理速率，以滿足不同的環境要求。
威尼克表示，自2008年以來，這項用于石油和天然氣井的臭氧處理技術已經處理了超過10億加侖的水。單臺機器每分鐘處理的水量是固定的，目前Ecosphere擁有33臺這樣的機器，分布在美國各個使用水力壓裂的油田和氣田。
有分析人士指出，無論從成本還是從環保考慮，水資源的循環利用都是油氣工業發展的未來趨勢。油氣企業將不得不想方設法提高現有水源的循環利用率，而減少對淡水的依賴。要想對廢水進行循環利用，就必須去除廢水中的細菌、重金屬等雜質。業內人士透露，大約3－4年前，絕大多數的頁巖油氣項目使用的都是直接取自江河湖泊中的淡水，因為淡水污染小，含雜質量低。
除了成本和環境方面的優勢，臭氧處理技術還省去了能源企業運輸和儲存化學試劑的必要以及減少碳排，而之前，車輛因大規模運輸化學藥劑頻繁進出油氣田被認為會干擾采掘現場的作業。臭氧處理技術一方面降低了企業淡水的消費成本，另一方面降低了廢水循環利用的處理成本。據介紹，Ecosphere甚至有客戶反饋稱，廢水處理成本因采用臭氧技術下降了90％。
循環使用臭氧處理過的壓裂廢水甚至能降低注水完井的頻次。有研究指出，注水完井這一過程極有可能造成淺層斷層的巖石滑動，從而引發地震。
Ecosphere的客戶中除了西南能源和新田石油這樣的大型獨立石油企業，還有不少中小石油公司。西南能源在今年3月發布聲明，指定Ecosphere為公司唯一的水處理服務商，公司在蒙大拿州巴肯頁巖的作業將全部使用臭氧技術。
2008年，Ecosphere剛開始研究臭氧處理技術的時候，主要針對陸上頁油氣開采。近年來隨著技術成熟和公司業務的擴張，這項技術同樣被認為適用于海洋油氣。
缺水成油氣工業噩夢
企業將水戰略納入考量范圍
在美國，采用水力壓裂法的頁巖油氣是耗水最多的行業之一。德勤會計事務所最近發布的題為《沒有水資源，就沒有能源；沒有能源，也就沒有水資源》的報告稱，油氣公司已經開始把水的成本算到盈利模式里面。報告執筆人史丹尼斯洛指出，早在頁巖油氣開發潮到來之前，水資源的供求就出現了問題，只是直到最近，外界才關注這個問題，才想起來把水和社會以及商業模式聯系起來。高漲的水費促使企業技術創新，通過優化水資源管理、加強水處理、儲運等措施提高水資源利用率。
“一種資源對另一種資源形成制約，供需關系的矛盾能給任何一個國家或者任何一個企業帶來巨大風險。”史丹尼斯洛指出，“絕大多數公司都會制定人力資源戰略、營銷戰略、風險管理機制等，但鮮有人會想到設計能源戰略和水資源戰略，至于想到能源與水戰略一體化的企業更是寥寥無幾。”
然而實際上，人類對能源和淡水的爭奪越來越激烈。據美國能源信息署統計，2008－2035年世界能源需求將上漲53％，但許多國家抽取地下水的速度快于水源自我補給的速度。隨著世界人口持續增加，上述趨勢將越來越明顯。預計2010－2025年，世界人口將增長10億，其中在新興國家約有3億人跨入中產階級，隨之造成更大的水資源需求。到2030年，全球將有2/3的人口將生活在高度缺水的地區，水資源供應和需求之間的落差最高可達40％。此外全球氣候變化也會對能源與水的微妙關系產生影響。
“普通民眾總是天真地認為，水供應不足的時候，總能設法獲取其他水源。”史丹尼斯洛認為，“事實上清潔和可用的水資源數量是恒定的，需求卻在無窮無盡地增長。”
水資源短缺已經對南非這樣的新興經濟體造成了傷害，即便美國也因為異常氣候面臨缺水的困擾。去年油氣井林立的德克薩斯州發生大旱，在此掘金的能源企業已經感受到了威脅。
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