压裂废水如何处理？油气企业纷纷制定水资源战略
美国波士顿的一家咨询公司Lux Research最近发布了一项报告。这份题为《压裂废水处理市场的得与失》的报告显示，由于美国之外的其他国家也开始开发页岩气，随着水力压裂法在页岩气领域的规模应用，预计2020年全球水处理市场规模将达到90亿美元。而市场扩张会进一步推动科技创新，促使业界寻找水处理和循环利用的新途径。不过水处理领域的竞争已经非常激烈，准入门槛也因此被大大提高。
据了解，采用水力压裂，页岩气单井需要消耗105万－588万加仑的水量，并且废水中的有毒盐水浓度是海水浓度的6倍。Lux Research分析师布伦特·吉尔指出，水力压裂遍地开花让企业嗅到了废水处理产业的巨大商机，不少企业争先恐后地涌入市场，希望分得废水处理这块蛋糕。
“水力压裂给水处理带来巨大挑战：页岩气井中回收的废水含有碳氢化合物、重金属、污垢以及化学盐分，被外界普遍认为是最难处理的一类工业污水。”吉尔表示，尽管市场空间大，有实力承接业务的企业却屈指可数，多数企业只是看热闹。“但几乎每一家我们了解的新公司都对压裂废水侃侃而谈，这些公司根本达不到技术要求，可想而知最后肯定得碰壁。”
Lux Research依据技术水平和盈利能力，将行业领域的不同公司进行排名，GasFrac公司被认为拥有较强实力。在压裂过程中，GasFrac并没有按照行业惯例，向页岩气井注入高压水流，而是代之以高压丙烷。Lux Research评估认为，此举有可能一举改变页岩气行业的游戏规则。
GasFrac从美国雪佛龙石油公司（Chevron）获得了该技术的认证，目前壳牌、赫斯基（Husky）和雪佛龙等英美油气生产商均在对此技术进行应用测试。在Lux Research的报告中，GasFrac被描述成一家拥有300名员工，经营收入3亿美元，现金流达5000万美元的优秀企业。Lux Research称， GasFrac 拥有很强的竞争优势，足以藐视行业内的其他同行。而Ecosphere和AquaMost两家公司则是废水氧化处理技术领域的领头羊。其中Ecosphere的技术水平和盈利能力都获得很高的评价。AquaMost虽成立没多久，使用催化紫外线对废水进行氧化处理，不但能达到大部分处理要求，而且还能脱掉金属，因此也是一家有潜力的公司。
另外在Lux Research的榜单中还有一家叫WaterTectonics的企业 ，采用高能电凝技术，能脱去废水中的重金属、生物质和碳氢化合物，但对化学盐分不起作用。在实际运用中具有地理位置上的局限性，那些地层中含盐量本来就高的地区将不能使用这种技术。按道理，这样的企业竞争优势有限，但由于与知名油服企业哈利伯顿公司建立有长期的合同合作关系，WaterTectonics也进入了Lux Research关注的视野。
Ecosphere想出妙招
废水处理不使用化学药剂
佛罗里达的Ecosphere是一家提供多种水务工程、技术认证和环境服务的公司。2008年随着美国国内页岩油气的大规模开采，这家公司看到了废水氧化处理技术广阔的市场前景。Ecosphere首席执行官查尔斯·威尼克透露，当时油气领域类似的技术几乎没有，准入门槛非常之低，他立即拍板，决定抢占这片空白的市场。
随着Marcellus页岩和其他页岩构造的陆续开发，美国油气行业的用水需求出现爆发式增长。由于页岩气开采中主要使用水力压裂法，政府机构、环保组织和页岩气项目所在地的民众都开始担心水力压裂过程中水和化学药剂的使用会给环境造成破坏，甚至对饮用水造成污染。
通常，在压裂液被注入井筒之前，需要使用杀菌剂对压裂液进行消毒。这个除菌过程主要是为了预防细菌腐蚀井架，破坏井架的稳定性。Ecosphere与众不同的地方在于，不用化学药剂，而是使用以臭氧为主的系统，用臭氧破坏细胞壁，从而杀灭细菌。氧化处理过程分为4道工序，但对于操作者而言并不复杂，因为所有工序都是靠机器自动完成的，机器平均每分钟可处理3360加仑的水。臭氧处理技术最高每分钟可处理5040加仑的水，但也可以根据油气公司的具体要求，提高或者降低处理速率，以满足不同的环境要求。
威尼克表示，自2008年以来，这项用于石油和天然气井的臭氧处理技术已经处理了超过10亿加仑的水。单台机器每分钟处理的水量是固定的，目前Ecosphere拥有33台这样的机器，分布在美国各个使用水力压裂的油田和气田。
有分析人士指出，无论从成本还是从环保考虑，水资源的循环利用都是油气工业发展的未来趋势。油气企业将不得不想方设法提高现有水源的循环利用率，而减少对淡水的依赖。要想对废水进行循环利用，就必须去除废水中的细菌、重金属等杂质。业内人士透露，大约3－4年前，绝大多数的页岩油气项目使用的都是直接取自江河湖泊中的淡水，因为淡水污染小，含杂质量低。
除了成本和环境方面的优势，臭氧处理技术还省去了能源企业运输和储存化学试剂的必要以及减少碳排，而之前，车辆因大规模运输化学药剂频繁进出油气田被认为会干扰采掘现场的作业。臭氧处理技术一方面降低了企业淡水的消费成本，另一方面降低了废水循环利用的处理成本。据介绍，Ecosphere甚至有客户反馈称，废水处理成本因采用臭氧技术下降了90％。
循环使用臭氧处理过的压裂废水甚至能降低注水完井的频次。有研究指出，注水完井这一过程极有可能造成浅层断层的岩石滑动，从而引发地震。
Ecosphere的客户中除了西南能源和新田石油这样的大型独立石油企业，还有不少中小石油公司。西南能源在今年3月发布声明，指定Ecosphere为公司唯一的水处理服务商，公司在蒙大拿州巴肯页岩的作业将全部使用臭氧技术。
2008年，Ecosphere刚开始研究臭氧处理技术的时候，主要针对陆上页油气开采。近年来随着技术成熟和公司业务的扩张，这项技术同样被认为适用于海洋油气。
缺水成油气工业噩梦
企业将水战略纳入考量范围
在美国，采用水力压裂法的页岩油气是耗水最多的行业之一。德勤会计事务所最近发布的题为《没有水资源，就没有能源；没有能源，也就没有水资源》的报告称，油气公司已经开始把水的成本算到盈利模式里面。报告执笔人史丹尼斯洛指出，早在页岩油气开发潮到来之前，水资源的供求就出现了问题，只是直到最近，外界才关注这个问题，才想起来把水和社会以及商业模式联系起来。高涨的水费促使企业技术创新，通过优化水资源管理、加强水处理、储运等措施提高水资源利用率。
“一种资源对另一种资源形成制约，供需关系的矛盾能给任何一个国家或者任何一个企业带来巨大风险。”史丹尼斯洛指出，“绝大多数公司都会制定人力资源战略、营销战略、风险管理机制等，但鲜有人会想到设计能源战略和水资源战略，至于想到能源与水战略一体化的企业更是寥寥无几。”
然而实际上，人类对能源和淡水的争夺越来越激烈。据美国能源信息署统计，2008－2035年世界能源需求将上涨53％，但许多国家抽取地下水的速度快于水源自我补给的速度。随着世界人口持续增加，上述趋势将越来越明显。预计2010－2025年，世界人口将增长10亿，其中在新兴国家约有3亿人跨入中产阶级，随之造成更大的水资源需求。到2030年，全球将有2/3的人口将生活在高度缺水的地区，水资源供应和需求之间的落差最高可达40％。此外全球气候变化也会对能源与水的微妙关系产生影响。
“普通民众总是天真地认为，水供应不足的时候，总能设法获取其他水源。”史丹尼斯洛认为，“事实上清洁和可用的水资源数量是恒定的，需求却在无穷无尽地增长。”
水资源短缺已经对南非这样的新兴经济体造成了伤害，即便美国也因为异常气候面临缺水的困扰。去年油气井林立的德克萨斯州发生大旱，在此掘金的能源企业已经感受到了威胁。
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