液壓壓裂通常稱為壓裂，是一種鑽井技術，用於從地下深處提取油或天然氣。
壓裂是一個激烈爭論的環境和政治問題。擁護者堅持認為這是清潔能源的安全和經濟的來源。然而，批評家認為，壓裂可以破壞飲用水，污染空氣，導致導致全球變暖的溫室氣體並觸發地震。
壓裂的工作原理
當今使用的大多數壓裂井都取決於兩種技術：自1940年代以來一直在使用的液壓壓裂和水平鑽井在1990年代變得廣泛根據哥倫比亞大學地球研究所的說法。
用簡化的術語，壓裂過程始於好吧，垂直或以一定角度進行鑽孔根據美國環境保護局（EPA）的數據，從表面到1到2英里（1.6至3.2公里）的深度（1.6至3.2公里）。然後將垂直井包裹在鋼和/或水泥中，以確保井不會洩漏到任何地下水中。
一旦垂直井到達存在天然氣或油的岩石的深層，井彎曲約為90度，並開始沿著岩石層水平鑽孔。根據德克薩斯A＆M大學的出版物的說法，水平鑽孔可以延伸到垂直井孔的1英里以上（1.6公里）。水力壓裂和私人水很好。 ”
根據康奈爾大學環境質量工程學課程的底漆，壓裂井被完全鑽孔和包裹後，在極高的壓力下將壓裂液泵入井中，在某些情況下超過每平方英寸9,000磅（62,050 kilopascals）。壓力足以使周圍的岩石裂縫，從而產生裂縫和裂縫，使油和氣體可以流動。
泵入井中裂縫的液體稱為岩石。它主要是水，儘管它還可以包含具有工程目的的各種添加劑和化學物質。添加劑可以包括洗滌劑，鹽，酸，醇，潤滑劑和消毒劑。根據美國能源部的“現代頁岩氣開發”的報告，這些化學添加劑通常佔Slickwater的0.5％至2％，其餘的98％至99.5％由普通水組成。
除了水和化學添加劑外，“ proppant”（例如沙子和陶瓷顆粒）還可以很好地泵入壓裂中。 EPA稱，這些支撐劑被添加以打開在壓力下形成的裂縫，從而確保即使釋放泵壓力後，氣體和油也可以繼續從岩石裂縫中自由流出。
EPA稱，一旦地下岩石破碎並泵送到位，釋放氣體和油的儲層就會被釋放，並將其抽回地面，以及數百萬加侖的“流動”液體。
流動液體含有水和許多污染物，包括放射性材料，重金屬，碳氫化合物和其他毒素。該廢水存儲在壓裂地點的坑中，注入深層井中或在廢水處理設施中放置異地。
“地層水”是岩石孔隙中的磚水。威斯康星州勞倫斯大學勞倫斯大學的結構地質學家瑪西婭·比約尼魯德（Marcia Bjornerud）告訴《現場科學》：“地層水通常非常咸，可以具有高水平的ra，這是一種放射性氣體，它來自地下鈾的衰變。” “可以處理流動水，但是有很大一部分，因此處理它是昂貴的，超出了許多小鎮水處理廠可以處理的東西。”
壓裂繁榮
儘管壓裂曾在全球範圍內提取天然氣和石油，但最近在美國發生了壓裂繁榮，部分原因是對與進口石油和其他化石燃料相關的成本以及其他化石燃料以及能源安全也就是說，根據布魯金斯機構的說法，以負擔得起的價格不間斷地獲得能源的機會，最好以國際干擾不滲透。
2000年，美國大約有276,000個天然氣井。但是，根據美國能源部（DOE）的數據，到2010年，這個數字幾乎翻了一番，達到510,000。每年，都會鑽大約13,000口新井。根據2014年的一項研究，自2000年以來，至少有1530萬美國人的生活在一英里範圍內。
根據美國能源信息管理局（EIA）的數據，壓裂最有利可圖的地區包括從加拿大南部到德克薩斯州，大湖地區的大平原和一個名為Marcellus頁岩的地區，該地區從紐約中部到達俄亥俄州，再到俄亥俄州，再到弗吉尼亞州。
Marcellus頁岩地區對天然氣鑽機特別有吸引力，因為它是大量的天然氣供應 - 有些人稱其為“沙特阿拉伯天然氣“ 或者 ”弗拉克斯坦“ - 而且因為該地區許多農村社區在經濟上都很沮喪，並且渴望吸引擁有豐富利潤的能源行業。
壓裂有多安全？
壓裂的支持者聲稱，鑽井技術是一種安全，乾淨的方法，可確保基本的電源能夠滿足數十年的能源需求。
“壓裂已解開了大量的石油和清潔天然氣，從頁岩的密集沉積物中解釋了供應，這些供應可以提高我們國家的能源安全性，並提高我們在未來幾代人的電力，熱屋和電動汽車上產生電力，熱屋和動力汽車的能力。”
但是反對者說，該行業正在粉刷壓裂的真實效果，其中包括空氣污染，地下水污染，健康問題和地表水污染。
最近的歷史支持了他們的一些主張：由切薩皮克能源公司（Chesapeake Energy Corp.）經營的賓夕法尼亞州布拉德福德縣的壓裂井，於2011年4月出現了，在2011年4月出現了數千加侖污染的水力壓裂水超過12個小時。
根據NPR.org的數據，2012年，切薩皮克再次引用了賓夕法尼亞州三個家庭的飲用水，導致了160萬美元的和解。 Bjornerud說：“許多公司將其特定的'食譜'保留在壓裂液中，認為這是知識產權。” “這種缺乏披露使得很難將飲用水污染與特定公司或井井有條。”
杜克大學的研究人員在賓夕法尼亞州和紐約的60個地點測試了飲用水；他們的研究於2011年發表在美國國家科學院院會議錄中。研究人員發現，水力壓裂井附近的飲用水俱有甲烷的水平，“屬於美國內政部說的危險，需要緊急“緩解危害”行動的範圍，” ProPublica報導。
據《紐約時報》報導，可能有更多的水案被壓裂污染，但是法律和解和不保密協議通常阻止訪問這些事件的任何文件。
一個聯邦研究DOE的國家能源技術實驗室於2014年7月發布，確實沒有發現在賓夕法尼亞州一個鑽探地點污染了壓裂過程中的化學物質。
除了水質問題外，壓裂井還將化合物釋放到空氣中，例如苯，乙烯，甲苯和N-己烷。長期接觸這些與先天缺陷，神經系統疾病，血液疾病和癌症有關。美國國家職業安全與健康研究所（NIOSH）發現，在液壓壓裂期間，工人可能會暴露於高水平可吸入二氧化矽的灰塵。在NIOSH研究了116個全位移空氣樣品的116個液壓壓裂地點，這些發現是在五個州的116個完整的空氣樣本後共享的。
根據美國癌症協會的說法，例如，苯是一種已知的致癌物。 2012年，科羅拉多州公共衛生學院的研究人員發表了一項研究，該研究表明，由於壓裂而造成的空氣污染可能會給居住在壓裂地點附近的人們帶來直接和長期的健康問題。超過150項研究的研究表明，在天然氣提取過程中釋放的化學物質可能會損害人類的繁殖和發育。 2016年的一項研究還發現，在壓裂地點附近生活可能會增加一個人的發生輕度，中度或重度哮喘的風險。
此外，美國的許多地區不認為易於地震，例如俄亥俄州和俄克拉荷馬州，現在正在經歷相對強大的地震活動。 2016年的一項研究發現，有害的機會地震發生在俄克拉荷馬州的部分地區而且，一些鄰近的州與在加利福尼亞易於地質的加利福尼亞州一樣可能。據信，壓裂是2011年俄克拉荷馬州最強的地震的原因，在2008年至2009年間在得克薩斯州有180多個震顫。為了開始2015年，北德克薩斯州的一個地區在24小時內確認了9次地震。壓裂正在研究為原因。 2015年的兩項研究表明，表面下方的隱藏斷層可能解釋壓裂區的地震; 2016年的一項研究表明，平靜搖動的一種方法是限制廢水被泵入地下深處的井。
根據2000年對哥倫比亞Orito領域的研究，在壓裂完成後，只能去除約15％的支撐劑。將這些異物留在原本不有害的地方嗎？伯克利研究小組董事總經理里克·張伯倫（Rick Chamberlain）對Live Science表示：“不，將Frack支撐劑留在骨折（裂縫）中沒有長期或短期的問題。”
Bjornerud同意：“即使沙子支撐著裂縫，上覆岩石的重量也將在幾個月和幾年中，導致裂縫關閉，岩石的滲透性恢復到壓裂前的裂縫。”根據Bjornerud的說法，這是石油和天然氣生產的問題，因為在壓裂液打開微裂縫之後不久，該過程必須迅速完成，或者隨著裂縫逐漸關閉而可以迅速提取的石油和天然氣量。
壓裂和法律
根據國家立法者會議，整個美國，壓裂受國家和地方立法的拼湊而成。
在聯邦一級，壓裂免於《安全飲用水法》的某些要求，尤其是披露注射井中使用的化學物質的要求。
但是，懷俄明州，密歇根州和德克薩斯州有法規，需要完全披露壓裂中使用的化學物質。現在，控制壓裂行業某些部分的其他一些擬議法規現在正在遍歷壓裂是一個大型且不斷發展的行業的州立法機關。一些城市通過禁止壓裂地雷將此事掌握在自己手中。
但是，在大多數情況下，美國的壓裂繁榮（尤其是在頁岩氣的地區）不會很快停止：2012年年度能源展望預測，該國的頁岩氣供應量將佔2035年在美國生產的天然氣的幾乎一半。當前的分析顯示，由於氣價下降而導致的雜草陷入困境更為適中，因為汽油價格下降了。
Charles Q. Choi和Alina Bradford的其他報導，現場科學貢獻者
其他資源
