老旧油气井威胁全国饮用水安全

为寻找石油和天然气而钻探的旧井已被废弃,但可能为污染物向上渗透提供了途径

本文的一个版本曾与匹兹堡邮报联合发表

在过去的 150 年里,探矿者和能源公司在美国各地钻探了多达 1200 万个孔以寻找石油和天然气。许多孔在枯竭后被封堵。但数十万个孔只是被简单地遗弃和遗忘,往往没有留下任何关于其存在记录。

政府报告几十年来一直警告说,废弃的油井可能会为石油、天然气或富含盐水的液体污染地下水供应或流向地表提供途径。废弃的油井污染了肯塔基州诺克斯堡的饮用水源,并使石油泄漏到俄亥俄州和密歇根州的水井中。在德克萨斯州、纽约州、科罗拉多州和其他进行过钻探的州也发生了类似的问题。


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2008 年,来自宾夕法尼亚州一口废弃油井的天然气泄漏到一个化粪池系统中,当有人试图在浴室里点燃蜡烛时发生爆炸,导致一人死亡,根据该州环境保护部2009 年的报告草案显示。该报告还记录了至少 20 多起天然气从旧井渗出的案例,其中包括三起新井钻探与旧井“连通”的案例,导致天然气泄漏到供水系统中,迫使房屋人员撤离。

今年 2 月,来自一口旧井的甲烷进入了宾夕法尼亚州西米夫林一所房子的地下室,引发了一起小型爆炸。两个家庭被疏散,至今仍未返回家园。

这些事件很少在其影响的州和社区之外受到太多关注。但随着该国最新一轮钻探热潮的持续,废弃油井开始受到更多关注,尤其是在早期开采浪潮已经在地球上留下了坑坑洼洼的州的地区。新井有时会扰乱脆弱旧井附近的岩石和泥土层,从而导致新的污染案例。

最近一次统计全国未封堵油井的工作是州际石油天然气契约委员会于 2008 年发布的调查,该委员会是由监管机构和行业代表组成的跨州机构。调查发现,各州已经确定了近 6 万口需要封堵的油井,并估计可能还有多达 100 万口油井未被发现。仅在宾夕法尼亚州,监管机构估计在记录保存之前就钻探了 18.4 万口油井。这些油井中的许多都是用树桩、岩石或什么都没有封堵的。

“事实上,那里有成千上万口需要处理的油井,这是一个问题,而且是所有具有钻探历史的州都普遍存在的问题,”纽约矿产资源部门负责人布拉德利·菲尔德说。

对于资金紧张的州政府而言,寻找、封堵和监测旧油井的任务令人生畏。一口状况良好的浅井有时可以用几千美元的水泥封堵。但成本通常高达数万美元,而价格标签高达 10 万美元或更多的情况并不少见。

在过去十年中,纽约州仅封堵了其估计的 4 万口老旧油井中的约 125 口。肯塔基州花了 20 多年才封堵了约 4000 口油井,并且还有近 1.3 万口油井在等待名单上。即使是德克萨斯州,在废弃油井上投入了大量资金,距离封堵其所有敞开的井口也还有数年时间。自 1984 年以来,它已经封堵了 3 万多口油井。但仍有近 1 万口油井敞开着,而且总是在不断发现更多油井并添加到列表中。

一些监管机构担心,当当前的钻探热潮结束后,废弃油井的数量将会增加。去年,石油和天然气运营商在美国各地钻探了近 4.5 万口新井,随着该国试图摆脱对外国石油的依赖,这一数字预计将保持稳定或增加。如果这些油井中只有一小部分最终被废弃,各州将承担账单,就像上世纪 80 年代中期上次繁荣时期结束时一样。

为防止这种情况发生,各州要求能源公司在开始建造油井之前缴纳保证金。但是,保证金往往太低,以至于公司放弃保证金比封堵油井更经济。例如,在宾夕法尼亚州,一家能源公司可以用 2.5 万美元的保证金来覆盖数百口油井。

宾夕法尼亚州环境保护部前负责人约翰·汉格称保证金“低得可耻”。

汉格说:“有些选择不应该摆在即使是好公司面前。我希望这些公司会做正确的事情,但我们知道情况并非总是如此。”

一个行业的摇篮
宾夕法尼亚州最严重的天然气迁移案例之一
发生在凡尔赛区,这是一个位于匹兹堡郊外的小型工人阶级社区。从 1919 年到 1921 年,该镇钻探了 175 多口天然气井。居民在后院建井来加热房屋,将它们挤进 25 英尺 x 100 英尺的地块中。

当大多数油井被证明没有生产力时,繁荣就结束了。但在 20 世纪 60 年代,天然气开始泄漏到房屋中。一些房屋被谴责和拆除,凡尔赛最终成为联邦科学家试图定位旧井的案例研究。

研究人员研究了旧地图,并用磁力计在地面上行走,磁力计可以检测油井中金属套管的磁场。如果从未安装或已拆除套管,他们可以测试土壤中是否存在可能泄漏到地面的碳氢化合物。

一些旧井被封堵了。但更多时候,安装了排气孔以将天然气从房屋中排出。如今,院子里、车库后面和房屋中都伸出数十根管道,缓慢泄漏甲烷和硫化氢,这样爆炸性气体就不会积聚。2009 年,凡尔赛获得了 368,600 美元的联邦拨款来维护其老化的排气孔。该镇还安装了大约 50 个甲烷警报器。

排气孔和警报器只是凡尔赛生活的一部分。市长詹姆斯·弗莱肯斯坦最近买了一栋房子,该房产上有两个排气孔,厨房里有一个警报器。

“我们一直生活在这个问题中,”弗莱肯斯坦说。“人们会在他们的院子里有一个一年 365 天、每天 24 小时燃烧的排气孔,一根一英寸的管道从地面伸出来。人们会放一个咖啡罐并点燃它,它就会一直燃烧。”

弗莱肯斯坦说,天然气构造中的压力不足以使排气孔易燃,而且该镇几年内没有出现过天然气迁移问题。但这种情况随时都可能发生变化,弗雷德·巴尔达萨雷说,他多年来负责环境保护部的天然气迁移案件,现在经营一家咨询公司。他说,旧井可能会恶化或堵塞,地下条件可能会发生变化。

今年 2 月,来自一口废弃油井的天然气在凡尔赛河对岸的宾夕法尼亚州西米夫林引发了一起小型爆炸。天然气公司疏散了发生爆炸的房屋,以及住在隔壁的尼克·凯林顿和他的妻子以及四个孩子。

“我说‘我们要收拾多久?’他说‘我不知道’,”凯林顿说。“有人告诉你这一点,你会怎么做?”

凯林顿说,拒绝就此案发表评论的 DEP 使用旧地图来确定附近可能产生天然气的油井。在等待州政府雇佣的承包商解决问题期间,凯林顿一家正在租住一栋联排别墅。巴尔达萨雷已被聘为分包商。

每次凯林顿一家回访他们以前的房子时,天然气公司的一名员工都必须首先测试他们地下室窗户伸出的临时排气孔。即便如此,凯林顿也必须将手机留在外面,以免火花点燃一团气体。

寻找和封堵旧井可能存在风险,因为附近的油井可能会受到干扰并开始释放天然气。因此,凯林顿的房屋正在安装一个将空气泵入房屋下的系统,创建一个高压区域,以防止天然气泄漏到室内。

凯林顿说,即使系统安装成功,他也可能会尝试出售房屋并搬家。

“我妻子只是觉得不安全,”他说。

150 年的遗产
1859 年,埃德温·德雷克在宾夕法尼亚州泰特斯维尔附近钻探了该国第一口商业油井,几十年来,全国各地的人们都随意钻探油井。一些州直到 20 世纪下半叶才制定现代法规。

石油和天然气行业资深人士、曾竞选德克萨斯州铁路委员会(负责监管该州钻探)席位但未成功的戴尔·亨利说,在早期,该行业由“快速致富的野猫探矿者”主导。亨利说,那些没有致富的人往往在能够封堵或密封油井之前就花光了钱。

“他们只是简单地收起帐篷,消失在黑暗中,你再也听不到或看不到他们了,”他说。

没有人知道多年来废弃油井造成了多少损害。州地下水机构协会地下水保护委员会的特殊项目主任迈克·尼古劳斯说,大多数州都没有系统地跟踪废弃油井造成的污染案例。

“这可能是一个问题,也可能不是,”尼古劳斯说。“这就是你面临的问题。你不能只是简单地数数数字,然后说这代表一个大问题、一个小问题还是根本没有问题。”

尽管缺乏全面的数据,但州和联邦报告在过去几十年中记录了许多污染案例。

1989年,美国政府问责署发现九起案例,废弃井污染了地下水,其中包括肯塔基州的一个案例,导致80多个家庭的饮用水无法饮用。美国政府问责署表示,其调查结果不完整,并警告说,各州机构没有资金来追踪和封堵越来越多的废弃井。

俄亥俄州自然资源部发现,从1983年至2007年,有41起废弃井污染私人供水系统的案例。这些事件约占同期俄亥俄州石油和天然气污染案例的20%。

美国环保署2004年关于水力压裂的研究,最广为人知的是确定水力压裂不会威胁饮用水,该研究检查了科罗拉多州圣胡安盆地的地下水污染情况。报告称,州政府部门怀疑天然气进入水井和建筑物,至少部分原因是由于废弃井的存在。

一些监管机构担心,在大多数新井中使用的水力压裂会增加旧井受损或扰动的可能性。该过程将水、沙子和化学物质以高压注入井中,以释放石油或天然气。但是,通过扰动地球,它也可能将天然气和其他污染物推入旧井造成的开口中。

调查人员认为,这就是2006年一个雨天发生的事情,当时在宾夕法尼亚州华盛顿县的埃米尔·亚历山大农场,天然气和水开始从地面喷出。调查人员确定,一口新井的水力压裂导致甲烷通过废弃井泄漏到地下和含水层中。亚历山大农场附近的一些水井已安装了通风口,以使散逸的天然气逸出。甲烷气体摄入无毒,但会爆炸。

尽管亚历山大从他土地上的两口井获得特许权使用费,但他希望自己从未签署租赁协议。“我不是为了自杀才签的,”他说。

在去年的一份内部简报中,美国环保署的科学家们表达了对宾夕法尼亚州附近许多废弃井的水力压裂可能威胁地下水的担忧,称旧井“可能对水力压裂过程构成独特的风险”。

今年,作为其首次对水力压裂进行全面研究的一部分,美国环保署计划调查废弃井是否可能成为水力压裂液的通道。

资金短缺阻碍修复
二十多年前,联邦科学家确定,氯化物或盐类正在通过废弃井泄漏到肯塔基州诺克斯堡近40,000人饮用水的含水层中。

美国地质调查局的科学家迈克·安桑克表示,如果封堵几十口废弃井,就可以解决这个问题。但是肯塔基州石油和天然气部门收到的投标报价如此之高,以至于仅诺克斯堡项目就将耗尽其130万美元的封堵资金。

该部门的助理主任马文·库姆斯说,该基金每年用于封堵250到300口井。按照这个速度,需要40多年的时间才能处理完该州迄今为止确定的近13,000口井。

在诺克斯堡的井等待轮到自己时,当地水务官员正在使用泵送系统将淡水推入含水层,将氯化物稀释到联邦安全饮用水限值以下。但是,必须不断监控该系统,而且只要稍有不慎或条件改变,就可能使水无法饮用。

理想情况下,公司在钻探前必须缴纳的保证金应足以支付其废弃的所有井的封堵费用。但是,保证金通常过低。最近,政府问责局的一项审查发现,联邦土地上钻探的最低保证金水平是半个世纪前设定的,而内政部官员没有充分审查这些水平,也没有在必要时提高这些水平。

政府问责局报告的主要作者阿努·米塔尔说:“这引出了一个问题,它是否真正为运营商提供了进行土地复垦的激励?因为这就是保证金的全部意义所在。鉴于目前钻井的数量之多,在过去十年中,钻井数量翻了一番,这确实令人担忧,如果运营商没有按要求进行土地复垦,就会给联邦政府造成巨大的责任。”

包括怀俄明州在内的一些州已经加强了其保证金要求。但是怀俄明州的石油和天然气主管汤姆·多尔表示,尽管他的机构现在要求一些全国最高的保证金,但如果能源市场再次崩溃(就像1986年石油价格下跌50%时一样),该机构也无法负担得起所有可能被废弃的井的封堵费用。他说,天然气价格的下降已经促使能源公司关闭了怀俄明州的一些煤层甲烷井。

宾夕法尼亚州环境保护部前负责人约翰·汉格表示,各州如何处理今天的钻探热潮将决定这次繁荣最终如何发展,尤其是在宾夕法尼亚州、纽约州和另外六个州的部分地区之下的马塞勒斯页岩中。

他说:“我个人认为,马塞勒斯页岩带来的一件非常好的事情是,人们更加关注过去造成的问题以及这次做得更好的机会。如果我们不提高保证金金额,我们就是在重蹈覆辙。”

尼古拉斯·库斯内茨是ProPublica的调查记者,ProPublica是一家独立的非营利性新闻编辑室,致力于制作符合公众利益的新闻。

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