煤层气生产水能否重新注入地下？
煤层气（CSG）开采的一大主要关切，是如何处置生产过程中产生的水；此外，人们也普遍担忧该行业对 地下水的影响。但如果煤层气开采产生的水能够循环利用并回注地下呢？
我的 最新研究是作为CSIRO的 天然气行业社会与环境研究联盟项目的一部分开展的。研究表明，这种煤层气生产水可以回注含水层；只要谨慎监测，水质问题应当微不足道。
为什么要重新利用煤层气生产水？
在昆士兰州， 州政府关于管理“生产水”的政策（这类水也常称为“煤层气水”）是“鼓励以保护环境并最大限度发挥其作为宝贵资源的生产用途的方式，善用煤层气水”。
政府政策指出，在可能的情况下，煤层气水应当用于惠及以下一项或多项：环境、现有或新的用水者，以及现有或新的依赖水资源的产业。
如果无法做到这一点，并且已经考虑了可行的有益用途，法规规定，煤层气水应经过处理并以避免或尽量减少环境损害的方式处置。
煤层气生产水的可能用途有多种，具体取决于其水质、水量和处理程度，包括：
为当地农民和社区供水；
灌溉农作物或种植林；
抑制扬尘；
用于钻探、洗煤、电站冷却等工业用途；
补充堰坝和水坝的水量，或恢复因灌溉需求旺盛而受影响的河流流量；
补给含水层。
因此，昆士兰州的煤层气公司正在测试回注经处理的煤层气生产水是否可行，以及可能产生的环境影响。首先要处理水，以去除溶解盐和其他化学物质；处理后的水质往往优于目标回注含水层的水质。
一个关键问题是，接收含水层中原有地下水的水量和水质会发生什么变化。我们试图回答这一问题，在现有计算机模型的基础上，开发一种预测当地和区域水质与水量影响的方法。
我们构建并整合了四个模型，用于模拟地下水流动以及污染物可能如何在含水层中迁移。其中一个模型以昆士兰州 地下水影响评估办公室 开发的区域地下水模型为基础，用来研究地下水如何流经 萨拉特盆地。
另外三个更精细尺度的模型旨在更深入了解地下水系统，以及在距注入井不同距离处回注经处理煤层气水所产生的影响。我们利用这些模型试图回答的一些关键问题包括：
如果含水层水质发生变化，回注水需要多远、多久才能稀释并恢复到背景水质？
是否有任何家用或牲畜水井面临污染风险？
地质断层可能存在这一情况会如何影响预测？
研究结果
对将大规模经处理煤层气水回注至萨拉特盆地Precipice砂岩层的模型模拟显示，区域尺度的地下水压力将会上升。回注地点附近的观测井中，地下水位最高可能上升140米。但预计远离回注地点的牲畜和家用水井中，地下水位的最大升幅将很小。
例如，最近的家用及牲畜水井距注入井场约15公里；模拟显示，该井地下水位最大升幅为4.3米（该地区部分水井为自流式承压井，这意味着地下水在来自下方的压力作用下已能涌至地表）。
即使没有回注，这种水位上升也可能自然发生，因此未必构成风险。此外，地下水位上升意味着该地区淡水的可用量增加，并可在未来几十年持续抽取。模型还显示，上覆于Precipice砂岩层的其他含水层水位变化将很小（见下图）。
萨拉特盆地地下水系统示意图。
地下水影响评估办公室，作者提供
我们还利用模型识别地下水水质可能发生的变化。结果显示，回注的经处理煤层气水在注入井5公里范围内会被稀释至极低浓度（原始浓度的1%或更低）。
注入井5公里范围内没有家用及牲畜水井，这意味着在Precipice砂岩层回注经处理煤层气水，被认为对这类水井造成污染的风险微不足道。
不过，鉴于拟建注入井分布范围广，而且地层中已有污染物是否会被迁移尚不确定，因此必须持续监测地下水水质，以便发现并遏制任何不利变化。
本文与 The Conversation合作发表。本文的发表并不意味着世界经济论坛认可其中观点。
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作者：Sreekanth Janardhanan是CSIRO土地与水资源部地下水水文学研究项目的研究科学家。
图片：煤层气开采产生的水将在反渗透厂处理后回注地下。CSIRO，作者提供
