Экологические затраты на гидроразрыв пласта

Бурение на природном газе с горизонтальным гидроразрывом в больших объемах (в дальнейшем именуемое фракционированием) взорвалось на энергию Сцена за последние 5 или 6 лет, и обещание обширных запасов природного газа под американской почвой вызвало настоящий всплеск природного газа. Как только технология была разработана, новые буровые установки появились по всему ландшафту в Пенсильвании, Огайо, Западной Вирджинии, Техасе и Вайоминге. Многие обеспокоены экологическими последствиями этого нового подхода к бурению; Вот некоторые из этих проблем.

В процессе бурения из скважины извлекается большое количество измельченной породы, смешанной с буровым раствором и рассолом, и вывозится с площадки. Эти отходы затем захороняются на свалках. Помимо большого объема отходов, которые необходимо разместить, проблемой бурового шлама является наличие в них радиоактивных материалов естественного происхождения. Радий и уран можно найти в буровых шламах (и в добываемой воде - см. Ниже) в пропорции скважины, и эти элементы в конечном итоге выщелачиваются из свалок в окружающую землю и поверхность воды.

После того, как скважина пробурена, большое количество воды закачивается в скважину под очень высоким давлением для разрушения породы, в которой находится природный газ. В течение одной операции по разведке на одной скважине (скважины могут быть разогнаны несколько раз в течение срока их службы), в среднем используется 4 миллиона галлонов воды. Эта вода перекачивается из ручьев или рек и доставляется на площадку, покупается у муниципальных источников воды или используется для других операций по добыче. Многие обеспокоены этим важным отбором воды и обеспокоены тем, что в некоторых районах это может привести к снижению уровня грунтовых вод, что приведет к появлению сухих колодцев и ухудшению среды обитания рыб.

Длинный, разнообразный перечень химических добавок добавляется в воду в процессе фракционирования. Токсичность этих добавок является переменной, и многие новые химические соединения образуются в процессе фрекинга по мере разрушения некоторых добавленных ингредиентов. Как только вода для гидроразрыва возвращается на поверхность, ее необходимо обработать перед утилизацией (см. Утилизация воды ниже). Количество добавленных химикатов составляет очень небольшую долю от общего объема воды для фракционирования (около 1%). Однако эта очень малая доля умаляет тот факт, что в абсолютном выражении используются довольно большие объемы. Для скважины, требующей 4 миллиона галлонов воды, закачано около 40 000 галлонов присадок. Наибольшие риски, связанные с этими химическими веществами, возникают во время их транспортировки, поскольку автоцистерны должны использовать местные дороги, чтобы доставить их к буровым площадкам. Авария, связанная с разлитым содержимым, будет иметь значительные последствия для общественной безопасности и окружающей среды.

Большая часть огромного количества воды, закачиваемой в скважину, возвращается обратно, когда скважина начинает добывать природный газ. Помимо химикатов для фракционирования, также возвращается рассол, который естественным образом присутствовал в сланцевом слое. Это составляет большой объем жидкости, который выпускается в покрытый водой пруд, затем закачивается в грузовики и транспортируется для повторного использования для других операций бурения или для обработки. Эта «добываемая вода» токсична, содержит химические реагенты для фракционирования, высокие концентрации соли, а иногда и радиоактивные материалы, такие как радий и уран. Тяжелые металлы из сланца также вызывают беспокойство: добываемая вода будет содержать, например, свинец, мышьяк, барий и стронций. Разливы из неисправных удерживающих прудов или неудачные переброски на грузовики действительно случаются и оказывают влияние на местные водотоки и водно-болотные угодья. Тогда процесс водоотведения не является тривиальным.

Один метод - нагнетательные скважины. Сточные воды закачиваются в землю на больших глубинах под непроницаемыми слоями породы. Чрезвычайно высокое давление, используемое в этом процессе, обвиняют в землетрясениях в Техасе, Оклахоме и Огайо. Второй способ очистки сточных вод от крекинга - очистные сооружения. Были проблемы с неэффективными очистками на муниципальных водоочистных сооружениях Пенсильвании, так что практика уже закончилась, и можно использовать только утвержденные промышленные очистные сооружения.

Глубокие скважины, используемые при горизонтальном гидроразрыве пласта, облицованы стальными оболочками. Иногда эти кожухи выходят из строя, что позволяет химическим веществам, содержащим фрекинг, рассолам или природному газу попадать в более мелкие слои горных пород и сильно загрязняющие грунтовые воды, которые могут достигать поверхности, будут использоваться для питьевая вода. Примером этой проблемы, задокументированной Агентством по охране окружающей среды, является Павильон (Вайоминг) случай загрязнения подземных вод.

Метан является основным компонентом природного газа и очень мощным парниковый газ. Метан может вытекать из поврежденных обсадных колонн, устьев скважин или может быть выпущен во время некоторых этапов операции по разведке. В совокупности эти утечки оказывают существенное негативное влияние на климат.

Выбросы углекислого газа при сжигании природного газа на количество произведенной энергии значительно ниже, чем при сжигании нефти или угля. Природный газ тогда может показаться разумной альтернативой большему количеству СО₂ интенсивное топливо. Проблема в том, что на протяжении всего цикла производства природного газа выделяется большое количество метанаОтрицая некоторые или все преимущества изменения климата, природный газ, по-видимому, имел преимущество перед углем. Продолжающиеся исследования, мы надеемся, дадут ответы на вопрос, какой из них наименее вреден, но нет сомнений, что добыча полезных ископаемых а сжигание природного газа производит большое количество парниковых газов и, таким образом, способствует глобальному изменению климата.

Скважины, подъездные пути, пруды с отработанной водой и трубопроводы пересекают ландшафт в регионах, производящих природный газ. Эта фрагменты ландшафтауменьшая размеры участков среды обитания диких животных, изолируя их друг от друга, и внося свой вклад в неблагоприятную пограничную среду обитания.

Фрекинг для природного газа в горизонтальных скважинах - это дорогостоящий процесс, который может быть экономически выгоден только при высокой плотности, индустриализируя ландшафт. Выбросы и шум от дизельных грузовиков и компрессорных станций негативно влияют на качество местного воздуха и общее качество жизни. Для фрекинга требуется большое количество оборудования и материалов, которые сами добываются или производятся с высокими экологическими затратами, особенно сталь и трещинный песок.

• В местном масштабе, след земли от операций по разведке, особенно после того, как скважина была установлена и буровая установка ушла, меньше, чем у угольных разрезов, шахт для удаления на вершине горы или битуминозных песков поля. Тем не менее, совокупность тысяч скважин и трасс для прокладки трубопроводов по всему региону все же складывается.
• Природный газ из месторождений Марцелл, Барнетт или других сланцев Северной Америки позволяет нам полагаться на внутренний источник энергии. Это означает, что на транспортировку ископаемого топлива из-за рубежа расходуется меньше энергии, и, что более важно, поддерживается возможность более строгого экологического контроля над всем процессом производства энергии.

Источник

Дугган-Хаас Д., Р.М. Росс и У. Д. Аллмон. 2013. Наука под поверхностью: очень краткое руководство по сланцам Марцелла. Палеонтологический научно-исследовательский институт.