Hydraulické štěpení - Hydraulic fracturing
Hydraulické štěpení |
---|
Podle země |
Zásah do životního prostředí |
Nařízení |
Technologie |
Politika |
Typ procesu | Mechanické |
---|---|
Průmyslová odvětví | Hornictví |
Hlavní technologie nebo dílčí procesy | Tlak kapaliny |
Produkty) | Zemní plyn , ropa |
Vynálezce | Floyd Farris, Joseph B.Clark ( Stanolind Oil and Gas Corporation ) |
Rok vynálezu | 1947 |
Hydraulické štěpení , také nazývaný posranej , hydrofracking a hydrofracturing , je také stimulace technika zahrnující praskání podloží útvarů podle kapalina pod tlakem. Tento proces zahrnuje vysokotlaké vstřikování „frakční tekutiny“ (především vody obsahující písek nebo jiné propanty suspendované pomocí zahušťovacích činidel ) do vrtu, aby se v hlubinných formacích vytvořily trhliny, kterými prochází zemní plyn , ropa a solanka bude proudit volněji. Když je hydraulický tlak odstraněn ze studny, malá zrnka hydraulických štěpících propantů (buď písku nebo oxidu hlinitého ) drží zlomeniny otevřené.
Hydraulické štěpení začalo jako experiment v roce 1947 a první komerčně úspěšná aplikace následovala v roce 1950. V roce 2012 bylo na ropných a plynových vrtech po celém světě provedeno 2,5 milionu „frac jobs“, více než jeden milion těch v USA. obecně nutné k dosažení adekvátních průtoků v břidlicových plynech , těsných plynech , těsných ropných a plynových vrtech uhelné sloje . Některé hydraulické zlomeniny se mohou přirozeně tvořit v určitých žilách nebo hrázích . Vrtání a hydraulické štěpení udělaly z USA od roku 2019 významného vývozce ropy , ale únik metanu , silného skleníkového plynu , se dramaticky zvýšil. Zvýšení těžby ropy a plynu v důsledku desetiletí trvajícího frakčního boomu vedlo ke snížení cen pro spotřebitele, přičemž téměř rekordní minima podílu příjmů domácností směřují k výdajům na energie.
Hydraulické štěpení je velmi kontroverzní. Jeho zastánci obhajují ekonomické výhody ve větší míře dostupné uhlovodíky , jakož i nahrazení uhlí se zemním plynem , který hoří čistěji a vydává méně oxidu uhličitého (CO 2 ). Odpůrci frakování argumentují, že jsou převáženy dopady na životní prostředí , mezi něž patří kontaminace podzemních a povrchových vod , hluk a znečištění ovzduší a vyvolávání zemětřesení spolu s výslednými riziky pro veřejné zdraví a životní prostředí. Výzkum zjistil, že je ovlivněno lidské zdraví, včetně potvrzení chemických, fyzických a psychosociálních rizik, jako jsou výsledky těhotenství a porodu, migrénové bolesti hlavy, chronická rhinosinusitida , silná únava, exacerbace astmatu a psychický stres. Byla zdokumentována kontaminace podzemních vod. Aby se předešlo dalším negativním dopadům, je nutné dodržování předpisů a bezpečnostních postupů.
Existuje značná nejistota ohledně rozsahu úniku metanu spojeného s hydraulickým štěpením a dokonce i některé důkazy o tom, že únik může rušit výhody plynů z emisí skleníkových plynů ve srovnání s jinými fosilními palivy. Například zpráva Environmentálního obranného fondu (EDF) na tento problém upozorňuje a zaměřuje se na míru úniku v Pensylvánii během rozsáhlých testů a analýz, která byla zjištěna přibližně 10%, což je více než pětinásobek hlášených údajů. Tato míra úniku je obecně považována za reprezentativní pro průmysl hydraulického štěpení v USA. Společnost EDF nedávno oznámila satelitní misi k další lokalizaci a měření emisí metanu .
Zvýšení seismické aktivity po hydraulickém štěpení po spících nebo dříve neznámých poruchách je někdy způsobeno hlubokým vstřikováním zpětného toku hydraulického štěpení (vedlejší produkt hydraulicky frakturovaných vrtů) a produkované formační solanky (vedlejší produkt frakturované i nefrakcionované ropy a plynu studny). Z těchto důvodů je hydraulické štěpení pod mezinárodním dohledem, v některých zemích omezeno a v jiných zakázáno. Evropská unie připravuje předpisy, které by umožnily kontrolovanou aplikaci hydraulického štěpení.
Geologie
Mechanika
Trhání hornin ve velké hloubce je často potlačeno tlakem v důsledku hmotnosti překrývajících se vrstev hornin a cementování formace. Tento proces potlačení je zvláště významný u „tahových“ zlomenin ( režim 1 ), které vyžadují, aby se stěny zlomeniny pohybovaly proti tomuto tlaku. K lomu dochází, když je efektivní napětí překonáno tlakem tekutin uvnitř horniny. Minimální hlavní napětí se stává tahovým a překračuje pevnost materiálu v tahu . Takto vytvořené zlomeniny jsou obecně orientovány v rovině kolmé na minimální hlavní napětí, a z tohoto důvodu lze ke stanovení orientace napětí použít hydraulické lomy ve vrtech vrtů. V přírodních příkladech, jako jsou hráze nebo zlomeniny naplněné žílami, lze orientace použít k odvození minulých stavů stresu.
Žíly
Většina systémů minerálních žil je výsledkem opakovaného přirozeného štěpení během období relativně vysokého tlaku tekutiny v pórech . Dopad vysokého tlaku pórovité tekutiny na proces tvorby systémů minerálních žil je zvláště patrný v žilách typu „crack-seal“, kde je žilní materiál součástí řady diskrétních zlomových událostí a při každé příležitosti se ukládá materiál extra žíly. Jedním příkladem dlouhodobého opakovaného přirozeného štěpení jsou účinky seismické aktivity. Úrovně stresu stoupají a klesají epizodicky a zemětřesení mohou způsobit vytlačení velkých objemů kondenzované vody ze zlomenin naplněných tekutinou. Tento proces je označován jako „seismické čerpání“.
Hráze
Drobné průniky v horní části kůry , jako jsou hráze, se šíří ve formě trhlin naplněných tekutinou. V takových případech je tekutinou magma . V sedimentárních horninách se značným obsahem vody bude tekutinou na lomu špička pára. .
Dějiny
Prekurzory
Frakturování jako metoda stimulace mělkých ropných vrtů z tvrdého kamene pochází z 60. let 19. století. Detonace dynamitu nebo nitroglycerinu byly použity ke zvýšení produkce ropy a zemního plynu z ropných ložiskových formací. Dne 24. dubna 1865 získal americký veterán občanské války plukovník Edward AL Roberts patent na „ explodující torpédo “. Byl použit v Pensylvánii , New Yorku , Kentucky a Západní Virginii za použití kapalného a také později ztuhlého nitroglycerinu . Později byla stejná metoda aplikována na vodní a plynové vrty. Stimulace vrtů kyselinou, místo výbušných kapalin, byla zavedena ve třicátých letech minulého století. Kvůli kyselému leptání by se zlomeniny úplně nezavřely , což by vedlo k dalšímu zvýšení produktivity.
Aplikace 20. století
Harold Hamm , Aubrey McClendon , Tom Ward a George P. Mitchell jsou považováni za průkopníky inovací v oblasti hydraulického štěpení směrem k praktickým aplikacím.
Ropné a plynové vrty
Vztah mezi výkonem studny a tlaky na zpracování studoval Floyd Farris ze společnosti Stanolind Oil and Gas Corporation . Tato studie byla základem prvního experimentu s hydraulickým štěpením, který v roce 1947 provedl Stanolind na plynovém poli Hugoton v Grant County v jihozápadním Kansasu . Pro úpravu studny bylo do formace vápence produkujícího plyn ve výšce 730 m (2400 stop) vstříknuto 1 000 amerických galonů (3 800 l; 830 imp gal) želírovaného benzínu (v podstatě napalm ) a písku z řeky Arkansas . Experiment nebyl příliš úspěšný, protože dodatelnost studny se výrazně nezměnila. Tento proces dále popsal JB Clark ze Stanolindu ve svém článku publikovaném v roce 1948. Patent na tento proces byl vydán v roce 1949 a exkluzivní licence byla udělena společnosti Halliburton Oil Well Cementing Company. Dne 17. března 1949 provedl Halliburton první dvě komerční ošetření hydraulickým štěpením v Stephens County, Oklahoma a Archer County, Texas . Od té doby bylo hydraulické štěpení používáno ke stimulaci přibližně jednoho milionu ropných a plynových vrtů v různých geologických režimech s dobrým úspěchem.
Na rozdíl od hydraulického štěpení ve velkém měřítku používaného ve formacích s nízkou propustností se ve formacích s vysokou permeabilitou běžně používají ošetření malým hydraulickým štěpením k nápravě „poškození kůže“, což je zóna s nízkou propustností, která se někdy tvoří na rozhraní vrtu horniny. V takových případech může prasknutí zasahovat jen několik stop od vrtu.
V Sovětském svazu byl první hydraulický propantový fraktur proveden v roce 1952. Další země v Evropě a severní Africe následně používaly techniky hydraulického štěpení, včetně Norska, Polska, Československa (před rokem 1989), Jugoslávie (před rokem 1991), Maďarska, Rakouska, Francie , Itálie, Bulharsko, Rumunsko, Turecko, Tunisko a Alžírsko.
Masivní štěpení
Masivní hydraulické štěpení (také známé jako velkoobjemové hydraulické štěpení) je technika, kterou poprvé použila společnost Pan American Petroleum v Stephens County, Oklahoma , USA v roce 1968. Definice masivního hydraulického štěpení se liší, ale obecně se týká léčby injekcí přes 150 malých tun , neboli přibližně 300 000 liber (136 metrických tun) propantu.
Američtí geologové si postupně uvědomovali, že existuje obrovské množství plynem nasycených pískovců s příliš nízkou propustností (obecně menší než 0,1 millidarcy ), aby bylo možné plyn ekonomicky obnovit. Počínaje rokem 1973 bylo masivní hydraulické štěpení používáno v tisících plynových vrtů v San Juan Basin , Denver Basin , Piceance Basin a Green River Basin a v dalších tvrdých skalních formacích západních USA. Další těsné pískovcové studny v USA, které byly ekonomicky životaschopné masivním hydraulickým štěpením, byly v pískovci Clinton-Medina (Ohio, Pensylvánie a New York) a Cotton Valley Sandstone (Texas a Louisiana).
Koncem 70. let se masivní hydraulické štěpení rychle rozšířilo do západní Kanady, plynových pískovců Rotliegend a Carboniferous v Německu, Nizozemsku (plynová pole na souši i na moři) a ve Spojeném království v Severním moři .
Horizontální ropné nebo plynové vrty byly neobvyklé až do konce 80. let minulého století. Poté operátoři v Texasu začali dokončovat tisíce ropných vrtů horizontálním vrtáním v Austinově křídě a vrtům dávat masivní úpravy hydraulickým štěpením slickwater . Horizontální vrty se ukázaly mnohem účinnější než vertikální vrty při produkci oleje z těsné křídy; sedimentární lože jsou obvykle téměř horizontální, takže horizontální studny mají mnohem větší kontaktní plochy s cílovou formací.
Operace hydraulického štěpení exponenciálně rostly od poloviny 90. let 20. století, kdy technologický pokrok a zvyšování cen zemního plynu učinily tuto techniku ekonomicky životaschopnou.
Břidlice
Hydraulické štěpení břidlic sahá přinejmenším do roku 1965, kdy někteří operátoři v plynovém poli Big Sandy ve východním Kentucky a jižní Západní Virginii zahájili hydraulické štěpení Ohio Shale a Cleveland Shale za použití relativně malých frakcí. Frac pracovních míst obecně zvýšil produkci, zejména z studen s nižšími výtěžky.
V roce 1976 zahájila vláda Spojených států projekt Eastern Gas Shales , který zahrnoval řadu veřejno-soukromých demonstračních projektů hydraulického štěpení. Ve stejném období obdržel Institut pro výzkum plynu, výzkumné konsorcium plynárenství, souhlas k výzkumu a financování od Federální energetické regulační komise .
V roce 1997 Nick Steinsberger, inženýr společnosti Mitchell Energy (nyní součást společnosti Devon Energy ), použil techniku štěpení slickwater s použitím většího množství vody a vyššího tlaku čerpadla než předchozí techniky štěpení, která byla použita ve východním Texasu v Barnett Shale v severním Texasu . V roce 1998 se nová technika ukázala jako úspěšná, když prvních 90 dní těžby plynu z vrtu s názvem SH Griffin č. 3 překročilo produkci kterékoli z předchozích vrtů společnosti. Tato nová dokončovací technika učinila těžbu plynu v Barnett Shale velmi ekonomickou a později byla aplikována na další břidlice, včetně Eagle Ford a Bakken Shale . George P. Mitchell byl nazýván „otcem frakování“ kvůli své roli při jeho aplikaci v břidlicích. První horizontální vrt v Barnett Shale byl vyvrtán v roce 1991, ale nebyl v Barnettu široce proveden, dokud nebylo prokázáno, že plyn lze ekonomicky extrahovat ze svislých vrtů v Barnettu.
Od roku 2013 se masivní hydraulické štěpení aplikuje v komerčním měřítku na břidlice ve Spojených státech, Kanadě a Číně. Několik dalších zemí plánuje použít hydraulické štěpení .
Proces
Podle Agentury pro ochranu životního prostředí Spojených států (EPA) je hydraulické štěpení proces stimulace zemního plynu, ropy nebo geotermálního vrtu za účelem maximalizace těžby. EPA definuje širší proces zahrnující získávání zdrojové vody, stavbu studny, stimulaci studny a likvidaci odpadu.
Metoda
Hydraulický lom je tvořen čerpáním štěpící tekutiny do vrtu rychlostí dostatečnou ke zvýšení tlaku v cílové hloubce (určeno umístěním perforací pláště studny), aby byl překročen gradient lomu (tlakový gradient) horniny. Gradient lomu je definován jako nárůst tlaku na jednotku hloubky vzhledem k hustotě a obvykle se měří v librách na čtvereční palec, na čtvereční stopu nebo v barech. Skála praskne a lomová tekutina prostupuje horninou a prodlužuje trhlinu dál a dál a tak dále. Zlomeniny jsou lokalizovány jako pokles tlaku s rychlostí ztráty třením, která je relativní k vzdálenosti od studny. Operátoři se obvykle pokoušejí zachovat „šířku zlomeniny“ nebo zpomalit její pokles po ošetření zavedením propantu do vstřikované tekutiny - materiálu, jako jsou zrnka písku, keramiky nebo jiných částic, čímž zabrání uzavření zlomenin, když je injekce zastavena a tlak odstraněn. Zohlednění pevnosti propantu a prevence selhání propantu nabývá na významu ve větších hloubkách, kde je tlak a napětí na zlomeninách vyšší. Propíchnutá zlomenina je dostatečně propustná, aby umožnila tok plynu, ropy, slané vody a hydraulických štěpných tekutin do studny.
Během procesu dochází k úniku štěpné tekutiny (ztráta štěpné tekutiny z lomového kanálu do okolní propustné horniny). Pokud není kontrolován, může překročit 70% vstřikovaného objemu. To může mít za následek poškození matrice formace, nepříznivou interakci formační tekutiny a změněnou geometrii lomu, čímž se sníží účinnost.
Umístění jedné nebo více zlomenin podél délky vrtu je přísně kontrolováno různými metodami, které vytvářejí nebo utěsňují otvory v boku vrtu. Hydraulické štěpení se provádí v opláštěných vrtech a k oblastem, které mají být zlomeny, se přistupuje perforací pouzdra v těchto místech.
Zařízení pro hydraulické štěpení používané v polích ropy a zemního plynu se obvykle skládá z kalového míchače, jednoho nebo více vysokotlakých, velkoobjemových štěpných čerpadel (typicky výkonných triplexních nebo quintuplexních čerpadel) a monitorovací jednotky. Související zařízení zahrnuje štěpící nádrže, jednu nebo více jednotek pro skladování a manipulaci s propantem, vysokotlaké ošetřovací železo, jednotku chemických přísad (slouží k přesnému monitorování přidávání chemikálií), nízkotlaké flexibilní hadice a mnoho měřidel a měřičů průtoku hustota tekutin a ošetřovací tlak. Chemické přísady jsou typicky 0,5% z celkového objemu tekutiny. Zařízení pro štěpení pracuje v rozsahu tlaků a rychlostí vstřikování a může dosáhnout až 100 megapascalů (15 000 psi) a 265 litrů za sekundu (9,4 cu ft/s) (100 barelů za minutu).
No typy
Je možné rozlišovat mezi konvenčním, nízkoobjemovým hydraulickým štěpením, používaným ke stimulaci nádrží s vysokou propustností pro jednu jamku, a nekonvenčním, velkoobjemovým hydraulickým štěpením, používaným při dokončování vrtů s těsným plynem a břidlicovým plynem. Velkoobjemové hydraulické štěpení obvykle vyžaduje vyšší tlaky než maloobjemové štěpení; vyšší tlaky jsou potřebné k vytlačení větších objemů kapaliny a propantu, které se rozprostírají dále od vrtu.
Horizontální vrtání zahrnuje vrty s koncovou vrtnou dírou dokončenou jako „boční“, která probíhá rovnoběžně s horninovou vrstvou obsahující látku, která má být extrahována. Například postranice se rozprostírají 1 500 až 5 000 stop (460 až 1 520 m) v povodí Barnett Shale v Texasu a až 3 000 m ve formaci Bakken v Severní Dakotě. Naproti tomu svislá studna přistupuje pouze k tloušťce skalní vrstvy, typicky 15–91 m (50–300 stop). Horizontální vrtání snižuje povrchové poruchy, protože pro přístup ke stejnému objemu horniny je zapotřebí méně vrtů.
Vrtání často ucpává póry ve stěně vrtu, čímž se snižuje propustnost na vrtu a v jeho blízkosti. To snižuje tok do vrtu z okolního skalního útvaru a částečně utěsňuje vrt z okolní horniny. K obnovení propustnosti lze použít maloobjemové hydraulické štěpení.
Rozbíjející se kapaliny
Hlavním účelem frakční tekutiny je prodloužit zlomeniny, přidat lubrikaci, změnit sílu gelu a nést propan do formace. Existují dva způsoby dopravy propantu v kapalině- vysokorychlostní a vysoce viskózní . Vysoce viskozitní štěpení má tendenci způsobovat velké dominantní fraktury, zatímco vysokorychlostní (kluzká voda) fraktura způsobuje malé rozprostřené mikrolomeniny.
Ve vodě rozpustná gelovací činidla (jako je guarová guma ) zvyšují viskozitu a účinně dodávají propan do formace.
Tekutina je obvykle kaše z vody, propantu a chemických přísad . Kromě toho lze vstřikovat gely, pěny a stlačené plyny, včetně dusíku , oxidu uhličitého a vzduchu. Typicky je 90% tekutiny voda a 9,5% písek s chemickými přísadami, které tvoří asi 0,5%. Frakční kapaliny však byly vyvinuty za použití zkapalněného ropného plynu (LPG) a propanu, ve kterém je voda zbytečná.
Propant je zrnitý materiál, který zabraňuje uzavření vytvořených zlomenin po ošetření štěpením. Mezi typy propantu patří křemičitý písek , písek potažený pryskyřicí, bauxit a umělá keramika. Volba propantu závisí na typu potřebné propustnosti nebo pevnosti zrna. V některých formacích, kde je tlak dostatečně velký na rozdrcení zrn přírodního křemičitého písku, lze použít propanty s vyšší pevností, jako je bauxit nebo keramika. Nejčastěji používaným propantem je křemičitý písek, ačkoli se věří, že účinnější jsou propanty stejné velikosti a tvaru, jako je keramický propant.
Frakční tekutina se mění v závislosti na požadovaném typu štěpení, podmínkách štěpení konkrétních jamek a charakteristikách vody. Tekutina může být na bázi gelu, pěny nebo kluzké vody. Volby tekutin jsou kompromisy: viskóznější tekutiny, jako jsou gely, lépe udržují propant v suspenzi; zatímco méně viskózní kapaliny a kapaliny s nižším třením, jako je kluzká voda, umožňují čerpání kapaliny vyšší rychlostí, aby se vytvořily zlomeniny dále od vrtu. Mezi důležité materiálové vlastnosti tekutiny patří viskozita , pH , různé reologické faktory a další.
Voda se mísí s pískem a chemikáliemi za vzniku kapaliny pro hydraulické štěpení. Na jedno štěpení se použije přibližně 40 000 galonů chemikálií. Typické ošetření zlomeniny používá 3 až 12 aditivních chemikálií. Ačkoli mohou existovat nekonvenční štěpící kapaliny, typické chemické přísady mohou zahrnovat jednu nebo více z následujících látek:
- Kyseliny - kyselina chlorovodíková nebo kyselina octová se používají ve fázi předběžného štěpení k čištění perforací a iniciačních trhlin v hornině s blízkým vrtem.
- Chlorid sodný (sůl) - zpomaluje rozpad gelových polymerních řetězců .
- Polyakrylamid a další reduktory tření snižují turbulence v proudění tekutiny a tření v potrubí, což umožňuje pumpám pumpovat vyšší rychlostí, aniž by na povrch působil větší tlak.
- Ethylenglykol — zabraňuje tvorbě usazenin vodního kamene v potrubí.
- Boritanové soli - slouží k udržování viskozity kapaliny během zvyšování teploty.
- Uhličitany sodné a draselné - používají se k udržení účinnosti síťovadel .
- Glutaraldehyd - biocid, který zabraňuje korozi potrubí před mikrobiální aktivitou.
- Guarová guma a další ve vodě rozpustná gelovací činidla-zvyšuje viskozitu frakční tekutiny, aby se propant dostal do formace efektivněji.
- Kyselina citronová - používá se k prevenci koroze .
- Isopropanol - používá se k zazimování chemikálií, aby se zajistilo, že nezmrazí.
Nejběžnější chemikálií používanou pro hydraulické štěpení ve Spojených státech v letech 2005–2009 byl methanol , zatímco některé další nejpoužívanější chemikálie byly isopropylalkohol , 2-butoxyethanol a ethylenglykol .
Typické typy tekutin jsou:
- Konvenční lineární gely. Tyto gely jsou deriváty celulózy ( karboxymethylcelulóza , hydroxyethylcelulóza , karboxymethylhydroxyethylcelulóza , hydroxypropylcelulóza , hydroxyethylmethylcelulóza ), guar nebo jeho deriváty ( hydroxypropyl guar , karboxymethyl hydroxypropyl guar ), smíchané s jinými chemikáliemi.
- Borátově zesítěné kapaliny. Jedná se o kapaliny na bázi guaru zesítěné ionty boru (z vodného roztoku boraxu / kyseliny borité ). Tyto gely mají vyšší viskozitu při pH 9 a dále se používají k přepravě propantu. Po štěpení se hodnota pH sníží na 3–4, takže dojde k porušení příčných vazeb a gel je méně viskózní a lze jej čerpat.
- O organokovově zesítěných tekutinách- zirkoniu , chromu , antimonu a titanových solích-je známo, že zesilují gely na bázi guaru. Zesíťovací mechanismus není reverzibilní, takže jakmile je propant odčerpán spolu se zesíťovaným gelem, je provedena frakční část. Gely se rozbijí pomocí vhodných rozbíječů.
- Olejové gely fosfát-ester hliníku. Fosforečnan hlinitý a esterové oleje se rozmíchají na kaši za vzniku zesítěného gelu. Jedná se o jeden z prvních známých gelovacích systémů.
U tekutin slickwater je používání zametání běžné. Zametání je dočasné snížení koncentrace propantu, které pomáhá zajistit, aby studna nebyla zahlcena propantem. Jak proces štěpení pokračuje, někdy se do frakční tekutiny přidávají činidla snižující viskozitu, jako jsou oxidační činidla a rozbíječe enzymů, aby se deaktivovaly gelovací činidla a podpořil zpětný tok. Taková oxidační činidla reagují a rozkládají gel, snižují viskozitu tekutiny a zajišťují, že z formace není vytažen žádný propant. Enzym působí jako katalyzátor rozkladu gelu. Někdy se k rozbití zesíťování na konci úlohy hydraulického štěpení používají modifikátory pH , protože mnohé vyžadují systém pufru pH, aby zůstaly viskózní. Na konci práce je studna běžně propláchnuta vodou pod tlakem (někdy smíchaná s chemikálií snižující tření.) Některé (ale ne všechny) injektované tekutiny jsou získány zpět. Tato tekutina je řízena několika způsoby, včetně podzemního řízení vstřikování, úpravy, vypouštění, recyklace a dočasného skladování v jámách nebo kontejnerech. Nové technologie se neustále vyvíjejí, aby lépe nakládaly s odpadními vodami a zlepšily opětovné použití.
Sledování zlomenin
Měření tlaku a rychlosti během růstu hydraulické fraktury, se znalostí vlastností tekutin a propanátu vstřikovaného do studny, poskytuje nejběžnější a nejjednodušší způsob monitorování léčby hydraulické fraktury. Tato data spolu se znalostí podzemní geologie lze použít k modelování informací, jako je délka, šířka a vodivost podepřené zlomeniny.
Injekce radioaktivních indikátorů spolu s štěpnou tekutinou se někdy používá ke stanovení profilu injekce a umístění vytvořených zlomenin. Radiotracery jsou vybrány tak, aby měly snadno detekovatelné záření, vhodné chemické vlastnosti a poločas rozpadu a úroveň toxicity, které minimalizují počáteční a zbytkovou kontaminaci. Radioaktivní izotopy chemicky vázané na sklo (písek) a/nebo kuličky pryskyřice mohou být také injektovány ke sledování zlomenin. Například mohou být do propantu přidány plastové pelety potažené 10 GBq Ag-110 mm, nebo může být pískem označen Ir-192, aby bylo možné sledovat postup propantu. K měření průtoků se používají také radiotracery jako Tc-99m a I-131. Komise pro jadernou regulaci zveřejňuje pokyny, které uvádějí širokou škálu radioaktivních materiálů v pevných, kapalných a plynných formách, které lze použít jako značkovače, a omezují množství, které lze použít na injekci a na jamku každého radionuklidu.
Nová technika monitorování studny zahrnuje kabely z optických vláken mimo skříň. Pomocí vláknové optiky lze měřit teploty každou nohu podél studny - i když jsou jamky frakovány a čerpány. Monitorováním teploty studny mohou inženýři určit, kolik hydraulické štěpné kapaliny používají různé části studny a kolik zemního plynu nebo ropy nasbírají během operace hydraulického štěpení a kdy studna produkuje.
Mikroseismické monitorování
U pokročilejších aplikací se někdy k odhadu velikosti a orientace indukovaných zlomenin používá mikroseismické monitorování. Mikroseismická aktivita se měří umístěním řady geofonů do blízkého vrtu. Mapováním umístění jakýchkoli malých seismických událostí spojených s rostoucí zlomeninou se odvozuje přibližná geometrie zlomeniny. Pole náklonu umístěná na povrchu nebo ve studni poskytují další technologii pro monitorování napětí
Mikroseismické mapování je geofyzicky velmi podobné seismologii . V seizmologii zemětřesení zaznamenávají seismometry rozptýlené na povrchu Země nebo v jeho blízkosti S-vlny a P-vlny, které se uvolňují během zemětřesení. To umožňuje odhadnout pohyb podél roviny poruchy a zmapovat její polohu v podpovrchovém povrchu Země. Hydraulické štěpení, zvýšení formovacího napětí úměrné čistému štěpnému tlaku, stejně jako zvýšení tlaku pórů v důsledku úniku. Tahová napětí jsou generována před špičkou zlomeniny a generují velké množství smykového napětí . Zvýšení tlaku vody v pórech a napětí ve formaci se spojuje a ovlivňuje slabiny v blízkosti hydraulického lomu, jako jsou přírodní zlomeniny, klouby a ložní plochy.
Různé metody mají různé chyby umístění a výhody. Přesnost mapování mikroseismických událostí závisí na poměru signálu k šumu a distribuci senzorů. Přesnost událostí lokalizovaných seismickou inverzí zlepšují senzory umístěné ve více azimutech ze sledovaného vrtu. V místě závrtného pole je přesnost událostí zlepšena tím, že jsou blízko monitorovaného vrtu (vysoký poměr signálu k šumu).
Klíčovým aspektem při hodnocení hydraulických zlomenin a jejich optimalizaci se stalo monitorování mikroseismických událostí vyvolaných stimulací nádrže. Hlavním cílem hydraulického monitorování lomu je kompletně charakterizovat strukturu indukovaného lomu a distribuci vodivosti uvnitř formace. Geomechanická analýza, například porozumění vlastnostem materiálu formací, podmínkám na místě a geometriím, pomáhá monitorování poskytnutím lepší definice prostředí, ve kterém se lomová síť šíří. Dalším úkolem je znát umístění propantu v lomu a distribuci vodivosti lomu. To lze monitorovat pomocí několika typů technik, které nakonec vyvinou model rezervoáru, než přesně předpovídá dobrý výkon.
Horizontální dokončení
Od počátku roku 2000 pokroky v technologii vrtání a dokončování učinily horizontální vrty mnohem úspornějšími. Horizontální vrty umožňují mnohem větší expozici formaci než konvenční vertikální vrty. To je zvláště užitečné u břidlicových formací, které nemají dostatečnou propustnost pro ekonomickou výrobu se svislou studnou. Takové vrty, když jsou vrtány na pevnině, jsou nyní obvykle hydraulicky zlomeny v několika fázích, zejména v Severní Americe. Typ dokončení vrtu se používá k určení, kolikrát byla formace zlomena a na jakých místech podél horizontální části.
V Severní Americe jsou břidlicové nádrže jako Bakken , Barnett , Montney , Haynesville , Marcellus a nejnověji břidlice Eagle Ford , Niobrara a Utica vodorovně provrtány produkčními intervaly, dokončeny a zlomeny. Způsobu, kterým jsou zlomeniny uloženy podél vrtu, se nejčastěji dosahuje jednou ze dvou metod, známých jako „zátka a perf“ a „kluzné pouzdro“.
Studna pro práci typu plug-and-perf se obecně skládá ze standardního ocelového pláště, cementovaného nebo necementovaného, zasazeného do vyvrtaného otvoru. Jakmile je vrtná souprava odstraněna, použije se k provrtání v blízkosti dna studny nákladní automobil s drátu a poté se čerpá štěpná tekutina. Poté lanový nákladní vůz nastaví zátku do studny, aby dočasně utěsnil tuto část, aby bylo možné ošetřit další část vrtu. Další fáze se čerpá a postup se opakuje podél horizontální délky vrtu.
Studna pro techniku kluzných pouzder je odlišná v tom, že posuvné objímky jsou zahrnuty v nastavených rozestupech v ocelovém pouzdře v době, kdy jsou zasazeny. Posuvné rukávy jsou v tuto chvíli obvykle všechny zavřené. Když má dojít k prasknutí studny, spodní posuvné pouzdro se otevře pomocí jedné z několika aktivačních technik a první stupeň se napumpuje. Po dokončení se otevře další rukáv, který současně izoluje předchozí fázi a postup se opakuje. U metody s kluzným pouzdrem není obvykle vyžadováno vedení.
Tyto dokončovací techniky mohou v případě potřeby umožnit čerpání více než 30 stupňů do horizontální části jedné jamky, což je mnohem více, než by bylo obvykle čerpáno do vertikální studny, která měla vystaveno mnohem méně stop produkční zóny.
Využití
Hydraulické štěpení se používá ke zvýšení rychlosti, jakou lze látky, jako je ropa nebo zemní plyn, získávat z podzemních přírodních nádrží. Rezervoáry jsou typicky porézní pískovce , vápence nebo dolomitové horniny, ale také zahrnují „nekonvenční nádrže“, jako jsou břidlicová skála nebo uhelné lože. Hydraulické štěpení umožňuje těžbu zemního plynu a ropy ze skalních útvarů hluboko pod zemským povrchem (obecně 2 000–6 000 m (5 000–20 000 stop)), což je výrazně pod typickými hladinami zásob podzemních vod. V takové hloubce může existovat nedostatečná propustnost nebo tlak v nádrži, aby zemní plyn a ropa mohly proudit ze skály do vrtu při vysoké ekonomické návratnosti. Vytváření vodivých zlomenin ve skále je tedy nástrojem při těžbě z přirozeně nepropustných břidlicových nádrží. Propustnost se měří v rozsahu mikro darcycí na nanodarcy. Zlomeniny jsou vodivou cestou spojující větší objem nádrže se studnou. Takzvané „super frakování“ vytváří praskliny hlouběji ve skalní formaci, aby se uvolnilo více ropy a plynu, a zvyšuje účinnost. Výtěžek typických vrtů z břidlic obvykle klesá po prvním nebo dvou letech, ale maximální životnost studny lze prodloužit na několik desítek let.
Použití bez použití ropy/plynu
Zatímco hlavní průmyslové využití hydraulického štěpení je ve stimulaci produkce z ropných a plynových vrtů, používá se také hydraulické štěpení:
- Ke stimulaci studní podzemní vody
- K předběžné úpravě nebo vyvolání těžby skalních jeskyní
- Jako prostředek ke zlepšení sanace odpadu, obvykle uhlovodíkového odpadu nebo rozlití
- Likvidovat odpad injekcí hluboko do skály
- K měření stresu na Zemi
- Pro výrobu elektřiny v vylepšených geotermálních systémech
- Zvýšit rychlost injektáže pro geologickou sekvestraci CO
2 - Chcete -li ukládat elektrickou energii, přečerpávací vodní elektrárna
Od konce sedmdesátých let se v některých případech používalo hydraulické štěpení ke zvýšení výtěžku pitné vody ze studní v řadě zemí, včetně USA, Austrálie a Jižní Afriky.
Ekonomické efekty
Hydraulické štěpení je považováno za jednu z klíčových metod těžby nekonvenčních zdrojů ropy a nekonvenčního plynu . Podle Mezinárodní energetické agentury se zbývající technicky využitelné zdroje břidlicového plynu odhadují na 208 bilionů kubických metrů (7 300 bilionů kubických stop), těsného plynu na 76 bilionů kubických metrů (2700 bilionů kubických stop) a metan na uhelné uhlí na 47 bilionů kubických metrů (1700 bilionů kubických stop). Formace těchto zdrojů mají zpravidla nižší propustnost než konvenční plynové formace. V závislosti na geologických charakteristikách formace jsou proto vyžadovány specifické technologie, jako je hydraulické štěpení. Ačkoli existují i jiné způsoby těžby těchto zdrojů, například konvenční vrtání nebo horizontální vrtání, hydraulické štěpení je jednou z klíčových metod, díky nimž je jejich extrakce ekonomicky životaschopná. Technika vícestupňového štěpení usnadnila vývoj těžby břidlicového plynu a lehké ropné produkce ve Spojených státech a věří se, že tomu tak je i v ostatních zemích s nekonvenčními zdroji uhlovodíků.
Velká většina studií uvádí, že hydraulické štěpení ve Spojených státech mělo dosud silný pozitivní ekonomický přínos. Instituce Brookings odhaduje, že přínosy samotného břidlicového plynu vedly k čistému ekonomickému přínosu 48 miliard dolarů ročně. Většina těchto výhod je ve spotřebitelském a průmyslovém sektoru kvůli výrazně sníženým cenám zemního plynu. Jiné studie naznačují, že ekonomické přínosy jsou vyváženy externalitami a že nižší náklady na elektřinu (LCOE) ze zdrojů s méně uhlíkem a vodou jsou nižší.
Hlavním přínosem hydraulického štěpení je kompenzace dovozu zemního plynu a ropy, kde náklady zaplacené výrobcům jinak opouštějí domácí ekonomiku. Břidlicová ropa a plyn jsou však v USA vysoce dotovány a dosud nepokryly výrobní náklady - to znamená, že náklady na hydraulické štěpení se platí z daní z příjmu a v mnoha případech jsou až dvojnásobné než náklady placené na pumpě.
Výzkum naznačuje, že studny s hydraulickým štěpením mají nepříznivý dopad na produktivitu zemědělství v blízkosti vrtů. Jeden papír zjistil, „že produktivita zavlažované plodiny klesá o 5,7%, když je studna vyvrtána během zemědělsky aktivních měsíců v okruhu 11–20 km od produkujícího městečka. Tento účinek se s rostoucí vzdáleností mezi městy a studnami zmenšuje a oslabuje. " Zjištění naznačují, že zavedení vrtů s hydraulickým štěpením do Alberty stálo provincii v roce 2014 14,8 milionu dolarů kvůli poklesu produktivity plodin,
Energetická informační správa amerického ministerstva energetiky odhaduje, že 45% amerických dodávek plynu bude do roku 2035 pocházet z břidlicového plynu (přičemž velká většina z nich nahradí konvenční plyn, který má nižší stopu skleníkových plynů).
Veřejná debata
Politika a veřejná politika
Populární hnutí a organizace občanské společnosti
Na mezinárodní úrovni se objevilo hnutí proti frakování se zapojením mezinárodních ekologických organizací a národů, jako je Francie, a lokálně v postižených oblastech, jako je Balcombe v Sussexu, kde v polovině roku 2013 probíhal vrtný protest Balcombe . Značný odpor proti aktivitám hydraulického štěpení v místních městech ve Spojených státech vedl společnosti k přijetí různých opatření pro styk s veřejností s cílem uklidnit veřejnost, včetně zaměstnávání bývalého vojenského personálu s výcvikem v operacích psychologické války . Podle Matta Pitzarelly, ředitele komunikace společnosti Range Resources , byli zaměstnanci vyškolení na Blízkém východě pro společnost Range Resources v Pensylvánii cenní, když se zabývali emočně nabitými schůzkami obcí a radami městských částí ohledně územního plánování a místních vyhlášek, které se zabývají hydraulickým štěpením.
Proti hydraulickému štěpení došlo k mnoha protestům. Například deset lidí bylo zatčeno v roce 2013 během protestu proti frakování poblíž New Matamoras, Ohio, poté, co nelegálně vstoupili do vývojové zóny a zavřeli se k vrtacímu zařízení. V severozápadní Pensylvánii došlo k projížďce střelbou na místo studny, při kterém někdo vystřelil dvě ráže malorážní pušky směrem k vrtné soupravě, než na místo vykřikl nadávky a uprchl ze scény. Ve Washington County v Pensylvánii našel dodavatel pracující na plynovodu trubkovou bombu , která byla umístěna tam, kde mělo být potrubí postaveno, což by podle místních úřadů způsobilo „katastrofu“, kdyby ji neobjevili a neodpálili.
Vláda a korporátní lobby v USA
United States Department of State založil iniciativu Global břidlicového plynu přesvědčit vlády po celém světě poskytují úlevy velkých ropných a plynárenských společností zřídit posranej operace. Tajné dokumenty americké vlády zveřejněné WikiLeaks dokumentují, že v rámci tohoto projektu američtí představitelé svolali konference pro zahraniční vládní úředníky, které obsahovaly prezentace hlavních představitelů ropných a plynárenských společností a odborníků na styk s veřejností s odbornými znalostmi o tom, jak zmírnit populace cílových zemí, jejichž občané byli často docela nepřátelští vůči frakování na svých pozemcích. Vládní projekt USA uspěl, protože mnoho zemí na několika kontinentech přistoupilo na myšlenku udělování ústupků za frakování; Polsko například souhlasilo s povolením frakcování velkých ropných a plynových korporací na téměř třetině jeho území. US Export-Import Bank , agentura vlády Spojených států, za předpokladu, 4,7 miliardy $ na financování posranej operace zřízené od roku 2010 v australském Queenslandu .
Údajná ruská státní advokacie
V roce 2014 řada evropských představitelů navrhla, aby několik velkých evropských protestů proti hydraulickému štěpení (se smíšeným úspěchem v Litvě a na Ukrajině) mohlo být částečně sponzorováno Gazpromem , ruskou státem kontrolovanou plynárenskou společností. The New York Times navrhl, aby Rusko považovalo svůj export zemního plynu do Evropy za klíčový prvek svého geopolitického vlivu a že tento trh by se zmenšil, pokud by se ve východní Evropě přijalo hydraulické štěpení, protože v regionu otevírá značné zásoby břidlicového plynu . Ruští představitelé při mnoha příležitostech veřejně prohlásili, že hydraulické štěpení „představuje obrovský ekologický problém“.
Současné frakční operace
V současné době probíhá hydraulické štěpení ve Spojených státech v Arkansasu, Kalifornii, Coloradu, Louisianě, Severní Dakotě, Oklahomě, Pensylvánii, Texasu, Virginii, Západní Virginii a Wyomingu. Jiné státy, jako Alabama, Indiana, Michigan, Mississippi, New Jersey, New York a Ohio, buď zvažují nebo se připravují na vrtání pomocí této metody. Maryland a Vermont trvale zakázaly hydraulické štěpení a New York a Severní Karolína zavedly dočasné zákazy. New Jersey má v současné době před zákonodárcem návrh zákona o prodloužení moratoria na hydraulické štěpení z roku 2012, jehož platnost nedávno vypršela. Ačkoli ve Spojeném království bylo nedávno zrušeno moratorium na hydraulické štěpení, vláda postupuje opatrně kvůli obavám ze zemětřesení a dopadu vrtů na životní prostředí. Ve Francii a Bulharsku je v současné době hydraulické štěpení zakázáno.
Dokumentární filmy
Josh Fox ‚s 2010 na Oscara nominovaný snímek Gasland stal centrem opozice hydraulického štěpení z břidlic. Film představoval problémy s kontaminací podzemních vod poblíž vrtných lokalit v Pensylvánii, Wyomingu a Coloradu. Energetická společnost Depth , lobbistická skupina ropného a plynárenského průmyslu, zpochybnila fakta filmu. V reakci na to bylo vyvrácení tvrzení společnosti Energy in Depth o nepřesnosti zveřejněno na webových stránkách společnosti Gasland . Ředitel Coloradské komise pro ochranu ropy a zemního plynu (COGCC) nabídl, že bude v rámci filmu vyslýchán, pokud by mohl zkontrolovat, co bylo součástí rozhovoru ve finálním filmu, ale Fox nabídku odmítl. Exxon Mobil , Chevron Corporation a ConocoPhillips vysílaly v letech 2011 a 2012 reklamy, které tvrdily, že popisují ekonomické a environmentální přínosy zemního plynu a tvrdí, že hydraulické štěpení bylo bezpečné.
Film Promised Land z roku 2012 s Mattem Damonem v hlavní roli pojal hydraulické štěpení. Plynárenský průmysl zvrátil filmovou kritiku hydraulického štěpení informačními letáky a příspěvky na Twitteru a Facebooku .
V lednu 2013, severní irský novinář a filmař Phelim McAleer vydala crowdfunded dokument nazvaný FrackNation jako reakci na prohlášení Fox v Gasland s tvrzením, že „říká pravdu o fracking pro zemní plyn“. FrackNation premiéru Mark Cuban ‚s AXS TV . Premiéra korespondovala s vydáním Země zaslíbené .
V dubnu 2013 vydal Josh Fox Gasland 2 , jeho „mezinárodní odyseu odkrývající stopu tajemství, lží a kontaminace související s hydraulickým frakováním“. Zpochybňuje to, že plynárenství představuje zemní plyn jako čistou a bezpečnou alternativu k ropě jako mýtus a že hydraulicky zlomené studny v průběhu času nevyhnutelně prosakují, kontaminují vodu a vzduch, poškozují rodiny a ohrožují zemské klima silným metanem ze skleníkových plynů .
V roce 2014 vydal Scott Cannon z Video Innovations dokument The Ethics of Fracking . Film se zabývá politickým, duchovním, vědeckým, lékařským a profesionálním pohledem na hydraulické štěpení. Zabývá se také způsobem, jakým plynárenský průmysl zobrazuje ve své reklamě hydraulické štěpení.
V roce 2015 měl kanadský dokumentární film Fractured Land světovou premiéru na kanadském mezinárodním festivalu dokumentů Hot Docs .
Problémy výzkumu
Středem kontroverze je obvykle zdroj financování výzkumných studií. Byly vzneseny obavy ohledně výzkumu financovaného nadacemi a korporacemi nebo environmentálními skupinami, což může občas vést alespoň ke vzniku nespolehlivých studií. Několik organizací, výzkumníků a sdělovacích prostředků uvedlo potíže s prováděním a vykazováním výsledků studií o hydraulickém štěpení v důsledku tlaku průmyslu a vlády a vyjádřilo znepokojení nad možnou cenzurou zpráv o životním prostředí. Někteří tvrdili, že je zapotřebí dalšího výzkumu účinků této techniky na životní prostředí a zdraví.
Zdravotní rizika
Existují obavy z možných nepříznivých dopadů činnosti hydraulického štěpení na veřejné zdraví . Přezkum výroby plynu z břidlicového plynu ve Spojených státech z roku 2013 uvedl: „s rostoucím počtem vrtných lokalit je více lidí ohroženo nehodami a vystavením škodlivým látkám používaným ve zlomových studnách“. Hodnocení rizik z roku 2011 doporučilo úplné zveřejnění chemikálií používaných pro hydraulické štěpení a vrtání, protože mnohé z nich mají okamžité účinky na zdraví a mnohé z nich mohou mít dlouhodobé účinky na zdraví.
V červnu 2014 Public Health England zveřejnila přehled potenciálních dopadů expozic chemickým a radioaktivním polutantům na veřejné zdraví v důsledku těžby břidlicového plynu ve Velké Británii na základě zkoumání literatury a údajů ze zemí, kde již dochází k hydraulickému štěpení. Shrnutí zprávy uvádí: „Hodnocení v současné době dostupných důkazů naznačuje, že potenciální rizika pro veřejné zdraví vyplývající z expozice emisím spojeným s těžbou plynu z břidlice budou nízká, budou -li operace řádně prováděny a regulovány. Většina důkazů naznačuje, že kontaminace podzemních vod , pokud k ní dojde, je s největší pravděpodobností způsobena prosakováním svislým vrtem. Kontaminace podzemních vod ze samotného procesu podzemního hydraulického štěpení (tj. štěpení břidlice) je nepravděpodobná. Rozlití kapalin hydraulickým štěpením na povrch nebo odpadní vody mohou ovlivnit podzemní vody a emise do ovzduší mají také potenciál mít dopad na zdraví. Tam, kde byla v literatuře identifikována potenciální rizika, jsou hlášené problémy obvykle důsledkem selhání provozu a špatného regulačního prostředí. “
Zpráva z roku 2012 připravená pro generální ředitelství Evropské unie pro životní prostředí identifikovala potenciální rizika pro člověka vyplývající ze znečištění ovzduší a kontaminace podzemních vod, které představuje hydraulické štěpení. V roce 2014 to vedlo k sérii doporučení ke zmírnění těchto obav. Pokyny pro dětské sestry v USA z roku 2012 uvádějí, že hydraulické štěpení má potenciální negativní dopad na veřejné zdraví a že dětské sestry by měly být připraveny shromažďovat informace o takových tématech, aby se zasazovaly o zlepšení zdraví komunity.
Studie z roku 2017 v The American Economic Review zjistila, že „další vrty vrtů vyvrtané do 1 kilometru od příjmu komunitního vodního systému zvyšují kontaminanty související s břidlicovým plynem v pitné vodě“.
Statistiky shromážděné ministerstvem práce USA a analyzované americkými centry pro kontrolu a prevenci nemocí ukazují korelaci mezi vrtnými aktivitami a počtem pracovních úrazů souvisejících s vrtáním a nehodami motorových vozidel, výbuchů, pádů a požárů. Pracovníci těžby jsou také ohroženi rozvojem plicních chorob, včetně rakoviny plic a silikózy (ta je kvůli působení křemičitého prachu generovaného při vrtání hornin a manipulaci s pískem). Americký národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví ( NIOSH ) identifikoval vystavení vzdušnému oxidu křemičitému jako zdravotní riziko pro pracovníky provádějící některé operace hydraulického štěpení. Společnosti NIOSH a OSHA vydaly v červnu 2012 na toto téma společné varování před nebezpečím.
Extrakční pracovní síla je navíc vystavena zvýšenému riziku ozáření. Frakční činnosti často vyžadují vrtání do horniny, která obsahuje přirozeně se vyskytující radioaktivní materiál (NORM), jako je radon, thorium a uran.
Další zpráva, kterou provedl Canadian Medical Journal, uvádí, že po výzkumu identifikovali 55 faktorů, které mohou způsobit rakovinu, včetně 20, u nichž bylo prokázáno, že zvyšují riziko leukémie a lymfomu. Analýza veřejného zdraví v Yale varuje, že těmto chemikáliím mohly být vystaveny miliony lidí žijících v okruhu jednoho kilometru od vrtání studní.
Dopady na životní prostředí
Mezi potenciální dopady hydraulického štěpení na životní prostředí patří emise do ovzduší a změna klimatu, vysoká spotřeba vody, kontaminace podzemních vod, využívání půdy, riziko zemětřesení, hlukové znečištění a zdravotní účinky na člověka. Emise do ovzduší jsou především metan, který uniká ze studní, spolu s průmyslovými emisemi ze zařízení používaných v procesu těžby. Moderní regulace Spojeného království a EU vyžaduje nulové emise metanu, silného skleníkového plynu . Únik metanu je ve starších studnách větším problémem než ve studních vybudovaných podle novějších právních předpisů EU.
V prosinci 2016 vydala Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států (EPA) „Hydraulické štěpení ropy a plynu: Dopady cyklu hydraulické štěpení vody na zdroje pitné vody ve Spojených státech (závěrečná zpráva)“. EPA zjistila vědecké důkazy, že činnosti hydraulického štěpení mohou ovlivnit zdroje pitné vody.
Hydraulické štěpení spotřebuje 1,2 až 3,5 milionu amerických galonů (4500 až 13200 m 3 ) vody na studnu, u velkých projektů se spotřebuje až 5 milionů amerických galonů (19 000 m 3 ). Další voda se používá, když jsou studny refrakturovány. Průměrná studna během své životnosti vyžaduje 3 až 8 milionů amerických galonů (11 000 až 30 000 m 3 ) vody. Podle Oxfordského institutu pro energetické studie jsou v Evropě vyžadovány větší objemy štěpných tekutin, kde jsou hloubky břidlic průměrně 1,5krát větší než v USA. Povrchová voda může být kontaminována rozlitím a nesprávně vybudovanými a udržovanými odpadními jámami a podzemní voda může být kontaminována, pokud je tekutina schopna uniknout z fraktury formace (například opuštěnými studnami , zlomeninami a poruchami) nebo vyrobenou vodou (vracející se kapaliny, které také obsahují rozpuštěné složky, jako jsou minerály a slané vody ). Možnost kontaminace podzemních vod solankou a únikem štěpící tekutiny starými opuštěnými studnami je nízká. Produkovaná voda je řízena podzemním vstřikováním , komunálním a komerčním čištěním a vypouštěním odpadních vod , samostatnými systémy na vrtech nebo polích a recyklací za účelem rozbití budoucích vrtů. Obvykle se regeneruje méně než polovina vyrobené vody použité k rozbití formace.
Pro povrchové instalace je na každou vrtací podložku potřeba asi 3,6 ha (8,9 akrů) půdy . Studna a konstrukce nosné konstrukce výrazně fragmentuje krajinu, což má pravděpodobně negativní dopad na divokou zvěř. Po vyčerpání vrtů je třeba tyto lokality opravit. Výzkum naznačuje, že dopady na náklady na ekosystémové služby (tj. Na procesy, které přírodní svět poskytuje lidstvu) dosáhly v USA více než 250 milionů dolarů ročně Každá podložka studny (v průměru 10 jamek na podložku) potřebuje během přípravného a hydraulického štěpení asi 800 až 2 500 dní hlučné činnosti, která ovlivňuje obyvatele i místní divokou zvěř. Kromě toho je hluk vytvářen nepřetržitou kamionovou dopravou (písek atd.) Potřebnou při hydraulickém štěpení. Probíhá výzkum, aby se zjistilo, zda bylo lidské zdraví ovlivněno znečištěním ovzduší a vody , a je nutné důsledné dodržování bezpečnostních postupů a předpisů, aby se předešlo škodám a zvládlo se riziko nehod, které by mohly způsobit újmu.
V červenci 2013 uvedla americká federální železniční správa kontaminaci oleje hydraulickými štěpnými chemikáliemi jako „možnou příčinu“ koroze ve vozech s ropnými nádržemi.
Hydraulické štěpení bylo někdy spojeno s indukovanou seismicitou nebo zemětřesením. Rozsah těchto událostí je obvykle příliš malý na to, aby byl detekován na povrchu, ačkoli otřesy přisuzované vstřikování tekutin do odpadních vrtů byly dostatečně velké, aby je lidé často pociťovali, a způsobily škody na majetku a možná i zranění. Americký geologický průzkum uvedl, že až 7,9 milionu lidí v několika státech má podobné riziko zemětřesení jako Kalifornie, přičemž hlavním faktorem je hydraulické štěpení a podobné postupy.
K mapování horizontálního a vertikálního rozsahu fraktury se často používají mikroseismické jevy. Lepší porozumění geologii frakcionované oblasti a využívané pro injektážní vrty může být užitečné při zmírňování potenciálu významných seismických událostí.
Lidé získávají pitnou vodu buď z povrchových vod, které zahrnují řeky a nádrže, nebo z vodonosných vrstev podzemních vod, ke kterým mají přístup veřejné nebo soukromé studny. Existuje již řada zdokumentovaných případů, kdy byla okolní podzemní voda kontaminována frakčními činnostmi, což vyžadovalo od obyvatel s vlastní studnou získání externích zdrojů vody pro pití a každodenní použití.
Navzdory těmto zdravotním problémům a snaze zavést moratorium na frakování, dokud nebudou jeho dopady na životní prostředí a zdraví lépe pochopeny, se Spojené státy nadále silně spoléhají na energii z fosilních paliv. V roce 2017 pochází 37% roční spotřeby energie v USA z ropy, 29% ze zemního plynu, 14% z uhlí a 9% z jaderných zdrojů, přičemž pouze 11% je dodáváno z obnovitelných zdrojů, jako je větrná a sluneční energie.
Předpisy
Země používající nebo zvažující použití hydraulického štěpení zavedly různé předpisy, včetně rozvoje federální a regionální legislativy a místních omezení zón. V roce 2011, po tlaku veřejnosti, se Francie stala prvním národem, který zakázal hydraulické štěpení na základě zásady předběžné opatrnosti a zásady preventivního a nápravného působení environmentálních rizik. Tento zákaz potvrdil rozhodnutí Ústavní rady z října 2013 . Některé další země, jako například Skotsko, zavedly na tuto praxi dočasné moratorium kvůli obavám o veřejné zdraví a silnému odporu veřejnosti. Země jako Anglie a Jižní Afrika zrušily své zákazy a místo přímého zákazu se rozhodly zaměřit na regulaci. Německo oznámilo návrh předpisů, které by umožnily použití hydraulického štěpení pro těžbu ložisek břidlicového plynu s výjimkou mokřadních oblastí . V Číně regulace břidlicového plynu stále čelí překážkám, protože má složité vztahy s jinými regulačními režimy, zejména s obchodem. Mnoho států v Austrálii buď trvale nebo dočasně zakázalo štěpení uhlovodíků. V roce 2019 bylo ve Velké Británii zakázáno hydraulické štěpení.
Evropská unie přijala doporučení pro minimální zásady pro používání velkoobjemového hydraulického štěpení. Jeho regulační režim vyžaduje úplné zveřejnění všech aditiv. Ve Spojených státech zahájila Rada pro ochranu podzemních vod FracFocus.org, online dobrovolnou informační databázi pro kapaliny hydraulického štěpení financované skupinami obchodu s ropou a plynem a americkým ministerstvem energetiky. Hydraulické štěpení je vyloučeno z regulace podzemního vstřikování podle zákona o nezávadné pitné vodě , kromě případů, kdy se používá motorová nafta . EPA zajišťuje dohled nad vydáváním povolení k vrtům při použití motorové nafty.
V roce 2012 se Vermont stal prvním státem ve Spojených státech, který zakázal hydraulické štěpení. Dne 17. prosince 2014 se New York stal druhým státem, který vydal úplný zákaz jakéhokoli hydraulického štěpení kvůli potenciálním rizikům pro lidské zdraví a životní prostředí.
Viz také
- Dayne Pratzky
- Směrové vrtání
- Drew Hutton
- Environmentální starosti s výrobou elektřiny
- Dopad hydraulického štěpení na životní prostředí
- Dopad ropy na životní prostředí
- Vliv průmyslu ropných břidlic na životní prostředí
- Frackman
- Hydraulické štěpení podle zemí
- Hydraulické štěpení ve Spojených státech
- Hydraulické štěpení ve Spojeném království
- In-situ výluh
- Uvízlý majetek
- Extrakce břidlicové ropy
Reference
Další čtení
- Gamper-Rabindran, Shanti, ed. Online recenze břidlicové břidlice: Globální pohled na frakování a rozvoj břidlice (U of Pittsburgh Press, 2018)
- Kiparsky, Michael; Hein, Jayni Foley (duben 2013). „Regulace hydraulického štěpení v Kalifornii: perspektiva kvality odpadních vod a vody“ (PDF) . Kalifornské univerzitní centrum pro právo, energetiku a životní prostředí . Vyvolány 1 May 2014 .
- Ridlington, Elizabeth; John Rumpler (3. října 2013). „Fracking by the numbers“ . Environment America .
- „DISH, Texas Exposure Investigation“ (PDF) . Texas DSHS . Citováno 27. března 2013 .
- de Pater, CJ; Baisch, S. (2. listopadu 2011). Geomechanická studie seismicity břidlicové břidlice (PDF) (zpráva). Zdroje Cuadrilla. Archivováno z originálu (PDF) dne 15. února 2014 . Citováno 22. února 2012 .
- McKenzie, Lisa; Witter, Roxana; Newman, Lee; Adgate, John (2012). „Hodnocení rizik pro lidské zdraví u emisí do ovzduší z rozvoje nekonvenčních zdrojů zemního plynu“. Věda o celkovém životním prostředí . 424 : 79–87. Bibcode : 2012ScTEn.424 ... 79M . CiteSeerX 10.1.1.368.4553 . doi : 10.1016/j.scitotenv.2012.02.018 . PMID 22444058 .
- „Cyklus hydraulické štěpení vody“ . EPA . 16. března 2014 . Citováno 10. října 2014 .
-
Fernandez, John Michael; Gunter, Matthew. „Hydraulické štěpení: postupy šetrné k životnímu prostředí“ (PDF) . Centrum pokročilého výzkumu v Houstonu. Archivováno z originálu (PDF) dne 27. května 2013 . Citováno 29. prosince 2012 . Citační deník vyžaduje
|journal=
( nápověda ) - Colborn, Theo; Kwiatkowski, Carol; Schultz, Kim; Bachran, Mary (2011). „Provoz zemního plynu z pohledu veřejného zdraví“ . Posouzení lidských a ekologických rizik . 17 (5): 1039–56. doi : 10,1080/10807039.2011.605662 . S2CID 53996198 .
- Abdalla, Charles W .; Drohan, Joy R .; Blunk, Kristen Saacke; Edson, Jessie (2014). Problémy s odpadními vodami Marcellus Shale v Pensylvánii - současné a vznikající technologie čištění a likvidace (zpráva). Rozšíření státu Penn . Citováno 11. října 2014 .
- Arthur, J. Daniel; Langhus, Bruce; Alleman, David (2008). Přehled moderního vývoje břidlicového plynu ve Spojených státech (PDF) (zpráva). VŠECHNO poradenství. p. 21 . Vyvolány 7 May 2012 .
- Howe, J. Cullen; Del Percio, Stephen. Právní a regulační krajina hydraulického štěpení (zpráva). LexisNexis . Vyvolány 7 May 2014 .
- Molofsky, LJ; Connor, JA; Shahla, KF; Wylie, AS; Wagner, T. (5. prosince 2011). „Metan ve vodních studních v Pensylvánii nesouvisí s frakcí Marcellus Shale“ . Deník ropy a plynu . 109 (49): 54–67.
- IEA (2011). World Energy Outlook 2011 . OECD . s. 91, 164. ISBN 9789264124134.
- „Jak souvisí hydraulické štěpení se zemětřesením a otřesy?“ . USGS . Archivovány od originálu dne 19. října 2014 . Vyvolány 4 November 2012 .
- Moniz, Ernest J .; a kol. (Červen 2011). Budoucnost zemního plynu: interdisciplinární studie MIT (PDF) (zpráva). Massachusetts Institute of Technology . Archivováno z originálu (PDF) dne 12. března 2013 . Citováno 1. června 2012 .
- Biello, David (30. března 2010). „Zemní plyn vytěžený z ložisek břidlic může znamenat, že USA mají stabilní zásobu po celé století - ale za jakou cenu pro životní prostředí a lidské zdraví?“ . Scientific American . Citováno 23. března 2012 .
- Schmidt, Charles (1. srpna 2011). "Blind Rush? Břidlicový plynový boom pokračuje uprostřed otázek týkajících se lidského zdraví" . Perspektivy zdraví životního prostředí . 119 (8): a348–53. doi : 10,1289/ehp.119-a348 . PMC 3237379 . PMID 21807583 .
- Allen, David T .; Torres, Vincent N .; Thomas, James; Sullivan, David W .; Harrison, Matthew; Hendler, Al; Herndon, Scott C .; Kolb, Charles E .; Fraser, Matthew P .; Hill, A. Daniel; Lamb, Brian K .; Miskimins, Jennifer; Sawyer, Robert F .; Seinfeld, John H. (16. září 2013). „Měření emisí metanu v místech těžby zemního plynu ve Spojených státech“ (PDF) . Sborník Národní akademie věd . 110 (44): 17768–73. Bibcode : 2013PNAS..11017768A . doi : 10,1073/pnas.1304880110 . PMC 3816463 . PMID 24043804 . Citováno 2. října 2013 .
- Kassotis, Christopher D .; Tillitt, Donald E .; Davis, J. Wade; Hormann, Annette M .; Nagel, Susan C. (březen 2014). „Činnosti estrogenu a androgenního receptoru v hydraulických štěpících chemikáliích a povrchových a podzemních vodách v hustě vrtané oblasti“ . Endokrinologie . 155 (3): 897–907. doi : 10.1210/en.2013-1697 . PMID 24424034 .
- Chalupka, S. (říjen 2012). „Expozice oxidu křemičitého v zaměstnání při hydraulickém štěpení“. Bezpečnost a ochrana zdraví na pracovišti . 60 (10): 460. doi : 10,3928/21650799-20120926-70 . PMID 23054167 . ProQuest 1095508837 .
- Smith, S. (1. srpna 2014). „Respirátory nestačí: Nová studie zkoumá vystavení pracovníků oxidu křemičitého při operacích hydraulického štěpení“. EHS dnes . ProQuest 1095508837 .
- „Odpadní voda (zpětný tok) z hydraulického štěpení“ (PDF) . Ohio ministerstvo přírodních zdrojů . Archivováno z originálu (PDF) dne 8. května 2012 . Citováno 29. června 2013 .
- Spath, PhD, PE, David P. (listopad 1997). Zásady Poznámka 97-005 Zásady zásad pro přímé domácí použití extrémně znehodnocených zdrojů (PDF) (zpráva). State of California Department of Health Services. Archivováno z originálu (PDF) dne 23. září 2015 . Citováno 7. října 2014 .Správa CS1: více jmen: seznam autorů ( odkaz )
-
Weinhold, Bob (19. září 2012). „Neznámé množství: Regulace radionuklidů ve vodě z vodovodu“ . Perspektivy zdraví životního prostředí . 120 (9): A350–56. doi : 10,1289/ehp.120-a350 . PMC 3440123 . PMID 23487846 .
Příklady lidských činností, které mohou vést k expozici radionuklidům, zahrnují těžbu, mletí a zpracování radioaktivních látek; úniky odpadních vod z hydraulického štěpení vrtů na ropu a zemní plyn ... Těžba a hydraulické štěpení neboli „frakování“ mohou koncentrovat hladiny uranu (stejně jako radia, radonu a thoria) do odpadních vod ...
- Rachel Maddow, Terrence Henry (7. srpna 2012). Rachel Maddow Show: Fracking waste messes with Texas (video). MSNBC . Událost se koná v 9:24 - 10:35.
-
Cothren, Jackson. Modelování účinků neriparních odklonění povrchových vod na průtokové podmínky v Malém červeném povodí (PDF) (zpráva). US Geological Survey, Arkansas Water Science Center Arkansas Water Resources Center, American Water Resources Association, Arkansas State Section Fayetteville Shale Symposium 2012. s. 12 . Citováno 16. září 2012 .
... každá studna vyžaduje mezi 3 a 7 miliony galonů vody pro hydraulické štěpení a očekává se, že počet vrtů v budoucnu poroste
- Janco, David F. (1. února 2007). PADEP Determinační dopis č. 970. Zmenšení Úřadu sněhové obuvi Vodní studna č. 2; primární zdroj vody pro asi 1 000 domácností a podniků ve čtvrti a jejím okolí; napadeno společností Range Resources. Rozhodovací dopis získaný společností Scranton Times-Tribune prostřednictvím žádosti o právo právo vědět (PDF) (zpráva). Scranton Times-Tribune. Archivováno z originálu (PDF) dne 27. prosince 2013 . Citováno 27. prosince 2013 .
- Janco, David F. (3. ledna 2008). PADEP Determinační dopis č. 352 Determinační dopis získaný společností Scranton Times-Tribune prostřednictvím požadavku zákona Right-To-Know. Pořadí: 42 a 43 plynových vrtů Atlas Miller; Vyšetřování ze srpna 2007; dodáván dočasný buvol pro dvě pružiny, objednaný k trvalé výměně spotřebního materiálu (PDF) (zpráva). Scranton Times-Tribune. Archivováno z originálu (PDF) dne 27. prosince 2013 . Citováno 27. prosince 2013 .
- Lustgarten, Abrahm (21. června 2012). „Otráví studny odpadních vod půdu pod našimi nohami? Unikající studny mohou představovat riziko - a věda nedrží krok s rostoucím přemírou odpadních vod“ . Scientific American . Citováno 11. října 2014 .
- Rabinowitz, Peter M .; Rabinowitz, Ilya B .; Slizovskiy, Vanessa; Lamers, Sally J .; Trufan, Theodore R .; Holford, James D .; Dziura, Peter N .; Peduzzi, Michael J .; Kane, John S .; Reif, John; Weiss, Theresa R .; Stowe1, Meredith H. (2014). „Blízkost vrtů na zemní plyn a hlášený zdravotní stav: výsledky průzkumu domácnosti v okrese Washington v Pensylvánii“ . Perspektivy zdraví životního prostředí . 123 (1): 21–26. doi : 10,1289/ehp.1307732 . PMC 4286272 . PMID 25204871 .
- Arthur, J. Daniel; Uretsky, Mike; Wilson, Preston (5. – 6. Května 2010). Vodní zdroje a použití pro hydraulické štěpení v regionu Marcellus Shale (PDF) . Setkání Amerického institutu profesionálních geologů. Pittsburgh : VŠE Poradenství. p. 3 . Vyvolány 9 May 2012 .
- Colborn, Theo; Kwiatkowski, Carol; Schultz, Kim; Bachran, Mary (2011). „Operace se zemním plynem z pohledu veřejného zdraví“ (PDF) . Posouzení lidských a ekologických rizik . 17 (5): 1039–56. doi : 10,1080/10807039.2011.605662 . S2CID 53996198 . Archivovány z původního (PDF) dne 26. dubna 2012.
- Osborn, Stephen G .; Vengosh, Avner; Warner, Nathaniel R .; Jackson, Robert B. (17. května 2011). „Kontaminaci pitné vody metanem doprovázející vrtání plynových vrtů a hydraulické štěpení“ . Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických . 108 (20): 8172–76. Bibcode : 2011PNAS..108,8172O . doi : 10,1073/pnas.1100682108 . PMC 3100993 . PMID 21555547 .
- Nicholas St. Fleur (19. prosince 2014). „Alarmující výzkum za zákazem frakování v New Yorku-analýza zjištění v 184stránkovém přehledu guvernéra Andrewa Cuoma o hydraulickém štěpení“ . Atlantik . Vyvolány 21 December 2014 .
- Gallegos, TJ a BA Varela (2015). Distribuce hydraulického štěpení a čisticí kapaliny, aditiva, propanty a vodní objemy aplikované na studny vrtané ve Spojených státech od roku 1947 do roku 2010 . Americká geologická služba .
externí odkazy
- Souhrn soudních sporů s hydraulickým štěpením (22. dubna 2021)