Фрекинг (также известный как гидроразрыв пласта , гидроразрыв пласта , гидроразрыв пласта или гидроразрыв пласта ) — это метод стимуляции скважин , включающий разрыв пластов в коренных породах жидкостью под давлением. Этот процесс включает в себя закачку под высоким давлением «жидкости для гидроразрыва» (в основном воды, содержащей песок или другие проппанты , взвешенные с помощью загустителей ) в ствол скважины для создания трещин в глубоких породах, через которые проходит природный газ , нефть и рассол будет течь более свободно. Когда гидравлическое давление из скважины снимается, мелкие зерна проппантов гидроразрыва (песок или оксид алюминия ) удерживают трещины открытыми. [1]
Гидравлический разрыв пласта начался как эксперимент в 1947 году [2] , а первое коммерчески успешное применение последовало в 1950 году. По состоянию на 2012 год во всем мире было выполнено 2,5 миллиона «работ ГРП» на нефтяных и газовых скважинах, более одного миллиона из них - в США. [3] [4] Такая обработка обычно необходима для достижения адекватных дебитов в скважинах сланцевого газа , плотного газа , трудноизвлекаемой нефти и газовых скважин угольных пластов. [5] Некоторые гидравлические трещины могут образовываться естественным путем в определенных жилах или дайках . [6] Бурение и гидроразрыв пласта сделали Соединенные Штаты крупным экспортером сырой нефти по состоянию на 2019 год, [7] но утечка метана , мощного парникового газа , резко возросла. [8] [9] Увеличение добычи нефти и газа в результате десятилетнего бума гидроразрыва привело к снижению цен для потребителей, при этом доля доходов домохозяйств, идущих на расходы на энергию, упала почти до рекордно низкого уровня. [10] [11]
Гидравлический разрыв пласта является весьма спорным. [12] Его сторонники выступают за экономические выгоды от более широко доступных углеводородов , [13] [14], а также за замену угля природным газом , который горит более чисто и выделяет меньше углекислого газа (CO 2 ), [15] [16] и энергетическая независимость . [17] Противники гидроразрыва пласта утверждают, что они перевешиваются воздействием на окружающую среду , которое включает загрязнение грунтовых и поверхностных вод , [18] шум и загрязнение воздуха , а также возникновение землетрясений , а также возникающие в результате опасности для здоровья населения и окружающей среды. [19] [20] Исследования выявили неблагоприятные последствия для здоровья населения, живущего вблизи мест гидроразрыва пласта, [21] [22] включая подтверждение химических, физических и психосоциальных опасностей, таких как исходы беременности и родов, мигрени, хронический риносинусит , тяжелые усталость, обострения астмы и психологический стресс. [23] Во избежание дальнейших негативных последствий необходимо соблюдать правила и процедуры безопасности. [24]
Масштаб утечки метана , связанной с гидроразрывом пласта, неизвестен, и есть некоторые свидетельства того, что утечка может свести на нет любые преимущества природного газа в выбросах парниковых газов по сравнению с другими видами ископаемого топлива . [25] [26]
Увеличение сейсмической активности после гидроразрыва пласта по дремлющим или ранее неизвестным разломам иногда вызвано закачкой в глубину обратного притока гидроразрыва пласта (побочный продукт скважин с гидроразрывом пласта) [27] и добываемого пластового рассола (побочный продукт как трещиноватых, так и не -трещины нефтяных и газовых скважин). [28] По этим причинам гидроразрыв пласта находится под международным контролем, ограничен в некоторых странах и полностью запрещен в других. [29] [30] [31] Европейский Союз разрабатывает правила, которые позволят контролируемое применение гидроразрыва пласта. [32]
Трещиноватые породы на большой глубине часто подавляются давлением из-за веса вышележащих слоев породы и цементации пласта. Этот процесс подавления особенно важен при «растягивающих» ( режим 1 ) трещинах, которые требуют, чтобы стенки трещины двигались против этого давления. Разрушение происходит, когда эффективное напряжение преодолевается давлением жидкостей внутри породы. Минимальное главное напряжение становится растягивающим и превышает предел прочности материала. [33] [34] Трещины, образованные таким образом, обычно ориентированы в плоскости, перпендикулярной минимальному главному напряжению, и по этой причине гидравлические разрывы в стволах скважин могут использоваться для определения ориентации напряжений. [35] В природных примерах, таких как дайки или заполненные жилами трещины, ориентации можно использовать для вывода о прошлых состояниях напряжения . [36]
Большинство минеральных жильных систем являются результатом повторяющихся естественных трещин в периоды относительно высокого давления поровой жидкости . Влияние высокого давления поровой жидкости на процесс формирования минеральных жильных систем особенно очевидно в жилах с «трещинами», где жильный материал является частью серии дискретных событий трещинообразования, и в каждом случае откладывается дополнительный жильный материал. [37] Одним из примеров долгосрочных повторяющихся естественных трещин является воздействие сейсмической активности. Уровни напряжения эпизодически повышаются и падают, а землетрясения могут вызвать выброс больших объемов связанной воды из трещин, заполненных жидкостью. Этот процесс называется «сейсмической накачкой». [38]
Незначительные интрузии в верхней части коры , например дайки, распространяются в виде заполненных флюидом трещин. В таких случаях жидкость представляет собой магму . В осадочных породах со значительным содержанием воды жидкостью на вершине трещины будет пар. [39]
ГРП как метод стимуляции неглубоких нефтяных скважин в твердых породах появился еще в 1860-х годах. Взрывы динамита или нитроглицерина использовались для увеличения добычи нефти и природного газа из нефтеносных пластов. 24 апреля 1865 года ветеран Гражданской войны в США полковник Эдвард А. Л. Робертс получил патент на « взрывающуюся торпеду ». [40] Его применяли в Пенсильвании , Нью-Йорке , Кентукки и Западной Вирджинии с использованием жидкого, а позже и затвердевшего нитроглицерина . Еще позже тот же метод был применен к водяным и газовым скважинам. Стимулирование скважин кислотой вместо взрывчатых жидкостей было внедрено в 1930-е годы. Из-за кислотного травления трещины не закрываются полностью, что приводит к дальнейшему увеличению производительности. [41]
Гарольд Хэмм , Обри МакКлендон , Том Уорд и Джордж П. Митчелл считаются пионерами инноваций в области гидроразрыва пласта, находящих практическое применение. [42] [43]
Взаимосвязь между производительностью скважины и давлением обработки изучалась Флойдом Фаррисом из Stanolind Oil and Gas Corporation . Это исследование легло в основу первого эксперимента по гидроразрыву пласта, проведенного в 1947 году на газовом месторождении Хьюготон в округе Грант на юго-западе Канзаса компанией Stanolind. [5] [44] Для обработки скважины 1000 галлонов США (3800 л; 830 имп галлонов) загущенного бензина (по сути, напалма ) и песка из реки Арканзас были закачаны в газодобывающую известняковую формацию на высоте 2400 футов (730 м). ). Эксперимент оказался не очень удачным, так как дебит скважины существенно не изменился. Этот процесс был далее описан Дж. Б. Кларком из Stanolind в его статье, опубликованной в 1948 году. Патент на этот процесс был выдан в 1949 году, а эксклюзивная лицензия была предоставлена компании Halliburton Oil Well Cementing Company. 17 марта 1949 года компания Halliburton провела первые две коммерческие операции гидроразрыва пласта в округе Стивенс, штат Оклахома , и округе Арчер, штат Техас . [44] С тех пор гидроразрыв пласта с хорошим успехом использовался для стимуляции примерно одного миллиона нефтяных и газовых скважин [45] в различных геологических режимах.
В отличие от крупномасштабного гидроразрыва пласта, используемого в пластах с низкой проницаемостью, небольшие гидроразрывы пластов обычно используются в пластах с высокой проницаемостью для устранения «повреждения кожи», зоны низкой проницаемости, которая иногда образуется на границе раздела порода-скважина. В таких случаях трещина может простираться всего на несколько футов от скважины. [46]
В Советском Союзе первый гидроразрыв с проппантом был проведен в 1952 году. Впоследствии методы гидроразрыва стали применять и в других странах Европы и Северной Африки, включая Норвегию, Польшу, Чехословакию (до 1989 года), Югославию (до 1991 года), Венгрию, Австрию, Францию. , Италия, Болгария, Румыния, Турция, Тунис и Алжир. [47]
Массивный гидроразрыв пласта (также известный как гидроразрыв большого объема) — это метод, впервые примененный компанией Pan American Petroleum в округе Стивенс, штат Оклахома , США, в 1968 году. Определение массивного гидроразрыва пласта варьируется, но обычно относится к обработкам, закачивающим более 150 коротких тонн. или приблизительно 300 000 фунтов (136 метрических тонн) проппанта. [48]
Американские геологи постепенно осознали, что существуют огромные объемы газонасыщенных песчаников с слишком низкой проницаемостью (обычно менее 0,1 миллидарси ), чтобы экономически выгодно добывать газ. [48] Начиная с 1973 года, массивный гидроразрыв использовался в тысячах газовых скважин в бассейнах Сан-Хуан , Денвер , [49] в бассейне Писанс , [50] и в бассейне Грин-Ривер , а также в других твердых породах запад США. Другие скважины из плотного песчаника в США, ставшие экономически жизнеспособными благодаря массивному гидроразрыву пласта, находились в песчанике Клинтон-Медина (Огайо, Пенсильвания и Нью-Йорк) и песчанике Коттон-Вэлли (Техас и Луизиана). [48]
Массивный гидроразрыв быстро распространился в конце 1970-х годов на западную Канаду, Ротлигенд и газоносные песчаники каменноугольного периода в Германии, Нидерландах (наземные и морские газовые месторождения) и Великобритании в Северном море . [47]
Горизонтальные нефтяные или газовые скважины были редкостью до конца 1980-х годов. Затем операторы в Техасе начали заканчивать тысячи нефтяных скважин путем горизонтального бурения в Остин-Чок и проводить в стволах массивных гидроразрывов пластовой водой . Горизонтальные скважины оказались гораздо более эффективными, чем вертикальные, при добыче нефти из плотных меловых пород; [51] осадочные пласты обычно почти горизонтальны, поэтому горизонтальные скважины имеют гораздо большие площади контакта с целевым пластом. [52]
Операции по гидроразрыву пласта выросли в геометрической прогрессии с середины 1990-х годов, когда технологический прогресс и рост цен на природный газ сделали этот метод экономически жизнеспособным. [53]
Гидравлический разрыв сланцев восходит, по крайней мере, к 1965 году, когда некоторые операторы газового месторождения Биг-Сэнди в восточном Кентукки и южной части Западной Вирджинии начали проводить гидравлический разрыв сланцев Огайо и Кливленд , используя относительно небольшие трещины. Работы по ГРП в целом увеличили добычу, особенно из низкодебитных скважин. [54]
В 1976 году правительство США начало проект «Восточные газовые сланцы», который включал в себя многочисленные государственно-частные демонстрационные проекты по гидроразрыву пласта. [55] В тот же период Научно-исследовательский институт газа , исследовательский консорциум газовой промышленности, получил одобрение на исследования и финансирование от Федеральной комиссии по регулированию энергетики . [56]
В 1997 году Ник Стейнсбергер, инженер компании Mitchell Energy (ныне часть Devon Energy ), применил метод гидроразрыва методом гладкой воды, используя больше воды и более высокое давление насоса, чем предыдущие методы гидроразрыва, которые использовались в Восточном Техасе в сланцах Барнетт на севере Техаса. . [52] В 1998 году новый метод оказался успешным, когда за первые 90 дней добыча газа из скважины под названием SH Griffin № 3 превысила добычу любой из предыдущих скважин компании. [57] [58] Этот новый метод заканчивания сделал добычу газа широко экономичной в сланцах Барнетт , а позже был применен к другим сланцам, включая Игл Форд и сланцы Баккен . [59] [60] [61] Джорджа П. Митчелла называли «отцом гидроразрыва» из-за его роли в применении его в сланцах. [62] Первая горизонтальная скважина в сланцах Барнетт была пробурена в 1991 году, но на месторождении Барнетт не получила широкого распространения до тех пор, пока не было продемонстрировано, что газ можно экономично добывать из вертикальных скважин на месторождении Барнетт. [52]
По состоянию на 2013 год массивный гидроразрыв пласта применяется в коммерческих масштабах для сланцевых месторождений в США, Канаде и Китае. Еще несколько стран планируют использовать гидроразрыв пласта . [63] [64] [65]
По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), гидроразрыв пласта — это процесс стимулирования добычи природного газа, нефти или геотермальной скважины для максимизации добычи. Агентство по охране окружающей среды определяет более широкий процесс, включающий приобретение исходной воды, строительство скважин, интенсификацию скважин и утилизацию отходов. [66]
Гидравлический разрыв образуется путем закачки жидкости разрыва в ствол скважины со скоростью, достаточной для увеличения давления на целевой глубине (определяемой расположением перфораций обсадной колонны скважины), чтобы превысить градиент трещины ( градиент давления) породы. [67] Градиент трещины определяется как увеличение давления на единицу глубины относительно плотности и обычно измеряется в фунтах на квадратный дюйм, на квадратный фут или барах. Порода трескается, и жидкость разрыва проникает в породу, расширяя трещину все дальше и дальше и так далее. Трещины локализуются по мере падения давления со скоростью потерь на трение, которая зависит от расстояния от скважины. Операторы обычно пытаются сохранить «ширину трещины» или замедлить ее уменьшение после обработки, вводя в закачиваемую жидкость проппант – такой материал, как песчинки, керамика или другие частицы, тем самым предотвращая закрытие трещин при прекращении закачки. и давление снято. Учет прочности проппанта и предотвращение разрушения проппанта становится более важным на больших глубинах, где давление и напряжения в трещинах выше. Расклиненная трещина достаточно проницаема, чтобы обеспечить приток газа, нефти, соленой воды и жидкостей гидроразрыва в скважину. [67]
В ходе процесса происходит утечка жидкости гидроразрыва (потеря жидкости гидроразрыва из канала трещины в окружающую проницаемую породу). Если его не контролировать, он может превышать 70% от впрыскиваемого объема. Это может привести к повреждению матрицы пласта, неблагоприятному взаимодействию пластового флюида и изменению геометрии трещины, тем самым снижая эффективность. [68]
Расположение одной или нескольких трещин по длине ствола скважины строго контролируется различными методами, создающими или герметизирующими отверстия в боковой части ствола скважины. Гидравлический разрыв пласта выполняется в обсаженных стволах скважин, а доступ к зонам, подлежащим разрыву, осуществляется путем перфорации обсадной колонны в этих местах. [69]
Оборудование для гидроразрыва пласта, используемое на месторождениях нефти и природного газа, обычно состоит из смесителя шлама, одного или нескольких насосов высокого давления для гидроразрыва пласта большого объема (обычно мощных трех- или пятицилиндровых насосов) и блока мониторинга. Сопутствующее оборудование включает в себя резервуары для гидроразрыва, одно или несколько устройств для хранения и обработки проппанта, железо для обработки под высоким давлением [ необходимо разъяснение ] , блок химических добавок (используется для точного контроля добавления химических веществ), шланг для гидроразрыва (гибкие шланги низкого давления), а также множество манометров и измерителей расхода, плотности жидкости и давления обработки. [70] Химические добавки обычно составляют 0,5% от общего объема жидкости. Оборудование для гидроразрыва работает в диапазоне давлений и скоростей закачки и может достигать 100 мегапаскалей (15 000 фунтов на квадратный дюйм) и 265 литров в секунду (9,4 куб футов / с; 133 баррелей США в минуту). [71]
Можно провести различие между традиционным малообъемным гидроразрывом пласта, используемым для интенсификации высокопроницаемых пластов в одной скважине, и нетрадиционным гидроразрывом пласта большого объема, используемым при заканчивании скважин плотного газа и сланцевого газа. Гидравлический разрыв большого объема обычно требует более высокого давления, чем гидроразрыв малого объема; более высокие давления необходимы для выталкивания больших объемов жидкости и проппанта, которые простираются дальше от ствола скважины. [72]
Горизонтальное бурение включает в себя стволы скважин с концевой скважиной, выполненной как «боковая», которая проходит параллельно слою породы, содержащему извлекаемое вещество. Например, боковые отводы простираются на глубину от 1500 до 5000 футов (от 460 до 1520 м) в сланцевом бассейне Барнетт в Техасе и до 10 000 футов (3 000 м) в формации Баккен в Северной Дакоте. Напротив, вертикальная скважина достигает только толщины слоя породы, обычно 50–300 футов (15–91 м). Горизонтальное бурение уменьшает нарушения поверхности, поскольку для доступа к тому же объему породы требуется меньшее количество скважин.
Бурение часто закупоривает поровые пространства на стенках ствола скважины, снижая проницаемость в стволе скважины и вблизи нее. Это уменьшает приток в скважину из окружающей горной породы и частично изолирует скважину от окружающей породы. Для восстановления проницаемости можно использовать малообъемный гидроразрыв пласта. [73]
Основными целями жидкости гидроразрыва являются расширение трещин, добавление смазки, изменение прочности геля и перенос проппанта в пласт. Существует два способа транспортировки проппанта в жидкости – высокоскоростной и высоковязкий . Высоковязкий разрыв имеет тенденцию вызывать крупные доминирующие трещины, тогда как высокоскоростной (скользкая вода) разрыв вызывает небольшие рассеянные микротрещины. [74]
Водорастворимые гелеобразователи (например, гуаровая камедь ) повышают вязкость и эффективно доставляют проппант в пласт. [75]
Жидкость обычно представляет собой суспензию воды, проппанта и химических добавок . [76] Кроме того, можно впрыскивать гели, пены и сжатые газы, включая азот , углекислый газ и воздух. Обычно 90% жидкости составляет вода и 9,5% — песок с долей химических добавок около 0,5%. [67] [77] [78] Однако жидкости для гидроразрыва были разработаны с использованием сжиженного нефтяного газа (СНГ) и пропана. Этот процесс называется безводным разрывом . [79]
При использовании пропана он превращается в пар под действием высокого давления и высокой температуры. Пары пропана и природный газ возвращаются на поверхность и могут быть собраны, что упрощает их повторное использование и/или перепродажу . Ни одно из использованных химикатов не вернется на поверхность. Из того, что было использовано в процессе, вернется только использованный пропан. [80]
Проппант представляет собой гранулированный материал, который предотвращает закрытие образовавшихся трещин после гидроразрыва. Типы проппанта включают кварцевый песок , песок, покрытый смолой, бокситы и искусственную керамику. Выбор проппанта зависит от требуемого типа проницаемости или прочности зерна. В некоторых пластах, где давление достаточно велико, чтобы раздробить зерна природного кварцевого песка, можно использовать более прочные проппанты, такие как боксит или керамика. Наиболее часто используемым проппантом является кварцевый песок, хотя считается, что более эффективными являются проппанты одинакового размера и формы, такие как керамический проппант. [81]
Жидкость для гидроразрыва варьируется в зависимости от желаемого типа гидроразрыва, условий конкретных скважин, подвергающихся гидроразрыву, и характеристик воды. Жидкость может быть гелевой, пенной или на основе водной жидкости. Выбор жидкости – это компромисс: более вязкие жидкости, такие как гели, лучше удерживают проппант во взвешенном состоянии; в то время как жидкости с меньшей вязкостью и меньшим коэффициентом трения, такие как жидкая вода, позволяют закачивать жидкость с более высокими скоростями, создавая трещины дальше от ствола скважины. Важные материальные свойства жидкости включают вязкость , pH , различные реологические факторы и другие.
Вода смешивается с песком и химикатами для создания жидкости гидроразрыва. На один разрыв пласта используется около 40 000 галлонов химикатов. [84] Типичная обработка трещин использует от 3 до 12 химических добавок. [67] Хотя могут существовать нетрадиционные жидкости для гидроразрыва, типичные химические добавки могут включать одно или несколько из следующих веществ:
Наиболее распространенным химическим веществом, используемым для гидроразрыва пласта в США в 2005–2009 годах, был метанол , в то время как некоторыми другими наиболее широко используемыми химическими веществами были изопропиловый спирт , 2-бутоксиэтанол и этиленгликоль . [86]
Типичные типы жидкостей:
Для жидких жидкостей обычно используются прочистные устройства. Промывка — это временное снижение концентрации проппанта, которое помогает гарантировать, что скважина не будет перегружена проппантом. [87] По мере продолжения процесса гидроразрыва в жидкость гидроразрыва иногда добавляются агенты, снижающие вязкость, такие как окислители и ферментные деструкторы, чтобы дезактивировать гелеобразующие агенты и стимулировать обратный приток. [75] Такие окислители вступают в реакцию с гелем и разрушают его, снижая вязкость жидкости и гарантируя, что проппант не будет вытянут из пласта. Фермент действует как катализатор разрушения геля. Иногда модификаторы pH используются для разрушения поперечных связей в конце гидроразрыва пласта, поскольку многим из них требуется буферная система pH, чтобы оставаться вязким. [87] В конце работы скважину обычно промывают водой под давлением (иногда смешанной с химикатом, снижающим трение). Некоторая (но не вся) закачанная жидкость восстанавливается. С этой жидкостью обращаются несколькими методами, включая контроль подземной закачки, очистку, сброс, переработку и временное хранение в ямах или контейнерах. Постоянно развиваются новые технологии, позволяющие лучше обращаться со сточными водами и повышать возможность их повторного использования. [67]
Измерение давления и скорости роста трещины ГРП с учетом свойств жидкости и проппанта, закачиваемого в скважину, представляет собой наиболее распространенный и простой метод мониторинга процесса ГРП. Эти данные вместе со знаниями подземной геологии могут использоваться для моделирования такой информации, как длина, ширина и проводимость расклиненной трещины. [67]
Закачка радиоактивных индикаторов вместе с жидкостью разрыва иногда используется для определения профиля закачки и местоположения образовавшихся трещин. [88] Радиоиндикаторы выбираются так, чтобы они имели легко обнаруживаемое излучение, соответствующие химические свойства, а также период полураспада и уровень токсичности, которые сводят к минимуму начальное и остаточное загрязнение. [89] Радиоактивные изотопы, химически связанные со стеклянными (песком) и/или смоляными шариками, также могут вводиться для отслеживания трещин. [90] Например, к расклинивающему наполнителю можно добавить пластиковые гранулы, покрытые 10 ГБк Ag-110 мм, или песок можно пометить Ir-192, чтобы можно было контролировать продвижение проппанта. [89] Радиоиндикаторы, такие как Tc-99m и I-131, также используются для измерения скорости потока. [89] Комиссия по ядерному регулированию публикует руководящие принципы, в которых перечислен широкий спектр радиоактивных материалов в твердой, жидкой и газообразной формах, которые могут использоваться в качестве индикаторов, и ограничиваются количества, которые можно использовать на одну инъекцию и на лунку каждого радионуклида. [90]
Новая технология мониторинга скважин предполагает прокладку оптоволоконных кабелей снаружи обсадной колонны. Используя оптоволокно, температуру можно измерять на каждом футе вдоль скважины – даже во время гидроразрыва и откачки скважин. Контролируя температуру скважины, инженеры могут определить, сколько жидкости для гидроразрыва используется в различных частях скважины, а также сколько природного газа или нефти они собирают во время операции гидроразрыва и во время эксплуатации скважины. [ нужна цитата ]
Для более сложных задач иногда используется микросейсмический мониторинг для оценки размера и ориентации искусственных трещин. Микросейсмическая активность измеряется путем размещения группы геофонов в близлежащем стволе скважины. Путем картирования местоположения любых небольших сейсмических событий, связанных с растущей трещиной, определяется приблизительная геометрия трещины. Массивы наклономеров , развернутые на поверхности или в скважине, представляют собой еще одну технологию мониторинга деформации [91].
Микросейсмическое картирование геофизически очень похоже на сейсмологию . В сейсмологии землетрясений сейсмометры, разбросанные по поверхности Земли или вблизи нее, регистрируют S-волны и P-волны , возникающие во время землетрясения. Это позволяет оценить движение ( необходимо уточнение ) вдоль плоскости разлома и нанести на карту его местоположение в недрах Земли. Гидравлический разрыв пласта — увеличение напряжения пласта, пропорциональное эффективному давлению разрыва, а также увеличение порового давления из-за утечки. [ необходимы разъяснения ] [92] Растягивающие напряжения возникают перед вершиной трещины, создавая большое напряжение сдвига . Увеличение давления поровой воды и напряжения пласта сочетаются и влияют на слабые места вблизи гидравлического разрыва, такие как естественные трещины, стыки и плоскости напластования. [93]
Разные методы имеют разные ошибки определения местоположения [ необходимы пояснения ] и преимущества. Точность картирования микросейсмических событий зависит от соотношения сигнал/шум и распределения датчиков. Точность событий, обнаруженных с помощью сейсмической инверсии , повышается за счет датчиков, расположенных по нескольким азимутам от контролируемой скважины. При расположении скважинной группы точность событий повышается за счет близости к контролируемой скважине (высокое соотношение сигнал/шум).
Мониторинг микросейсмических событий, вызванных стимуляцией пласта [ необходимо разъяснение ] стал ключевым аспектом в оценке гидроразрывов и их оптимизации. Основной целью мониторинга гидроразрыва является полная характеристика структуры вызванной трещины и распределения проводимости внутри пласта. Геомеханический анализ, такой как понимание свойств материала пласта, условий на месте и геометрии, помогает осуществлять мониторинг, обеспечивая лучшее определение среды, в которой распространяется сеть трещин. [94] Следующая задача – определить расположение проппанта внутри трещины и распределение проводимости трещины. Это можно отслеживать с помощью нескольких типов методов, чтобы в конечном итоге разработать модель пласта, которая точно прогнозирует производительность скважины.
С начала 2000-х годов достижения в технологиях бурения и заканчивания скважин сделали горизонтальные стволы гораздо более экономичными. Горизонтальные стволы скважин обеспечивают гораздо большее воздействие на пласт, чем традиционные вертикальные стволы скважин. Это особенно полезно в сланцевых пластах, которые не обладают достаточной проницаемостью для экономичной добычи с помощью вертикальной скважины. Такие скважины при бурении на суше сейчас обычно подвергаются гидравлическому разрыву в несколько стадий, особенно в Северной Америке. Тип заканчивания ствола скважины используется для определения того, сколько раз пласт подвергается трещинам и в каких местах горизонтального участка. [95]
В Северной Америке сланцевые коллекторы, такие как сланцы Баккен , Барнетт , Монтни , Хейнсвилл , Марцеллус и, в последнее время, сланцы Игл Форд , Ниобрара и Ютика , бурятся горизонтально через продуктивные интервалы, завершенные и раздробленные. [ нужна ссылка ] Метод, с помощью которого трещины размещаются вдоль ствола скважины, чаще всего достигается одним из двух методов, известных как «пробка и перфорация» и «скользящая муфта». [96]
Ствол скважины для работ по принципу «подключи и работай» обычно состоит из стандартной стальной обсадной колонны, зацементированной или нецементированной, устанавливаемой в пробуренную скважину. После снятия буровой установки для перфорации вблизи забоя скважины используется каротажная тележка , а затем закачивается жидкость для гидроразрыва. Затем каротажная тележка устанавливает пробку в скважину, чтобы временно изолировать эту секцию, чтобы можно было обработать следующую секцию ствола скважины. Закачивается еще одна ступень, и процесс повторяется по горизонтальной длине ствола скважины. [97]
Ствол скважины для технологии скользящей муфты [ необходимы пояснения ] отличается тем, что скользящие муфты устанавливаются на установленных расстояниях в стальной обсадной колонне во время ее установки на место. Скользящие втулки обычно в это время закрыты. Когда скважина должна быть разрушена, нижняя скользящая муфта открывается с использованием одного из нескольких методов активации [ нужна ссылка ] и закачивается первая ступень. После завершения открывается следующий рукав, одновременно изолируя предыдущий этап, и процесс повторяется. Для метода со скользящей муфтой обычно не требуется трос. [ нужна цитата ]
Эти методы заканчивания могут позволить закачать более 30 стадий в горизонтальную секцию одной скважины, если это необходимо, что намного больше, чем обычно закачивается в вертикальную скважину, в которой обнажено гораздо меньше футов продуктивной зоны. [98]
Гидравлический разрыв пласта используется для увеличения скорости извлечения таких веществ, как нефть или природный газ, из подземных природных резервуаров. Резервуары обычно представляют собой пористые песчаники , известняки или доломитовые породы, но также включают в себя « нетрадиционные резервуары », такие как сланцевые породы или угольные пласты. Гидравлический разрыв пласта позволяет добывать природный газ и нефть из горных пород глубоко под поверхностью земли (обычно 2 000–6 000 м (5 000–20 000 футов)), что значительно ниже типичных уровней резервуаров подземных вод. На такой глубине проницаемость или пластовое давление могут оказаться недостаточными для того, чтобы позволить природному газу и нефти течь из породы в ствол скважины с высокой экономической отдачей. Таким образом, создание проводящих трещин в породе играет важную роль в добыче нефти из естественно непроницаемых сланцевых коллекторов. Проницаемость измеряется в диапазоне от микродарси до нанодарси. [99] Трещины представляют собой проводящий путь, соединяющий больший объем пласта со скважиной. Так называемый «суперразрыв пласта» создает более глубокие трещины в породе для высвобождения большего количества нефти и газа и повышения эффективности. [100] Дебит типичных сланцевых скважин обычно падает после первого года или двух, но пиковый срок эксплуатации скважины может быть продлен до нескольких десятилетий. [101]
Хотя основное промышленное применение гидроразрыва пласта заключается в стимулировании добычи из нефтяных и газовых скважин, [102] [103] [104] гидроразрыв пласта также применяется:
С конца 1970-х годов гидроразрыв пласта в ряде случаев использовался для увеличения дебита питьевой воды из скважин в ряде стран, включая США, Австралию и Южную Африку. [113] [114] [115]
Гидравлический разрыв пласта рассматривается как один из ключевых методов добычи нетрадиционных ресурсов нефти и нетрадиционного газа . По данным Международного энергетического агентства , оставшиеся технически извлекаемые ресурсы сланцевого газа оцениваются в 208 триллионов кубических метров (7300 триллионов кубических футов), газа из плотных пород — в 76 триллионов кубических метров (2700 триллионов кубических футов), метана угольных пластов — в 47. триллион кубических метров (1700 триллионов кубических футов). Как правило, пласты этих ресурсов имеют более низкую проницаемость, чем традиционные газовые пласты. Поэтому в зависимости от геологических характеристик пласта требуются специфические технологии, такие как гидроразрыв пласта. Хотя существуют и другие методы добычи этих ресурсов, такие как традиционное бурение или горизонтальное бурение, гидроразрыв пласта является одним из ключевых методов, делающих их добычу экономически выгодной. Технология многостадийного разрыва пласта способствовала развитию добычи сланцевого газа и легкой трудноизвлекаемой нефти в США и, как полагают, делает то же самое в других странах с нетрадиционными углеводородными ресурсами. [13]
Подавляющее большинство исследований показывают, что гидроразрыв пласта в Соединенных Штатах до сих пор приносил значительную положительную экономическую выгоду. [ нужна цитата ] По оценкам Брукингского института, одни только преимущества сланцевого газа принесли чистую экономическую выгоду в размере 48 миллиардов долларов в год. Большая часть этой выгоды приходится на потребительский и промышленный секторы из-за значительного снижения цен на природный газ. [116] Другие исследования показали, что экономические выгоды перевешиваются внешними эффектами и что приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) из менее углеродоемких и водоемких источников ниже. [117]
Основная выгода от гидроразрыва пласта заключается в компенсации импорта природного газа и нефти, поскольку затраты, уплачиваемые производителям, в противном случае уходят из внутренней экономики. [118] Однако сланцевая нефть и газ в США сильно субсидируются и еще не покрывают затраты на добычу [119] – это означает, что стоимость гидроразрыва пласта оплачивается за счет подоходного налога и во многих случаях в два раза превышает стоимость оплачивается на заправке. [120]
Исследования показывают, что скважины с гидроразрывом пласта оказывают отрицательное влияние на продуктивность сельского хозяйства в окрестностях скважин. [121] В одной статье было обнаружено, что «продуктивность орошаемых культур снижается на 5,7%, когда скважина пробурена в месяцы сельскохозяйственной активности в радиусе 11–20 км от производящего поселка. Этот эффект становится меньше и слабее по мере удаления между поселком и поселком. скважин увеличивается». [121] Результаты показывают, что внедрение скважин гидроразрыва пласта в Альберте обошлось провинции в 14,8 миллионов долларов в 2014 году из-за снижения урожайности сельскохозяйственных культур, [121]
По оценкам Управления энергетической информации Министерства энергетики США, к 2035 году 45% поставок газа в США будет происходить из сланцевого газа (при этом подавляющее большинство этого газа заменит обычный газ, который имеет меньший выброс парниковых газов). [122]
.jpg/1280px-Frack_off,_Extinction_Rebellion_(cropped).jpg)
Движение против гидроразрыва пласта возникло как на международном уровне с участием международных экологических организаций и стран, таких как Франция, так и на местном уровне в пострадавших районах, таких как Балкомб в Сассексе, где в середине 2013 года проходил протест против бурения в Балкомбе . [123] Значительное противодействие деятельности по гидроразрыву пласта в местных поселках в Соединенных Штатах побудило компании принять различные меры по связям с общественностью , чтобы успокоить общественность, включая найм бывших военнослужащих, прошедших подготовку по операциям психологической войны . По словам Мэтта Питцареллы, директора по связям с общественностью Range Resources , сотрудники, прошедшие обучение на Ближнем Востоке, были ценны для Range Resources в Пенсильвании, когда они участвовали в эмоционально насыщенных собраниях поселков и давали советы по зонированию и местным постановлениям, касающимся гидроразрыва пласта. [124] [125]
Было много протестов, направленных против гидроразрыва пласта. Например, десять человек были арестованы в 2013 году во время акции протеста против гидроразрыва пласта недалеко от Нью-Матамораса, штат Огайо, после того, как они незаконно проникли в зону застройки и привязались к буровому оборудованию. [126] На северо-западе Пенсильвании произошла стрельба из проезжавшего мимо скважины, в ходе которой кто-то выстрелил двумя выстрелами из малокалиберной винтовки в направлении буровой установки. [127] В округе Вашингтон, штат Пенсильвания , подрядчик, работавший на газопроводе, обнаружил самодельную бомбу , заложенную там, где должен был быть построен трубопровод. Местные власти заявили, что это могло бы вызвать «катастрофу», если бы они не обнаружили и не взорвали ее. . [128]
Государственный департамент США учредил Глобальную инициативу по сланцевому газу, чтобы убедить правительства всего мира предоставить концессии крупным нефтегазовым компаниям для организации операций по гидроразрыву пласта. Документ из утечки дипломатических телеграмм США показывает, что в рамках этого проекта официальные лица США созывали конференции для иностранных правительственных чиновников, на которых выступали представители крупных нефтегазовых компаний и специалисты по связям с общественностью , обладающие опытом в том, как успокоить целевые группы населения. страны, граждане которых часто весьма враждебно относились к гидроразрыву на их землях. Проект правительства США увенчался успехом, поскольку многие страны на нескольких континентах присоединились к идее предоставления концессий на гидроразрыв пласта; Польша , например, согласилась разрешить крупным нефтегазовым корпорациям добычу нефти и газа почти на трети своей территории. [129] Экспортно -импортный банк США , агентство правительства США, предоставил 4,7 миллиарда долларов США для финансирования операций по гидроразрыву, созданных с 2010 года в Квинсленде, Австралия . [130]
В 2014 году ряд европейских чиновников предположили, что несколько крупных европейских протестов против гидроразрыва пласта (с переменным успехом в Литве и Украине) могут быть частично спонсированы Газпромом , российской газовой компанией, контролируемой государством. The New York Times предположила, что Россия рассматривает экспорт природного газа в Европу как ключевой элемент своего геополитического влияния и что этот рынок сократится, если гидроразрыв пласта будет принят в Восточной Европе, поскольку он открывает значительные запасы сланцевого газа в регионе. Российские официальные лица неоднократно делали публичные заявления о том, что гидроразрыв пласта «создает огромную экологическую проблему». [131]
В настоящее время гидроразрыв пласта проводится в США в Арканзасе, Калифорнии, Колорадо, Луизиане, Северной Дакоте, Оклахоме, Пенсильвании, Техасе, Вирджинии, Западной Вирджинии [132] и Вайоминге. Другие штаты, такие как Алабама, Индиана, Мичиган, Миссисипи, Нью-Джерси, Нью-Йорк и Огайо, либо рассматривают, либо готовятся к бурению с использованием этого метода. Мэриленд [133] и Вермонт навсегда запретили гидроразрыв пласта, а Нью-Йорк и Северная Каролина ввели временные запреты. В настоящее время в законодательном органе штата Нью-Джерси находится законопроект о продлении моратория 2012 года на гидроразрыв пласта, срок действия которого недавно истек. Хотя мораторий на гидроразрыв пласта недавно был снят в Соединенном Королевстве, правительство действует осторожно из-за опасений по поводу землетрясений и воздействия бурения на окружающую среду. Гидроразрыв пласта в настоящее время запрещен во Франции и Болгарии. [53]
Фильм Джоша Фокса , номинированный на премию Оскар в 2010 году, «Газланд» [134] стал центром оппозиции гидроразрыву сланцев. В фильме представлены проблемы загрязнения грунтовых вод вблизи скважин в Пенсильвании , Вайоминге и Колорадо . [135] Группа лоббистов нефтегазовой отрасли Energy in Depth поставила под сомнение факты, изложенные в фильме. [136] В ответ на заявление компании Energy in Depth о неточности было опубликовано на веб-сайте Gasland . [137] Директор Комиссии по сохранению нефти и газа штата Колорадо (COGCC) предложил дать интервью в рамках фильма, если он сможет просмотреть то, что было включено из интервью в окончательный вариант фильма, но Фокс отклонил это предложение. [138] ExxonMobil , Chevron Corporation и ConocoPhillips в 2011 и 2012 годах транслировали рекламные объявления, в которых утверждалось, что они описывают экономические и экологические преимущества природного газа, и утверждалось, что гидроразрыв пласта безопасен. [139]
В фильме 2012 года « Земля обетованная » с Мэттом Дэймоном в главной роли рассказывается о гидроразрыве пласта. [140] Представители газовой промышленности ответили на содержащуюся в фильме критику гидроразрыва пласта листовками, а также публикациями в Twitter и Facebook . [139]
В январе 2013 года североирландский журналист и кинорежиссер Фелим Макалир выпустил финансируемый краудфандингом [141] документальный фильм под названием FrackNation в ответ на заявления, сделанные Фоксом в Gasland , утверждая, что он «рассказывает правду о гидроразрыве для добычи природного газа». Премьера FrackNation состоялась на канале AXS TV Марка Кьюбана . Премьера совпала с выходом «Земли обетованной» . [142]
В апреле 2013 года Джош Фокс выпустил Gasland 2 , свою «международную одиссею, раскрывающую след тайн, лжи и загрязнений, связанных с гидроразрывом пласта». Это бросает вызов представлению газовой промышленности о природном газе как о чистой и безопасной альтернативе нефти как о мифе, а также о том, что скважины с гидроразрывом пласта со временем неизбежно дают течь, загрязняя воду и воздух, нанося вред семьям и ставя под угрозу климат Земли из-за мощного парникового газа метана. .
В 2014 году Скотт Кэннон из Video Innovations выпустил документальный фильм « Этика гидроразрыва» . В фильме освещаются политическая, духовная, научная, медицинская и профессиональная точки зрения на гидроразрыв пласта. Также рассматривается то, как газовая промышленность изображает гидроразрыв пласта в своей рекламе. [143]
В 2015 году на Канадском международном фестивале документального кино Hot Docs состоялась мировая премьера канадского документального фильма « Расколотая земля» . [144]
Обычно источник финансирования научных исследований является предметом споров. Высказывались опасения по поводу исследований, финансируемых фондами и корпорациями или экологическими группами, которые иногда могут привести, по крайней мере, к видимости ненадежных исследований. [145] [146] Несколько организаций, исследователей и средств массовой информации сообщили о трудностях с проведением и публикацией результатов исследований по гидроразрыву пласта из-за давления со стороны промышленности [147] и правительства [29] и выразили обеспокоенность по поводу возможной цензуры экологических отчетов. . [147] [148] [149] Некоторые утверждают, что существует необходимость в дополнительных исследованиях воздействия этого метода на окружающую среду и здоровье. [150] [151] [152] [153]
.jpg/1280px-CleanEnergyMarch-4-1470248_(27926806733).jpg)
Существует обеспокоенность по поводу возможных неблагоприятных последствий для здоровья населения , связанных с гидроразрывом пласта. [150] В обзоре добычи сланцевого газа в США, проведенном в 2013 году, говорится: «С увеличением числа буровых площадок все больше людей подвергаются риску несчастных случаев и воздействия вредных веществ, используемых в скважинах с трещинами». [154] Оценка опасности 2011 года рекомендовала полностью раскрывать информацию о химических веществах, используемых для гидроразрыва пласта и бурения, поскольку многие из них оказывают немедленное воздействие на здоровье, а многие могут иметь долгосрочные последствия для здоровья. [155]
В июне 2014 года Служба общественного здравоохранения Англии опубликовала обзор потенциальных последствий для здоровья населения воздействия химических и радиоактивных загрязнителей в результате добычи сланцевого газа в Великобритании, основанный на изучении литературы и данных из стран, где уже происходит гидроразрыв пласта. [151] В кратком изложении доклада говорится: «Оценка имеющихся в настоящее время данных показывает, что потенциальные риски для здоровья населения от воздействия выбросов, связанных с добычей сланцевого газа, будут низкими, если операции будут осуществляться должным образом и регулироваться. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что загрязнение подземных вод , если оно и произойдет, скорее всего, будет вызвано утечкой через вертикальную скважину. Загрязнение подземных вод в результате самого процесса подземного гидроразрыва (т. е. разрыва сланца) маловероятно. Однако поверхностные разливы жидкости гидроразрыва или сточные воды могут повлиять на грунтовые воды, а выбросы в воздух также могут оказать воздействие на здоровье. [151] : iii
В отчете 2012 года, подготовленном для Генерального директората по окружающей среде Европейского Союза, определены потенциальные риски для людей, связанные с загрязнением воздуха и грунтовых вод, вызванным гидроразрывом пласта. [156] В результате в 2014 году был принят ряд рекомендаций по смягчению этих опасений. [157] [158] В руководстве для педиатрических медсестер в США от 2012 года говорится, что гидроразрыв пласта потенциально может негативно повлиять на здоровье населения и что педиатрические медсестры должны быть готовы собирать информацию по таким темам, чтобы выступать за улучшение здоровья населения. [159]
Исследование, проведенное в 2017 году в The American Economic Review, показало, что «дополнительные площадки колодцев, пробуренные в пределах 1 километра от водозабора общественной системы водоснабжения, увеличивают количество загрязнений, связанных со сланцевым газом, в питьевой воде». [160]
Исследование, проведенное в 2022 году Гарвардской школой общественного здравоохранения им. Т.Ч. Чана и опубликованное в журнале Nature Energy, показало, что пожилые люди, живущие вблизи или с подветренной стороны от нетрадиционных месторождений нефти и газа (UOGD), которые включают методы добычи, включая гидроразрыв, подвергаются большему риску возникновения раннего смертность по сравнению с пожилыми людьми, которые не живут рядом с такими операциями. [161]
Статистические данные, собранные Министерством труда США и проанализированные Центрами по контролю и профилактике заболеваний США, показывают корреляцию между буровой деятельностью и количеством профессиональных травм, связанных с бурением и автомобильными авариями, взрывами, падениями и пожарами. [162] Работники добывающих компаний также подвергаются риску развития легочных заболеваний, включая рак легких и силикоз (последний из-за воздействия кремнеземной пыли, образующейся при бурении горных пород и работе с песком). [163] Национальный институт охраны труда США ( NIOSH ) определил воздействие переносимого по воздуху кремнезема как опасность для здоровья рабочих, проводящих некоторые операции по гидроразрыву пласта. [164] В июне 2012 года NIOSH и OSHA выпустили совместное предупреждение об опасности по этой теме. [164]
Кроме того, сотрудники добывающих компаний подвергаются повышенному риску радиационного облучения. Деятельность по гидроразрыву часто требует бурения горных пород, содержащих природные радиоактивные материалы (НОРМ), такие как радон, торий и уран. [165]
В другом отчете Канадского медицинского журнала сообщается, что после исследования они выявили 55 факторов, которые могут вызвать рак, в том числе 20, которые, как было доказано, увеличивают риск лейкемии и лимфомы. Анализ Йельского здравоохранения предупреждает, что миллионы людей, живущих в радиусе мили от скважин гидроразрыва, возможно, подверглись воздействию этих химикатов. [166]
.jpg/1280px-CleanEnergyMarch-4-1470259_(27925280684).jpg)
.jpg/1280px-ALICE-SPRINGS-20-SEPT-2019-STRIKE-00006_(48762501556).jpg)
Потенциальные экологические последствия гидроразрыва пласта включают выбросы в воздух и изменение климата, высокое потребление воды, загрязнение грунтовых вод, землепользование, [167] риск землетрясений, шумовое загрязнение и различные последствия для здоровья людей. [168] Выбросы в воздух представляют собой в основном метан, выбрасываемый из скважин, а также промышленные выбросы от оборудования, используемого в процессе добычи. [156] Современные правила Великобритании и ЕС требуют нулевых выбросов метана, сильнодействующего парникового газа . [ нужна цитата ] Утечка метана является более серьезной проблемой в старых скважинах, чем в тех, которые построены в соответствии с новым законодательством ЕС. [156]
В декабре 2016 года Агентство по охране окружающей среды США (EPA) опубликовало документ «Гидравлический разрыв пласта нефти и газа: влияние водного цикла гидроразрыва пласта на ресурсы питьевой воды в Соединенных Штатах (окончательный отчет)». Агентство по охране окружающей среды обнаружило научные доказательства того, что гидроразрыв пласта может повлиять на ресурсы питьевой воды. [169] По данным Агентства по охране окружающей среды, основными причинами загрязнения питьевой воды являются:
Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла сланцевой нефти на 21–47% выше, чем у традиционной нефти, а выбросы нетрадиционного газа на 6% ниже до 43% выше, чем выбросы обычного газа. [170]
При гидроразрыве пласта используется от 1,2 до 3,5 миллионов галлонов США (от 4500 до 13 200 м 3 ) воды на скважину, а в крупных проектах используется до 5 миллионов галлонов США (19 000 м 3 ). [171] Дополнительная вода используется при повторном гидроразрыве скважин. [75] [172] Среднестатистической скважине требуется от 3 до 8 миллионов галлонов США (от 11 000 до 30 000 м 3 ) воды в течение срока ее службы. [67] По данным Оксфордского института энергетических исследований , в Европе требуются большие объемы жидкости для гидроразрыва, где глубина сланцевых сланцев в среднем в 1,5 раза больше, чем в США. [173] Поверхностные воды могут быть загрязнены из-за разливов и неправильно построенных и обслуживаемых отходов. ямы, [174] и грунтовые воды могут быть загрязнены, если жидкость может выйти из разрушенного пласта (например, через заброшенные скважины , трещины и разломы [175] ) или пластовой водой (возвращающиеся жидкости, которые также содержат растворенные компоненты, такие как минералы и соленые воды ). Вероятность загрязнения подземных вод рассолом и утечки жидкости гидроразрыва через старые заброшенные скважины невелика. [176] [151] Пластовая вода управляется посредством подземной закачки , очистки и сброса городских и коммерческих сточных вод , автономных систем на скважинах или месторождениях, а также переработки для разрыва будущих скважин. [177] Обычно извлекается менее половины добываемой воды, используемой для разрыва пласта. [178]
В Соединенных Штатах более 12 миллионов акров земли используются для добычи ископаемого топлива. На каждую буровую площадку для наземных установок требуется около 3,6 га (8,9 акра) земли . Это эквивалент шести Йеллоустонских национальных парков. [179] Строительство кустовой площадки и опорных конструкций существенно фрагментирует ландшафт, что, вероятно, оказывает негативное воздействие на дикую природу. [180] Эти участки необходимо восстанавливать после истощения скважин. [156] Исследования показывают, что воздействие на стоимость экосистемных услуг (т.е. тех процессов, которые природный мир обеспечивает человечеству) достигло в США более 250 миллионов долларов в год. [181] Каждая площадка скважин (в среднем 10 скважин на площадку) нуждается в подготовительный процесс и процесс гидроразрыва пласта от 800 до 2500 дней шумной деятельности, которая влияет как на жителей, так и на местную дикую природу. Кроме того, шум создается постоянным движением грузовых автомобилей (песка и т.п.), необходимых при гидроразрыве пласта. [156] В настоящее время проводятся исследования, чтобы определить, повлияло ли загрязнение воздуха и воды на здоровье человека , и необходимо строгое соблюдение процедур и правил безопасности, чтобы избежать вреда и управлять риском несчастных случаев, которые могут причинить вред. [151]
В июле 2013 года Федеральное управление железных дорог США назвало загрязнение нефти химикатами гидроразрыва пласта «возможной причиной» коррозии в нефтяных цистернах. [182]
Гидравлический разрыв иногда связывают с вызванной сейсмичностью или землетрясениями. [183] Масштабы этих событий обычно слишком малы, чтобы их можно было обнаружить на поверхности, хотя толчки, связанные с закачкой жидкости в скважины для захоронения, были достаточно сильными, чтобы их часто ощущали люди, и приводили к материальному ущербу и, возможно, травмам. [27] [184] [185] [186] [187] [188] Геологическая служба США сообщила, что до 7,9 миллионов человек в нескольких штатах подвергаются такому же риску землетрясений, как и в Калифорнии, при этом гидроразрыв пласта и аналогичные методы являются основной способствующий фактор. [189]
Микросейсмические события часто используются для картирования горизонтальной и вертикальной протяженности трещиноватости. [91] Лучшее понимание геологии территории, на которой проводится гидроразрыв и используется для нагнетательных скважин, может помочь снизить вероятность значительных сейсмических событий. [190]
Люди получают питьевую воду либо из поверхностных вод, включая реки и водохранилища, либо из водоносных горизонтов подземных вод, доступ к которым осуществляется через государственные или частные колодцы. Уже есть множество задокументированных случаев, когда близлежащие грунтовые воды были загрязнены в результате гидроразрыва, что вынуждало жителей, имеющих частные колодцы, получать воду из внешних источников для питья и повседневного использования. [191] [192]
Пер- и полифторалкильные вещества, также известные как «ПФАС» или «вечные химикаты», связаны с раком и врожденными дефектами. Химические вещества, используемые при гидроразрыве, остаются в окружающей среде. Оказавшись там, эти химикаты в конечном итоге распадаются на ПФАС. Эти химикаты могут попасть с буровых площадок в грунтовые воды. PFAS могут просачиваться в подземные колодцы, в которых хранятся миллионы галлонов сточных вод. [193]
Несмотря на эти проблемы со здоровьем и усилия по введению моратория на гидроразрыв пласта до тех пор, пока его последствия для окружающей среды и здоровья не будут лучше изучены, Соединенные Штаты продолжают в значительной степени полагаться на энергию ископаемого топлива. В 2017 году 37% годового потребления энергии в США приходится на нефть, 29% на природный газ, 14% на уголь и 9% на ядерные источники, и только 11% обеспечивается возобновляемыми источниками энергии, такими как энергия ветра и солнца. [194]
В 2022 году в США произошел бум гидроразрыва, когда война на Украине привела к значительному увеличению количества разрешений на новое бурение. Запланированное бурение приведет к выбросу 140 миллиардов тонн углерода, что в 4 раза больше, чем ежегодные глобальные выбросы. [195]
Страны, использующие или рассматривающие возможность использования гидроразрыва пласта, ввели различные правила, включая разработку федерального и регионального законодательства, а также местных ограничений по зонированию. [196] [197] В 2011 году под давлением общественности Франция стала первой страной, запретившей гидроразрыв пласта на основе принципа предосторожности , а также принципа предотвращения и корректировки экологических опасностей. [30] [31] [198] [199] Запрет был оставлен в силе постановлением Конституционного совета от октября 2013 года . [200] Некоторые другие страны, такие как Шотландия, ввели временный мораторий на эту практику из-за проблем со здоровьем и сильной общественной оппозиции. [201] Такие страны, как Англия и Южная Африка , сняли свои запреты, решив сосредоточиться на регулировании, а не на прямом запрете. [202] [203] Германия объявила о проекте правил, которые позволят использовать гидроразрыв пласта для эксплуатации месторождений сланцевого газа, за исключением заболоченных территорий . [204] В Китае регулирование сланцевого газа по-прежнему сталкивается с препятствиями, поскольку оно имеет сложные взаимоотношения с другими режимами регулирования, особенно с торговыми. [205] Многие штаты Австралии либо навсегда, либо временно запретили гидроразрыв пласта для добычи углеводородов. [ нужна ссылка ] В 2019 году в Великобритании запретили гидроразрыв пласта. [206]
Европейский Союз принял рекомендации по минимальным принципам использования гидроразрыва пласта в больших объемах. [32] Его нормативный режим требует полного раскрытия информации обо всех добавках. [207] В США Совет по защите подземных вод запустил FracFocus.org, онлайн-базу данных для добровольного раскрытия информации о жидкостях гидроразрыва, финансируемую торговыми группами нефтегазовой отрасли и Министерством энергетики США. [208] [209] Гидравлический разрыв пласта исключен из регулирования Закона о безопасной питьевой воде, регулирующего подземную закачку, за исключением случаев, когда используется дизельное топливо . Агентство по охране окружающей среды обеспечивает надзор за выдачей разрешений на бурение при использовании дизельного топлива. [210]
В 2012 году Вермонт стал первым штатом США, запретившим гидроразрыв пласта. 17 декабря 2014 года Нью-Йорк стал вторым штатом, введшим полный запрет на любые гидроразрывы пласта из-за потенциальных рисков для здоровья человека и окружающей среды. [211] [212] [213]
Эта статья включает в себя общедоступный материал из книги «Гидравлический разрыв в нефти и газе: влияние водного цикла гидроразрыва на ресурсы питьевой воды в США» (заключительный отчет). Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 17 декабря 2016 г.
{{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )Безумное бурение сланцевой добычи в Перми позволило Соединенным Штатам не только сократить импорт сырой нефти, но даже стать крупным экспортером [...] Новые технологии бурения и гидроразрыва пласта помогли вывести цену на безубыточность.
На протяжении большей части бума гидроразрыва экономика США росла, а выбросы снижались.
Одно исследование показало, что в период с 2005 по 2012 год гидроразрыв создал 725 000 рабочих мест.
Во многом это связано с тем, что природный газ, образующийся при гидроразрыве, вытесняет уголь при производстве электроэнергии.
... методы гидроразрыва пласта спровоцировали исторический производственный бум в США за десятилетие, который привел к снижению потребительских цен, поддержал национальную экономику и изменил геополитику.
Можно использовать два варианта транспортировки проппанта: жидкость с высокой вязкостью или с высокой скоростью потока. Первый из них создает крупные трещины, а второй вызывает мелкие микротрещины в пласте.
Бета-излучатели, включая
3
H и
14
C, можно использовать, когда возможно использовать методы отбора проб для обнаружения присутствия радиофармпрепарата или когда изменения концентрации активности можно использовать в качестве индикаторов интересующих свойств в системе.
Гамма-излучатели, такие как
46
Sc,
140
La,
56
Mn,
24
Na,
124
Sb,
192
Ir,
99
Tc
m
,
131
I,
110
Ag
m
,
41
Ar и
133
Xe, широко используются из-за легкости, с которой они могут быть идентифицированы и измерены.
... Чтобы облегчить обнаружение любой утечки растворов «мягких» бета-излучателей, в них иногда добавляют гамма-излучатели с коротким периодом полураспада, такие как
82
Br .
с маркировкой Песок ГРП...СК-46, Бр-82, Аг-110м, Сб-124, Ир-192
В нашей работе по противодействию гидроразрыву пласта Фонд Парка просто помог поддержать армию смелых людей и НПО или неправительственных организаций, сказала Аделаида Парк Гомер, президент фонда и наследница Парка, в своей речи в конце прошлого года.
Более четверти века попытки некоторых законодателей и регулирующих органов заставить федеральное правительство лучше контролировать отрасль были сорваны, поскольку исследования EPA неоднократно сужались в масштабах, а важные выводы были удалены.
В то время как экологи активно лоббировали агентство, чтобы оно расширило сферу исследования, представители промышленности лоббировали агентство, чтобы сузить этот фокус.
The Times изучила более 30 000 страниц документов, полученных по запросам открытых отчетов государственных и федеральных агентств, а также путем посещения различных региональных офисов, которые курируют бурение в Пенсильвании.
Некоторые документы были обнародованы чиновниками штата или федеральными властями.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)При гидроразрыве горизонтальной скважины Марцеллуса может потребоваться от 4 до 8 миллионов галлонов воды, обычно в течение примерно 1 недели.
Однако, исходя из опыта других крупных месторождений сланцевого газа в США, на некоторых скважинах Марселлуса может потребоваться проведение гидроразрыва несколько раз в течение их продуктивного срока службы (обычно от пяти до двадцати лет и более).
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite news}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Примеры деятельности человека, которая может привести к воздействию радионуклидов, включают добычу, переработку и переработку радиоактивных веществ; Сточные воды выбрасываются в результате гидроразрыва нефтяных и газовых скважин... Горнодобывающая промышленность и гидроразрыв пласта, или «разрыв пласта», могут концентрировать уровни урана (а также радия, радона и тория) в сточных водах...
...каждая скважина требует от 3 до 7 миллионов галлонов воды для гидроразрыва пласта, и ожидается, что в будущем количество скважин будет расти
{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
