Co to jest gaz łupkowy? How Does Fracking Work?

Wszędzie można przeczytać o gorączce gazu łupkowego w Północnej Dakocie, Teksasie i Montanie, w całych Stanach Zjednoczonych. USA jest największym producentem gazu łupkowego. Ich produkcja gazu łupkowego wzrosła w latach 2000-2010 z 2 do 23% całkowitej produkcji gazu z tendencją rosnącą .
Jak szczelinowanie hydrauliczne (fracking) i wiercenie poziome sprawiają, że gaz ziemny uwięziony w formacjach skał łupkowych staje się finansowo wykonalny i dostępny?

Gaz łupkowy

Łupki to sprasowany, drobnoziarnisty rodzaj skały osadowej. Powstały z mułu, gliny i materii organicznej.

Gaz łupkowy to gaz ziemny uwięziony w maleńkich przestrzeniach porowych w formacjach łupkowych. Jest to mieszanina gazów węglowodorowych. Składa się głównie z metanu. Inne węglowodory to ciecze gazu ziemnego (NGL), takie jak etan, propan i butan, a także dwutlenek węgla, azot i siarkowodór.

Wiercenia poziome i szczelinowanie

Wiercenia poziome umożliwiają wiercenie pionowe na głębokości kilku tysięcy metrów (zwykle 6000 m), a następnie obrócenie się o 90° i wiercenie w poziomie.

To umożliwia eksploatację wielu stref docelowych z jednego placu wiertniczego. Powiększa to rezerwy wydobywalne, a także znacznie zwiększa produktywność.
Szczelinowanie hydrauliczne lub szczelinowanie tworzy szczeliny w formacji łupkowej w celu uwolnienia gazu.

Płyn składa się głównie z wody. Zwykle miesza się ją z piaskiem kwarcowym i od trzech do dwunastu substancji chemicznych, których zawartość wynosi od 0,5 do 2 %. Dokładne składy są utrzymywane w tajemnicy przez firmy wiertnicze.

Do jednego odwiertu zużywa się około 7-15 milionów litrów wody. Piasek utrzymuje szczeliny otwarte w celu zwiększenia ilości gazu ziemnego, który może być wydobyty. Chemikalia mogą obejmować żele lub butyldiglikol (typowe 0,2 L/t wody), które zwiększają lepkość płynu szczelinującego, aby lepiej transportować piasek, środki spieniające, takie jak CO2 i N2, do transportu piasku, biocydy, aby zapobiec wzrostowi bakterii na składnikach organicznych, kwasy, takie jak HCl, kwas octowy, kwas mrówkowy lub kwas borowy, aby rozłożyć minerały formacji skalnych, a także środki antykorozyjne, aby chronić witrynę, gdy kwas jest dodawany.
Około 50-70 % roztworu wodnego jest odzyskiwane. Pozostała woda pozostaje w ziemi. Odzyskana woda jest zanieczyszczona chemikaliami i solami pochodzącymi z formacji skalnej. Jest ona albo transportowana, albo bezpośrednio usuwana w oczyszczalniach.

What to do With Shale Gas?

Krakowanie oznacza oddzielenie dużych łańcuchów węglowodorowych paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny i ropa naftowa.
Nafta jest związana z ceną ropy naftowej, która jest ustalana przez globalną podaż i popyt. Ceny gazu ziemnego są regionalne.
Etylen jest najczęściej stosowanym związkiem organicznym w przemyśle chemicznym.
W USA ponad 85 % etylenu pochodzi z gazu ziemnego. W Europie Zachodniej ponad 70 % uzyskuje się z benzyny ciężkiej i innych lekkich destylowanych produktów ropopochodnych.
W związku z tym zwrot w kierunku większej ilości tańszego gazu ziemnego przyniósł korzyści przemysłowi chemicznemu w USA.
Tutaj produkcja 1 tony etylenu kosztuje obecnie 300 dolarów. W Azji kosztuje to 1717 dolarów, a w Arabii Saudyjskiej 455 dolarów .

Obawy

Wśród obaw dotyczących środowiska naturalnego jest to, że używa się ogromnych ilości wody, która jest zanieczyszczona przez warstwy ziemi, przez które jest pompowana, a także przez chemikalia używane do szczelinowania.
Cement chroniący wody gruntowe może z czasem stać się nieszczelny, zwłaszcza jeśli używa się kwaśnej wody.
Radon i rtęć to gazy, które mogą wyciekać z formacji łupkowej. Inne materiały podpowierzchniowe, takie jak ołów czy arsen mogą zostać zmobilizowane.
Nie można wykluczyć, że szczeliny w formacjach skalnych rosną w wyższych formacjach skalnych/glebowych lub aż do powierzchni.
Małe trzęsienia ziemi, tzw. sejsmiczność indukowana, mogą być wynikiem zmiany równowagi sił w formacjach skalnych.
Są też obawy związane z polityką energetyczną, obawiające się, że szum wokół gazu łupkowego może zmienić zrozumienie, że jest on paliwem przejściowym, a nie zastępczym.
Metan, który jest głównym składnikiem gazu ziemnego, jest silnym gazem cieplarnianym. Słabo wiadomo, jaki wpływ na klimat ma rosnący przemysł gazu łupkowego.

A. Kotsakis, The Regulation of the Technical, Environmental and Health Aspects of Current Exploratory Shale Gas Extraction in the United Kingdom. Initial Lessions for the Future of European Union Energy Policy, Rew. Europ. Com. Int. Environm. Law 2012, 21 (3), 282-290. DOI: 10.1111/j.1467-9388.2012.00759.x

L. Reins, The Shale Gas Extraction Process and Its Impacts on Water Resources, Rew. Europ. Com. Int. Environm. Law 2011, 20 (3), 300-312. DOI: 10.1111/j.1467-9388.2012.00733.x
Kevin Bukkis, Shale Gas Will Fuel a U.S. Manufacturing Boom, MIT Technology Review, January 9, 2013.
Shale Gas and New Petrochemicals Investment: Korzyści dla gospodarki, miejsc pracy i amerykańskiej produkcji, American Chemistry Council (ACC), marzec 2011.

Interesujące również:

  • Gaz łupkowy: wpływ na przemysł petrochemiczny,
    ChemViews magazine 2013.
    DOI: 10.1002/chemv.201300015
    Rozwój ropy i gazu łupkowego otworzył nowe źródła ropy naftowej, gazu ziemnego i kluczowych surowców petrochemicznych
  • Shale Oil Worldwide,
    ChemistryViews.org 10 grudnia 2012.
    USA i Kanada wydają się pozostawać głównymi krajami, które przez jakiś czas będą czerpać korzyści ekonomiczne z rozwoju łupków

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.