Исследователи из Университета Райса провели подробный анализ «добытой» воды из трех подземных пластов сланцевого газа, подвергшихся гидроразрыву. На диаграмме показаны количества общего углерода (TC), непродуваемого органического углерода (NPOC) и общего неорганического углерода (TIC) в образцах. Предоставлено Barron Research GroupБолее совершенная переработка, а не утилизация «добытой» воды, откачиваемой из колодцев, могла бы успокоить страхи перед случайным разливом и сэкономить миллионы галлонов пресной воды в год, сказал химик Райс Эндрю Бэррон.
Он руководил исследованием, опубликованным на этой неделе в журнале «Экология: процессы и воздействия» Королевского химического общества.Количество воды, используемой техасскими бурильщиками для гидроразрыва пласта, может составлять лишь 1,5 процента от объема воды, используемой сельским хозяйством и муниципалитетами, но он по-прежнему составляет 5,6 миллиона галлонов в год для техасской части формации Хейнсвилл и 2,8 миллиона галлонов для орла. Форд. По словам Бэррона, это может стать серьезным бременем для близлежащих общин.
Бэррон отметил, что скважины сланцевого газа, являющиеся предметом нового исследования, потребляют большую часть воды в течение первых нескольких недель добычи. После этого обычно производится несколько баррелей в день.Проект начался с химического анализа флюидов гидроразрыва, прокачиваемых через газообразующие сланцевые пласты в Техасе, Пенсильвании и Нью-Мексико. Бэррон и ведущий автор исследования, выпускник Rice Сэмюэл Магуайр-Бойль, обнаружили, что сланцевая нефть и вода, добываемая из газа, не содержат значительных количеств полиароматических углеводородов, которые могут представлять опасность для здоровья; но незначительные количества других химических соединений заставили их поверить в то, что отрасль поступила бы разумно, сосредоточив свои усилия на разработке нехимических методов обработки воды для гидроразрыва и пластовой воды.
В настоящее время жидкость для гидроразрыва, закачиваемая в ствол скважины для отделения газа и нефти от сланца, либо направляется в закрытые системы улавливания жидкости, когда выходит наружу, либо отправляется обратно в землю для хранения. Но ни одна из стратегий не является эффективным долгосрочным решением, сказал Бэррон.
«В конечном итоге необходимо будет очистить пластовую воду для повторного использования во гидроразрыве пласта», — сказал он. «Кроме того, существует потенциал для извлечения фракции углеводородов из попутной воды».По словам Бэррона, жидкость для гидроразрыва на 90% состоит из воды. От восьми до девяти процентов жидкости содержат частицы песка или керамического проппанта, которые вклиниваются в крошечные трещины в породе, удерживая открытые пути для газа и нефти, которые могут уйти в добывающую скважину.Однако оставшиеся 1 или 2 процента могут содержать соли, уменьшители трения, ингибиторы образования отложений, биоциды, гелеобразователи, разрушители геля и органические и неорганические кислоты.
Органические молекулы либо встречаются в природе, либо являются остатками добавленных компонентов.Исследователи обнаружили, что большая часть солей, органических и других минералов, которые появляются в добываемой воде из залежей сланцевого газа, происходят из родственных вод, захваченных в плотных породах в геологических временных масштабах. Они написали, что это не должно вызывать особого беспокойства.
Но они также обнаружили, что пластовая вода содержит потенциально токсичные хлороуглероды и броморганические соединения, вероятно, образовавшиеся в результате взаимодействия между большим количеством бактерий в воде и солями или химической обработкой, применяемой в жидкостях гидроразрыва.Баррон сказал, что промышленность иногда использует обработку диоксидом хлора или гипохлоритом для рециркуляции попутной воды для повторного использования, но на самом деле такая обработка может повысить способность бактерий преобразовывать природные углеводороды в хлороуглероды и броморганические соединения.
Исследователи предположили, что этот переход может произойти либо в скважине, либо в водоемах, где обрабатывается пластовая вода.«Мы считаем, что отрасли необходимо изучить альтернативные, нехимические методы обработки, чтобы избежать образования соединений, которые не встречаются в природе», — сказал Баррон.
В первую очередь, сказал он, исследователи хотят, чтобы их анализ предвидел будущие проблемы, поскольку промышленность разрабатывает процессы удаления органических соединений из воды, предназначенных для повторного использования.Бэррон сказал, что новый документ должен представлять особый интерес для международных производителей, которые готовятся активизировать усилия по добыче газа в Великобритании, которая недавно объявила о планах расширения бурения, и других европейских странах.
«Поскольку Великобритания и другие европейские страны стремятся начать гидроразрыв пласта, важно, чтобы они переняли лучшие практики с самого начала, а не развивались с течением времени, как это произошло здесь, в Соединенных Штатах», — сказал он.