В исследованиях общим объемом около 200 страниц рассматриваются семь важнейших тем, связанных с использованием гидроразрыва пласта в Мичигане, с упором на массовые методы: технологии, геология и гидрогеология, окружающая среда и экология, общественное здравоохранение, политика и право, экономика, и общественное мнение.Исследователи U-M пришли к выводу, что несмотря на то, что в штате существуют значительные запасы природного газа и большой объем гидравлического разрыва пласта может помочь получить к ним доступ, необходимо устранить возможные воздействия на окружающую среду и здоровье населения.Хотя современный гидроразрыв пласта с большим объемом не широко используется в Мичигане сегодня, основная предпосылка исследования U-M заключается в том, что этот метод может получить более широкое распространение из-за стремления к созданию рабочих мест, экономическому росту, энергетической независимости и более чистым видам топлива.«Большой интерес к ГРП в больших объемах, но в настоящее время в Мичигане действительно не так много активности», — сказал Джон Каллеверт, директор проекта и директор по комплексной оценке в Институте устойчивого развития Грэма в UM, который наблюдает за проэкт. «Вот почему сейчас хорошее время для этой оценки».
Эти отчеты завершают первую фазу двухлетнего проекта U-M, официально известного как «Гидравлический разрыв пласта в Мичигане». Семь документов, которые не следует характеризовать или цитировать как конечные продукты комплексной оценки, обеспечивают прочную информационную основу для следующего этапа проекта, анализа различных вариантов политики гидроразрыва пласта. Ожидается, что этот анализ будет завершен в середине 2014 года и будет представлен правительственным чиновникам, отраслевым экспертам, другим ученым, группам защиты интересов и широкой общественности.«Ничего подобного раньше в Мичигане не делали», — сказал Каллеверт. «Наличие этого исчерпывающего набора отчетов по конкретным штатам будет бесценным ресурсом, который поможет руководствоваться будущим принятием решений по этому вопросу — и, надеюсь, поможет Мичигану избежать некоторых ловушек, встречающихся в других штатах».
Выводы отчетов, которые были написаны студенческими командами под руководством преподавателей из различных дисциплин, включают:• Технология. Принимая во внимание текущую низкую цену на природный газ, высокую стоимость бурения глубоких сланцевых пластов и отсутствие новых нефтяных месторождений, маловероятно, что в ближайшем будущем ожидается значительный рост нефтегазовой отрасли в Мичигане. . Однако считается, что значительные запасы природного газа существуют в глубоких сланцевых пластах, таких как Ютика-Коллингвуд, который лежит в основе большей части Мичигана и восточного озера Гурон и простирается до Онтарио, Канада.• Геология / гидрогеология. Недавняя волна приобретений прав на добычу полезных ископаемых в штате, связанная с разведочным бурением, предполагает возможность роста добычи природного газа за счет гидроразрыва пласта большого объема, хотя на сегодняшний день пробурено лишь несколько таких скважин. «Таким образом, Мичиган находится в уникальном положении, чтобы оценить будущее крупномасштабного гидроразрыва пласта до того, как начнется газовый бум».
• Окружающая среда / экология. Потенциальные воздействия гидроразрыва пласта на окружающую среду значительны и включают усиление эрозии и седиментации, повышенный риск загрязнения водной среды в результате разливов химических веществ или стока оборудования, фрагментацию среды обитания и, как следствие, воздействия на водные и наземные организмы, потерю прибрежных зон ручья и уменьшение поверхности воды, доступные для растений и животных из-за понижения уровня грунтовых вод.
• Здравоохранение. Возможные опасности в окружающей среде включают ухудшение качества воздуха на местном и региональном уровнях, загрязнение воды и деградацию экосистем.
Возможные опасности в близлежащих населенных пунктах включают учащение дорожно-транспортных происшествий и дорожно-транспортных происшествий, стресс, связанный с восприятием риска жителями, и такие связанные с быстрорастущим городом эффекты, как перегрузка системы здравоохранения и ухудшение состояния дорог.• Политика / закон. Штат является основным источником законов и политики, регулирующих гидравлический разрыв пласта в Мичигане.
Оператор скважины с большим объемом гидравлического разрыва должен сообщить об опасных составляющих химических добавок в Государственный департамент качества окружающей среды для каждой добавки в течение 60 дней после завершения скважины. В отличие от большинства других штатов, DEQ не требует, чтобы операторы сообщали FracFocus.org, общенациональный реестр раскрытия информации о химических веществах. • Экономика.
Газодобывающая промышленность создает рабочие места и доходы для Мичигана, но влияние на занятость скромно по сравнению с другими отраслями и недостаточно велико, чтобы «сделать или сломать» экономику штата. В будущем количество технических рабочих мест в отрасли, вероятно, увеличится, а количество менее квалифицированных рабочих будет сокращаться.• Общественное мнение. Незначительное большинство жителей Мичигана считают, что преимущества гидроразрыва перевешивают риски, но остаются серьезные опасения по поводу потенциального воздействия на здоровье человека, окружающую среду и качество грунтовых вод.
Общественность склонна рассматривать слово «гидроразрыв» как весь процесс разработки природного газа, от аренды и выдачи разрешений до бурения и заканчивания скважин, транспортировки и хранения сточных вод и химикатов. Промышленность и регулирующие органы придерживаются гораздо более узкого определения, которое ограничивается процессом закачки жидкости гидроразрыва в скважину. Эти различия в восприятии смысла могут привести к недопониманию, что в конечном итоге усилит недоверие между заинтересованными сторонами.При гидроразрыве вода, песок и химические вещества (в смеси, известной как жидкость для гидроразрыва пласта) закачиваются под высоким давлением глубоко под землю для раскола осадочных пород, таких как сланцы, и свободного захваченного природного газа или нефти.
Хотя этот процесс использовался более полувека для улучшения добычи из скважин, недавние технические достижения помогли открыть огромные запасы ранее недоступного природного газа и нефти, что привело к буму в некоторых частях Соединенных Штатов.Основными техническими достижениями являются наклонно-направленное бурение и гидроразрыв пласта большого объема, которые часто используются вместе. При наклонно-направленном бурении оператор скважины производит бурение вертикально вниз до горной породы, а затем следует за пластом по горизонтали.
ГРП в больших объемах — в центре недавнего внимания и озабоченности общественности — определяется штатом Мичиган как скважина, в которой используется более 100 000 галлонов жидкости для гидроразрыва пласта. Для справки, бассейн олимпийского размера вмещает около 660 000 галлонов воды.
С конца 1940-х годов в Мичигане было пробурено около 12000 газовых и нефтяных скважин с использованием гидравлического разрыва пласта без каких-либо проблем с загрязнением. Большинство из этих скважин были относительно неглубокими вертикальными скважинами, каждая из которых потребляла около 50 000 галлонов воды.Но недавно в северной части Нижнего полуострова было завершено небольшое количество глубоких наклонно-направленных скважин большого объема с гидроразрывом.
В этих колодцах иногда используется несколько миллионов галлонов воды, а для одной скважины в штате Мичиган требуется более 20 миллионов галлонов воды.С 2010 года, когда скважина Petoskey Pioneer Well вызвала интерес к скважинам большого объема с гидроразрывом пласта в Мичигане, известно, что 19 таких скважин было завершено в штате, по словам Сары Госман, преподавателя юридической школы UM и автора технической книги. отчет о политике / законодательстве.
В отчете об общественном восприятии авторы Ким Вольске и Эндрю Хоффман из UM Erb Institute for Global Sustainable Enterprise отмечают, что химические добавки в жидкостях для гидроразрыва больших объемов «остаются основным предметом споров для многих заинтересованных сторон в Мичигане». Многие некоммерческие организации и заинтересованные граждане подчеркивают, что операторы скважин большого объема не обязаны сообщать государству о составе этих флюидов в течение 60 дней после гидроразрыва пласта.Вольске и Хоффман отмечают, что часто повторяющееся беспокойство заключается в том, что в случае разлива лица, ответственные за ликвидацию, не будут так хорошо подготовлены, как если бы состав жидкости был известен заранее.Хотя загрязнение грунтовых вод часто упоминается как главная проблема, загрязнение поверхности в результате разливов и неправильная утилизация отработанных жидкостей, вероятно, несет наибольший риск вредного воздействия на качество воды из-за близости к источникам питьевой воды, согласно отчету по геологии / гидрогеологии, написанному Брайан Эллис, доцент кафедры гражданской и экологической инженерии.
Когда скважина подвергается гидроразрыву, жидкость закачивается в горные породы, чтобы создать трещины и поддержать их открытыми. Из общего объема жидкости для гидроразрыва пласта, закачиваемой в скважину, количества, варьирующиеся от 10 до 70 процентов, могут возвращаться на поверхность в виде «возвратной воды» после того, как давление снижается и газ или нефть начинают течь к устью скважины.Согласно отчету Эллиса, в скважинах большого объема с гидроразрывом в Мичигане средний объем возвратной воды, возвращающейся на поверхность, составляет около 37 процентов от закачиваемых объемов.Обратная вода очень соленая и может содержать повышенные уровни тяжелых металлов и естественных радиоактивных элементов, в дополнение к метану и исходным химическим добавкам в жидкостях для гидроразрыва.
Согласно отчету Эллиса, в Мичигане распространенные добавки к жидкости для гидроразрыва пласта включают этиленгликоль, соляную кислоту, изопропиловый спирт, метанол и персульфат аммония.«Однако, поскольку в Мичигане весь обратный поток утилизируется путем закачки в глубокую скважину, и его нельзя оставлять в открытых карьерах, риск этого типа загрязнения будет ниже, чем в других штатах, где отсутствуют такие возможности и правила утилизации», — Эллис написал.Что касается потенциального загрязнения воды, в отчете по окружающей среде / экологии отмечается, что плотные взаимосвязанные водные экосистемы Мичигана (ручьи, реки, озера, внутренние и прибрежные водно-болотные угодья) и подземные водоносные горизонты, с которыми они связаны, вызывают особую озабоченность. Связь между поверхностными и подземными водными объектами «может привести к ударам на расстоянии от буровых площадок, а также вблизи них», согласно отчету Г. Аллена Бертона, профессора Школы природных ресурсов и окружающей среды и директора UM Water Center и Кнут Надельхоффер, профессор экологии и эволюционной биологии и директор Биологической станции UM.
В последнее время большое внимание уделяется потенциальной миграции метана, основного компонента природного газа, в резервуары подземных вод.Но вероятность значительной утечки метана, связанной с глубоким бурением сланцев с использованием гидроразрыва пласта в Мичигане, «довольно низка при соблюдении передовых практик», согласно отчету UM по технологиям гидроразрыва пласта, написанному Джоном Уилсоном, консультантом UM. Институт энергетики и Йоханнес Шванк, профессор химического машиностроения.
По словам Ниладри Басу, автора технического отчета по общественному здравоохранению и бывшего преподавателя Школы общественного здравоохранения Университета штата Мичиган, самой большой проблемой для понимания потенциальных рисков для здоровья населения, связанных с гидроразрывом пласта в Мичигане, является отсутствие данных по штатам. Басу написал, что хотя в Мичигане были пробурены тысячи скважин с гидравлическим разрывом пласта, потенциальные риски для здоровья населения, связанные с этими объектами, были плохо задокументированы.Например, в то время как операторы скважин для гидроразрыва пласта с большим объемом должны раскрывать содержание своих жидкостей для гидроразрыва пласта, операторы примерно 12 000 скважин с небольшим объемом в штате этого не делают. «Необходимо гораздо большее понимание того, какие химические вещества используются в каждой скважине, с предоставлением информации об объемах, количествах, планах утилизации и т. Д.», — написал Басу.
Ожидается, что исследование гидравлического разрыва пласта U-M будет стоить не менее 600 000 долларов США и финансируется U-M через его Институт устойчивого развития Грэма, Институт энергетики и Центр изучения рисков. Государственные регулирующие органы, представители нефтегазовой отрасли, сотрудники экологических некоммерческих организаций и рецензенты внесли свой вклад в технические отчеты, и было рассмотрено более 100 комментариев общественности.
Помимо авторов исследования, упомянутых выше, авторами технического отчета являются Роланд Зулло, младший научный сотрудник Института исследований труда, занятости и экономики Университета штата Мичиган (экономический отчет).Технические отчеты: http://graham.umich.edu/knowledge/ia/hydraulic-fracturing/technical-reports