Pomijanie wody w szczelinowaniu

Szczelinowanie hydrauliczne lub szczelinowanie wykorzystuje duże ilości wody wstrzykiwanej do odwiertów pod wysokim ciśnieniem, aby uwolnić gaz ziemny i ropę ze złóż łupkowych (patrz Wiercenie w poszukiwaniu gazu łupkowego). Jednak niektóre z największych na świecie źródeł gazu łupkowego znajdują się na pustyniach, przez co technika ta wydaje się niepraktyczna.

Świnie wodne: W konwencjonalnym szczelinowaniu dla gazu łupkowego ogromne ilości wody muszą być transportowane do miejsca wiercenia takimi ciężarówkami.

Możliwe jest łamanie bogatych w gaz formacji skalnych bez użycia wody. Rzeczywiście, firmy gazowe i naftowe wykorzystują w ten sposób dwutlenek węgla od dziesięcioleci, choć w ograniczonym zakresie. Ale jeśli to podejście ma być stosowane na dużą skalę, będzie wymagało znacznych inwestycji w infrastrukturę do dostarczania dwutlenku węgla do miejsc szczelinowania. A w niektórych przypadkach cena emisji dwutlenku węgla może być jedynym sposobem, aby ekonomia działała.

W Stanach Zjednoczonych obfitość gazu ziemnego udostępnianego przez szczelinowanie spowodowała ogromne przejście na to paliwo z węgla, zmniejszając emisje gazów cieplarnianych z elektrowni (patrz Gaz ziemny zmienia mapę energetyczną). Ale gazu łupkowego jest również pod dostatkiem w miejscach takich jak Chiny, gdzie szacuje się, że mają o 50 procent więcej tego surowca niż Stany Zjednoczone.

Obecnie szczelinowanie dwutlenkiem węgla jest stosowane w miejscach, takich jak Wyoming, które już mają rurociągi z dwutlenkiem węgla. Sama ekonomia może uzasadniać budowanie większej liczby budynków w niektórych miejscach, mówi Robert Dilmore, inżynier ds. badań w amerykańskim National Energy Technology Laboratory Laboratory.

W innych przypadkach budowa rurociągów może wymagać nacisku ze strony rządów. Na przykład cena węgla może stworzyć dużą podaż taniego dwutlenku węgla, dając przedsiębiorstwom zachętę do wychwytywania go z kominów elektrowni. Może to mieć sens w Chinach, gdzie najlepsze złoża gazu łupkowego znajdują się na suchych obszarach (patrz Chiny mają dużo gazu łupkowego, ale trudno będzie go wydobyć). Jednym z największych zasobów gazu łupkowego na świecie jest Basen Tarim w północno-wschodnich Chinach, położony pod pustynią Taklamakan – jedną z największych piaszczystych pustyń na świecie, z prawie 300 000 kilometrów kwadratowych ruchomych wydm. Rurociągi w wodzie obciążyłyby i tak już napięte zapasy. Ale w dzisiejszych czasach, gdy Chiny szybko powiększają swoje zasoby elektrowni węglowych, kraj ten ma mnóstwo dwutlenku węgla – po prostu go nie wychwytuje i nie wykorzystuje.

Szczelinowanie dwutlenkiem węgla ma wiele potencjalnych zalet. Nie tylko wyeliminowałoby to zapotrzebowanie na miliony galonów wody na odwiert, ale także wyeliminowałoby duże ilości ścieków wytwarzanych w tym procesie (patrz Badania łączą trzęsienia ziemi ze ściekami ze szczelinowania).

Szczelinowanie bez wody może również rozwiązać inne problemy. W konwencjonalnym szczelinowaniu połowa wody wpompowanej do studni spływa z powrotem na powierzchnię, ale druga połowa pozostaje w formacji skalnej. Woda, która pozostaje, może zablokować ścieżkę gazu ziemnego, spowalniając produkcję i prawdopodobnie zmniejszając całkowitą ilość, jaką studnia może wyprodukować w ciągu swojego życia, mówi Dilmore.

Gdy zamiast wody stosuje się dwutlenek węgla, większość z niego wraca ze studni (gdzie można go wychwycić i ponownie wykorzystać). To z kolei pozwala na swobodniejszy wypływ gazu ziemnego. Niektóre ostatnie badania sugeruje, że użycie dwutlenku węgla może również skutkować lepszą siecią pęknięć, co ułatwia wydobywanie paliwa. A gdy już powstanie infrastruktura dostarczająca dwutlenek węgla, można ją wykorzystać do zwiększenia produkcji w późniejszym okresie eksploatacji odwiertu. W każdym złożu gazu łupkowego duża część gazu ziemnego przykleja się do łupków, a nie wypływa. Ale dwutlenek węgla ma większe powinowactwo do łupków niż gaz ziemny, więc może być użyty do wyparcia paliwa i uwolnienia go ze skały.

Po zakończeniu odwiertu można go uszczelnić, przechowując dwutlenek węgla na stałe pod ziemią. Pomogłoby to zmniejszyć poziom gazów cieplarnianych w atmosferze.

Oczywiście szczelinowanie dwutlenkiem węgla stwarza wiele wyzwań poza brakiem infrastruktury. W przeciwieństwie do wody gazy są ściśliwe, więc trudniej jest osiągnąć ciśnienie potrzebne do rozbicia skały. Ponadto dwutlenek węgla musi zostać oddzielony od gazu ziemnego przed wysłaniem paliwa na rynek, co zwiększa koszty. I prawdopodobnie nigdy nie będzie opłacalne instalowanie rurociągów z dwutlenkiem węgla do każdej studni szczelinującej. Potrzebne będą ciężarówki, aby przetransportować dwutlenek węgla na ostatnią milę – więcej ciężarówek niż byłoby to potrzebne przy szczelinowaniu wodnym. To może zwiększyć lokalny hałas, zanieczyszczenie i uszkodzenia dróg.

W niektórych miejscach, zwłaszcza tam, gdzie jest stosunkowo dużo wody, może nigdy nie być ważnego powodu do zmiany. Grant Bromhal, inny inżynier badawczy w NETL, mówi, że spodziewa się, że szczelinowanie wodne będzie nadal dominować, ale może się to zmienić, jeśli zalety dwutlenku węgla staną się przytłaczające. Moja kryształowa kula nie jest wystarczająco przejrzysta, mówi. Jest jeszcze wiele do nauczenia się o tych formacjach łupkowych.

ukryć