Что такое фрекинг, его процесс и как он работает сохранить энергию будущего

Ископаемое топливо нужно нам для хорошей жизни. Питание наших автомобилей, отопление наших домов и ночное освещение наших улиц — вот лишь несколько вариантов применения энергии, которую мы получаем из газа, нефти и угля — главных видов ископаемого топлива. Мы собираем эти ископаемые виды топлива уже на протяжении многих лет, но мы всегда пытаемся найти лучшие, более прекрасные способы извлечь чем побольше пользы из ископаемых видов топлива, которые настоящим образом существуют в мире и около него.

Фрекинг — это один из методов, который мы сейчас используем для того, чтобы получить доступ к газу и нефти (петролеуму), залегающим в милях и милях под поверхностью Земли. Во время данного процесса применяется очень большой бур, который проходит через многие слои земли и породы, которые находятся между нами и сетевым газом.

Потом специализированная водная смесь закачивается прямо в породу, находящуюся на много миль ниже, чтобы высвободить имеющийся в ней газ. Смесь, состоящая преимущественно из воды, песка и некоторых веществ химии, нагнетается в породу (при чрезвычайно большом давлении), чтобы выдавить газ туда, где мы сможем его собрать. Бур может быть загнан в землю как вертикально, так и горизонтально.

Меганаука. Термоядерный синтез

Фрекинг впервые был начат в качестве эксперимента во второй половине 40-ых годов XX века и используется для коммерции уже 65 лет. Это процесс бурения вглубь земли, при котором смесь воды, песка и веществ химии направляется на горные породы под большим давлением, чтобы расколоть сланцевые породы и высвободить газ внутри. Согласно этим данным, в Америке насчитывается более 500 000 активных газовых скважин. ГРП позволяет добывать несколько баррелей газа в день, но стоимостью многих опасностей для внешней среды, здоровья и безопасности.

"Гидравлический разрыв пласта, также именуемый ГРП, ГРП, гидроразрыв, ГРП, ГРП, ГРП и гидроразрыв, собой представляет метод интенсификации скважин, включающий разрыв пластов горных пород жидкостью под давлением. Процесс в себя включает закачку под большим давлением "жидкости для гидроразрыва" (по большей части воды, содержащей песок или остальные пропанты, взвешенные при помощи загустителей) в ствол скважины для создания трещин в глубоких горных породах, через которые газ, нефть и рассол будут течь более свободно. Когда гидравлическое давление снимается со скважины, мелкие зерна пропантов для гидроразрыва пласта (песок или оксид алюминия) удерживают трещины открытыми."

Процесс гидроразрыва пласта поможет нам улучшить доступ к газу, который мы уже начали добывать, или помочь нам добраться до новых, раньше малоизвестных залежей газа, даже в том случае, если они находятся на много миль ниже поверхности Земли. Термин "гидроразрыв пласта" происходит от сокращения "гидравлический разрыв пласта", означающего разрыв породы, которая рушиться под влиянием водяной смеси под большим давлением. Впрочем, к большому сожалению, большинство людей начинают волноваться про то, что гидроразрыв пласта оказывает отрицательное воздействие на внешнюю среду.

В чем заключается процесс гидроразрыва пласта?

После обнаружения газа (также известного как "сланцевый газ") приступаем к организации процесса гидроразрыва пласта, чтобы получить доступ к самому важному ископаемому топливу, которое очень часто используется для готовки пищи и отопления. Если газ находится не очень далеко под поверхностью, можно применять другие методы добычи и даже выбрать их.

Однако, поскольку залежи сланцевого газа, размещенные ближе к поверхности, начинают исчерпываться, мы начинаем искать способы доступа к бесчисленным месторождениям, которые расположены на глубине многих тысяч футов под землёй. Сейчас самым из довольно предпочтительных методов добычи считается гидроразрыв пласта, поскольку с его помощью можно практически легко добраться до карманов и залежей газа.

Если бы не гидроразрыв пласта, сланцевый газ мог бы завершиться даже быстрее, чем прогнозировалось раньше. Процесс гидроразрыва пласта проходит поэтапно после обнаружения залежей глубоко в недрах Земли:

1. Во-первых, создается скважина путем бурения конкретно в земля. Уже были проведены обмеры, чтобы точно определить, где находится газ, и бур опускается до этого уровня, независимо от того, выбуривается ли газ вертикально или горизонтально. При горизонтальном бурении бур поворачивается на 90 градусов в горизонтальной плоскости, а потом продолжает движение к природному месторождению. Эти скважины могут быть прорыты на глубину до многих тысяч футов, что значит, что мы можем получить доступ к намного большему числу газа, чем раньше, поскольку другие газовые скважины пока еще не могут проникать так глубоко.

2. Дальше смесь воды, разных химикатов (хотя большинство компаний не уточняют, что собственно это за химикаты) и песка закачивается через скважину к месторождению газа. Вода закачивается под большим давлением, чтобы она могла пробить породу, содержащую газ, и дать возможность ему выйти наружу. Для каждой газовой скважины может понадобится до пяти миллионов галлонов воды, что в 100 раза больше, чем при остальных методах добычи, которые применялись раньше.

3. По мере того, как газ проникает через породы, разрушенные водой под большим давлением, он постоянно подымается к поверхности. Отсюда мы можем собрать его, чтобы переработать, очистить и потом распределить среди тех, кто в нем нуждается.

4. Однако вода, закачанная в землю, должна получиться обратно. Эти канализационные воды (которые также называют "обратной водой") возвращаются на поверхность после добычи газа. В определенных местах эту воду собирают, когда она может достигать поверхности.

5. Вода, примененная в процессе гидроразрыва, потом хранится в стальных резервуарах для закачки в нефтяные и газовые скважины в течение долгого периода времени без вреда для внешней среды. Из-за веществ химии, добавляемых в эту воду, ее нельзя просто вернуть в море или в другие водотоки.

В Америке безопасный гидравлический разрыв пласта дает возможность им получить доступ к очень большим запасам нефти и газа, которые были закрыты в скальных породах. В ближайшие пару десятилетий гидроразрыв пласта будет применяться для добычи нефти и газа в тяжелодоступных районах. Использование ГРП обеспечило газовую безопасность США и Канады еще на 100 лет. Оно увеличило внутреннюю добычу нефти и газа и уменьшило цены на газ. По данным US EIA, в Америке.S. считается ведущим производителем газа в мире, а благодаря гидроразрыву пласта она может стать ведущим производителем нефти в мире к 2015 году.

Релакс-стрим перед региональным этапом ВСОШ по экономике

Как работает гидроразрыв пласта?

Почему гидроразрыв пласта так продуктивен для получения газа из земли, готового к применению для обогрева наших домов и приготовления пищи? В отличии от предыдущих методов добычи газа, гидроразрыв пласта даёт нам возможность заглубляться на многие сотни футов в землю, что значит, что мы можем получить доступ к намного большему числу природных залежей сланцевого газа, которые раньше были недоступны для нас. ГРП наиболее эффективен, и есть ряд деталей, которые объясняют, почему он быстро становится предпочтительным способом добычи газа из земли.

1. Фрекинг работает так успешно и действенно, так как бурение в земля даёт нам возможность получить доступ к залежам газа на расстоянии тысяч футов от поверхности. Это значит, что мы можем закачивать в породы, содержащие газ, смесь воды, песка и веществ химии (разделенных на 90%, 9.5% и 0.5%, исходя из этого) напрямую и под полным давлением.

2. Закачка водной смеси под большим давлением в горную породу абсолютно нужна, поскольку собственно она вызывает образование крошечных трещин в горных породах. Это давление должно быть достаточно хорошо контролируемым, иначе многое может пойти не так. После того, как эти трещины созданы, какими бы маленькими они ни были, они позволяют газу без всяких препятствий выходить из природного месторождения глубоко в земля прямо на поверхность.

3. Химикаты и песок, которые добавляются в воду для того, чтобы удержать трещины, получившиеся водой под большим давлением. Без данных добавок трещины довольно быстро закрылись бы, опять задержав газ и сделав его доступным.

4. Фрекинг проходит по всей длине пробуренной скважины. Это даёт нам возможность получить доступ к максимальному количеству газа, делая процесс намного очень экономичным и успешным. Это значит, что мы можем получить доступ даже к самым большим месторождениям газа без надобности делать бесчисленные буровые скважины в земля.

5. Фрекинг особенно продуктивен для доступа к так называемому "плотному газу".Это газ, который находится в сланцевых породах и к которому намного сложнее получить доступ при помощи обыкновенных методов добычи сланцевого газа.

Почему фрекинг вреден?

1. Вызывает большие проблемы со здоровьем

Кашель, одышка и хрипы — самые популярные жалобы жителей, живущих вблизи скважин, где проводилось фрекинг. Ядовитые газы, например бензол, выделяются из породы при гидроразрыве. Подобным образом, ядовитые отходы, которые состоят из воды и химикатов, часто хранятся в открытых ямах, выделяя в воздух летучие органические соединения. Эти вредные химикаты и твёрдые частицы также выбрасываются насосами, работающими на дизеле, которые применяются для закачки воды. Статистически были обнаружены существенные ассоциации между близостью к активным работам по гидроразрыву и разными комбинациями мигреневых головных болей, постоянного риносинусита и симптомов усталости.

Химикаты, применяемые при гидроразрыве, вредны для женщин в положении и их развивающихся детей. Исследователи из Западной Вирджинии выявили химические вещества, разрушающие эндокринную систему, в поверхностных водах вблизи мест сброса канализационных вод, и эти химические вещества могут навредить развивающемуся плоду, даже в том случае, если они присутствуют в чересчур низких концентрациях.

2. Выброс вредных соединений в воздух

Скважины для фрекинга выбрасывают в воздух такие соединения, как бензол, этилбензол, толуол и н-гексан; их долгое действие связано с врожденными дефектами, неврологическими проблемами, заболеваниями крови и раком.

Одним из самых главных опасных веществ, выделяемых в процессе гидроразрыва пласта, считается метан. Метан является одним из самых главных тепличных газов. Его потенциал глобального потепления в 84 раза превышает потенциал углекислого газа в 20-летнем горизонте и в 25 раз в 100-летнем горизонте.

3. Оказывает влияние на водообеспечение и качество воды

В процессе гидроразрыва пласта каждый год применяются миллиарды галлонов воды. По данным EPA, усредненный объем потребляемой воды составляет 1.5 миллионов галлонов на скважину на местном уровне. Такое потребление уменьшает кол-во питьевой воды, доступной для жителей находящихся рядом районов, тем более в районах с невысоким уровнем доступности воды.

Интерактивное занятие «Прощай, нефть!»

Когда вода недоступна для ГРП на местном уровне, ее доставляют из остальных регионов, что в конечном итоге забирает доступную воду из озер и рек в каждом населенном пункте. В засушливых районах, например как Запад, это может означать даже уменьшение количества воды для рыб и диких зверей.

При гидроразрыве каждая скважина производит миллионы галлонов токсичной жидкости, содержащей не только добавленные химикаты, но и другие радиоактивные материалы природного происхождения, жидкие углеводороды, рассольную воду и тяжелые металлы. Трещины, образовывающиеся в процессе ГРП, могут также создавать подземные пути для газов, химикатов и радиоактивных материалов.

Поскольку химические вещества, которые применяются в процессе ГРП, могут пробиваться назад в местные источники водообеспечения, это также может привести к загрязнению воды. В отчете за 2015 год EPA зафиксировало 151 случай утечки жидкости для гидроразрыва пласта. В тринадцати из данных случаев разлив достиг поверхностных водных источников.

Помимо того, в результате ГРП появляются миллиарды галлонов канализационных вод, лишь маленькая часть которых еще раз применяется в процессе ГРП. Значительная часть канализационных вод закачивается в подземные скважины, а то, что не закачивается, транспортируется для очистки. EPA выделяет потенциальные утечки из ям для хранения канализационных вод или случайные выбросы при перевозке как опасности для источников пригодной для питья воды.

4. Это подвергает риску сотрудников

Государственный ВУЗ охраны труда и здоровья (NIOSH) установил, что во время гидроразрыва пласта рабочие могут подвергаться влиянию пыли с большим содержанием респирабельного диоксида кремния. Эти выводы были выполнены после того, как NIOSH изучил 116 проб воздуха за полную рабочую смену на 11 участках гидроразрыва пласта в пяти штатах.

5. Страдают жители этих мест

Кроме глобального воздействия ГРП, он оказывает негативное влияние на тех, кто живёт вблизи мест добычи. Много вспомогательных элементов, выделяемых в местах скважин, приводят к подобным сложностям со здоровьем, как раздражение глаз, носа, рта и горла.

Районное загрязнение воздуха может ухудшить астму и прочие респираторные заболевания. На региональном уровне процессы, которые связаны с гидроразрывом, приводят к выбросу оксидов азота и летучих органических соединений, образовывая смог, который может лишить рабочих и здешних жителей свежего воздуха.

6. Вызывает землетрясения

Считается, что гидроразрыв пласта считается основой самого сильного землетрясения в Оклахоме в 2011 году и более 180 толчков в Техасе в период с 2008 по 2009 год. Сейчас проводится расследование причин гидроразрыва, поскольку нагнетательные скважины, применяемые для хранения канализационных вод гидроразрыва, как правило вызывают землетрясения.

Два исследования 2015 года высказали предположение, что невидимые под поверхностью разломы могут объяснять землетрясения в зонах гидроразрыва; исследование 2016 года высказало предположение, что одним из вариантов успокоить толчки считается ограничение количества канализационных вод, закачиваемых в скважины глубоко под землёй.

7. Другие экологические проблемы

Кроме загрязнения воздуха и воды, гидроразрыв пласта может оказывать долговременное действие на почву и окружающую растительность. Высокая соленость разливов канализационных вод может уменьшить способность почвы поддерживать жизнь растений. Операции по гидроразрыву пласта уже индустриализируют дикие и сельские ландшафты и подвергают риску фермерское хозяйство и рекреационную экономику.

Ссылки: