Что такое гидроразрыв пласта и его процесс сохранение энергии будущего

Гидравлический разрыв пласта (также именуемый гидроразрывом или же просто гидроразрывом) — это процесс извлечения энергии из Земли, который существует около последних 50 лет, но считается настолько же спорным, насколько и полезным. Разработанный во второй половине 40-ых годов XX века в Америке, гидроразрыв пласта собой представлял способ применения ресурсов природы Земли для получения энергии. Иначе говоря гидроразрыв пласта или фрекинг — это процесс закачивания миллионов галлонов воды, песка и химикатов под землю для создания давления, достаточного для раскалывания или разрушения породы и высвобождения газа. Эти скважины, содержащие газ, начинают бурить вертикально (прямо вниз) на сотни тысяч футов ниже поверхности земли, а потом поворачивают бур так, чтобы он бурил горизонтально, простираясь на тысячи футов.

Слыхали термин "газ"?

Это то, что по большей части происходит при гидравлическом разрыве пласта; это процесс, разработанный для высвобождения и захвата сетевых газов, которые потом могут быть очищены и распределены в качестве энергетического источника.

Привлекательность гидроразрыва состоит в том, что он делает страны менее зависимыми от стран Ближнего Востока и Азии, которые контролируют некоторые области добычи нефти. Как показали последние пару десятилетий, рост стоимости одного бареля нефти может привести к потрясениям в экономике, поэтому все больше стран ищут внутренние способы энергодобычи.

По данным Агентства по охране внешней среды США (EPA),

Гидравлический разрыв пласта — это процесс стимулирования скважины для добычи газа, нефти или геотермального газа с целью максимального извлечения. EPA определяет данный процесс как довольно широкий, включающий приобретение исходной воды, строительство скважин, стимулирование скважин и удаление отходов.

Проведение ГРП возможно при условиях полного раскрытия информации обо всех применяемых химических веществах. Второе, наука диктует политику, а не политика. Третье, партнерство между экологическими группами и газовой промышленностью.

— Билл Ричардсон

Однако гидроразрыв пласта также может быть применен для того, чтобы:

  • заставить горные породы обрушиться для добычи ископаемых полезного свойства
  • сделать скважины грунтовых вод более продуктивными
  • перерабатывать отходы
  • померить, как Земля способна переносить нагрузки, вызванные подобными процессами

Детальнее о гидроразрыве читайте тут:

Газы, извлекаемые при гидроразрыве пласта

В зависимости от типа желаемой природной энергии и природного ландшафта, где проходит операция, есть несколько типов газов, которые по большей части появляются при гидроразрыве пласта:

Многостадийный гидроразрыв пласта

  • Непроницаемый газ — это когда крошечные очаги газа оказываются в ловушке в плотных породах под землёй, очень часто в песчанике или известняке. Процедура гидроразрыва пласта нужна для удаления газа в данных случаях, но плотный газ не доказал собственную надежность и стабильность в качестве энергетического источника.
  • Тугоплавкая нефть — это сырая нефть, закрытая в горных породах под землёй, которую можно извлечь при помощи гидравлического разрыва пласта. Это становится очень популярным энергетическим источником, однако в самых разных районах может быть различное кол-во нефти, а ее перемещение и перевозка могут быть неимоверно опасными.
  • Метан угольных пластов — это, как видно из названия, газ метан, который образуется в местах накопления угля. Раньше этот газ был одной из наибольших ядовитых опасностей для шахтеров, работавших под землёй, но теперь все больше районов применяют его в качестве энергетического источника.
  • Сланцевый газ стал очень популярным методом добычи газа в последние несколько десятков лет, и собственно на него приходится значительная часть гидроразрыва пласта, проводимого в Соединенных Штатах.

Что такое сланец?

Сланец — это горная порода, подобная на сланец, которая состоит из различных минералов, горных пород и грязи или глины, которая залегает под землёй. Сланцы очень часто встречаются рядом с водоемами, поэтому морское бурение часто собой представляет тот же или подобный процесс, что и гидроразрыв пласта.

для того чтобы сформироваться, композиты, из которых состоит сланец, находятся под давлением, достаточным для того, чтобы соединиться между собой, образовывая на протяжении какого-то времени сплошной кусок породы.

Поскольку это происходит под землёй или в воде, некоторые сетевые газы попадают между сланцевыми пластами; для удаления таких газов был разработан процесс гидроразрыва пласта.

Процесс гидравлического разрыва пласта

В самых общих чертах процесс гидравлического разрыва пласта выглядит так:

  • Наземная станция с неимоверно большой скоростью направляет миллионы галлонов смеси воды, химикатов и абразивных материалов в землю;
  • Сила и смесь данного раствора разрушает подземный слой породы, из-за чего высвобождается газ, который потом используется в качестве энергетического источника.

Техника гидравлического разрыва пласта применяется при добыче "нетрадиционного" газа. Для извлечения газа, который сильно рассеян в породе, а не собран в одном месте, применяется Спецтехника стимулирования либо другой специализированный процесс и технология извлечения. Она в себя включает закачку огромного количества воды, песка и веществ химии под большим давлением в ствол скважины и в целевой пласт горных пород, что помогает поддерживать трещины открытыми, давая возможность добывать нефть и газ в скважине.

После окончания закачки смесь под давлением расширяет трещины в горной породе и может распространяться на пару сотен футов от ствола скважины. Эти трещины держатся открытыми частичками песка, чтобы газ мог поступать в скважину. Внутреннее давление заставляет жидкость возвращаться на поверхность через ствол скважины. Извлеченная вода хранится в резервуарах или ямах, потом транспортируется на очистительные канализационные сооружения, где она проходит обработку, а потом сбрасывается в поверхностные воды.

Подобно тому, как под действием давления происходит соединение элементов, образующих горную породу, равное кол-во давления может также привести к разрушению этой породы, высвобождая газ, который был закрыт между ними.

Какие типы растворов применяются при гидроразрыве пласта?

Химические вещества, добавляемые в воду для целей гидроразрыва пласта, включают:

Оборудование для ГРП. Гидроразрыв пласта. Добыча нефти и газа.

  • Метанол
  • соляная и кислота уксуса
  • Полиакриламид
  • хлорид натрия
  • Боратные соли
  • Натрий и калий
  • Этиленгликоль
  • Гуаровая камедь
  • Глутаральдегид
  • Изопропанол
  • Лимонная кислота

При добавлении в воду данные растворы принимают несколько конечных форм:

  • Линейные гели: обычно получаются из целлюлозы
  • Боратно-сшитые жидкости: применяются на основе гуара, смешанного с борной кислотой, это более вязкие жидкости
  • Металлоорганические пошитые жидкости: совмещают соли хрома, циркония и титана для сшивания с гуаровым гелем
  • Фосфат алюминия и масло на эфирной основе: комбинация фосфата алюминия и масла на эфирной основе, применяемая для получения геля

Большинство из данных типов жидкостей предназначаются для промывки после окончания процесса разрушения горных пород.

В каких регионах мира применяется гидроразрыв пласта?

По мере того, как с увеличением населения и технологического прогресса растет беспокойство по поводу энергоносителей, все больше районов по всему миру прибегают к гидроразрыву пласта для дополнения классических источников энергии.

Разумеется, поскольку данный процесс связан с образованием природных пород, он возможен только в тех регионах мира, где эти породы существуют. Однако натуральные сланцевые формации можно найти фактически на каждом континенте.

Гидравлический разрыв пласта. Риск или возможность?

  • Сейчас считается, что самые большие залежи природного сланцевого газа находятся в Китае, но сейчас они не применяют его в необходимом количестве, чтобы быть значимыми в потреблении энергии.
  • Соединенные Штаты добывают большое количество сланцевого газа и применяют его в процентном соответствии от всего использования газа.
  • Канада также добывает сланцевый газ, и он также применяется в энергетических целях в стране.

Метан угольных пластов приобрел популярность и во многих регионов:

  • Австралия вложила много ресурсов в добычу метана из угольных пластов в подобных районах, как бассейн Боуэн и Сиднейский бассейн
  • В классических угледобывающих районах США, например как Колорадо, Нью-Мексико, Вайоминг и прочие штаты в районе Скалистых красивых гор
  • Казахстан рассматривает угольный метан как источник роста поизводства и производства энергии
  • Канада, особенно Британская Колумбия, считается зоной очень высокого внимания к метану угольных пластов, однако экологи и энергетические компании сейчас ведут дебаты о пользе и вреде этого энергетического источника
  • Индия не так давно начала большое бурение на угольные пласты, чтобы стать намного самодостаточной, тем более в условиях увеличивающегося населения и нехватки энергии

По всему миру есть ряд мест, где есть залежи нефти, которые еще не разработаны, и многие страны рассматривают это как глобальное решение проблемы энергетической зависимости.

  • Соединенные Штаты: Сланцы Баккен (Северная Дакота), сланцы Барнетт, формация Ниобрара, сланцы Игл Форд
  • Персидский залив: формация Саргелу
  • Сирия: формация Р'Мах
  • Российская Федерация: Баженовская формация, Ачимовская формация
  • Австралия: Кубер Педи
  • Мексика: Формация Чиконтепек
  • Аргентина: нефтяное месторождение Вака Муэрта

Противоречия, которые связаны с на гидравлике разрывом пласта

Хотя эта форма производства энергии становится очень востребованной по всему миру, чтобы сделать меньше глобальную зависимость от нефтедобывающих регионов, многие приводят ряд причин для волнения по поводу гидроразрыва пласта.

  • Многие регионы дарят процесс гидроразрыва пласта как способ развития местной экономики, но последние отчеты показали, что большое количество из них оказывают очень небольшое влияние на окружающие районы. Это заставило многих жителей района с опаской относиться к нефтяным компаниям, обещающим местный рост.
  • Большинство исследований, которые связаны с гидроразрывом пласта, были опубликованы энергетическими компаниями, участвующими в данном процессе, что заставляет многих ставить под сомнение легитимность подобных отчетов

Помимо того, многие экологические группы высказывают ряд опасений по поводу воздействия ГРП на внешнюю среду, в том числе:

  • Главная обеспокоенность состоит в том, что процесс гидроразрыва пласта может вызвать присутствие ядовитых газов в здешних источниках воды, что может привести к заболеваниям и иным последствиям.
  • Иная сложность заключается в том, что в процессе происходит выброс плохого метана в атмосферу Земли, что может иметь долговременные результаты для климата и внешней среды.
  • Помимо того, районы, размещенные конкретно вблизи скважин ГРП, предрасположены более негативному влиянию веществ химии, которые связаны с протекающими скважинами.
  • Поскольку данный процесс требует разрушения горных пород под поверхностью земли, его также связывают с сейсмической активностью землетрясений. Это стало причиной волнение не только по поводу ущерба имуществу, но и по поводу личного здоровья.
Заём изображения: Stephen , eranderson428