Wpływ szczelinowania na środowisko

Wpływ szczelinowania na środowisko jest związany z użytkowaniem gruntów i zużyciem wody , emisjami do powietrza, w tym emisjami metanu , wyciekami solanki i płynu szczelinującego, zanieczyszczeniem wody, hałasem i zdrowiem. Zanieczyszczenia wody i powietrza stanowią największe zagrożenie dla zdrowia ludzkiego związane ze szczelinowaniem . Badania wykazały, że szczelinowanie ma negatywny wpływ na zdrowie ludzi i napędza zmiany klimatu.

Płyny do szczelinowania obejmują proppanty i inne substancje , w tym chemikalia znane jako toksyczne, jak również nieznane chemikalia, które mogą być toksyczne. W Stanach Zjednoczonych takie dodatki mogą być traktowane przez firmy, które ich używają, jako tajemnice handlowe . Brak wiedzy na temat określonych chemikaliów skomplikował wysiłki na rzecz opracowania zasad zarządzania ryzykiem i zbadania skutków zdrowotnych. W innych jurysdykcjach, takich jak Wielka Brytania, te chemikalia muszą być podawane do wiadomości publicznej, a ich zastosowania muszą być bezpieczne.

Zużycie wody przez szczelinowanie może stanowić problem na obszarach, na których występuje niedobór wody. Wody powierzchniowe mogą zostać skażone przez wycieki oraz niewłaściwie zbudowane i utrzymywane doły na odpady w jurysdykcjach, w których jest to dozwolone. Ponadto woda gruntowa może zostać skażona, jeśli płyny szczelinujące i płyny formacyjne mogą wydostać się podczas szczelinowania. Jednak możliwość zanieczyszczenia wód podziemnych w wyniku migracji płynu szczelinującego w górę jest znikoma, nawet w długim okresie. Wyprodukowana woda, która wraca na powierzchnię po szczelinowaniu, jest zarządzana przez podziemne zatłaczanie , oczyszczanie ścieków komunalnych i komercyjnych oraz ponowne wykorzystanie w przyszłych studniach. Istnieje możliwość przedostawania się metanu do wód gruntowych i powietrza, chociaż wydostawanie się metanu jest większym problemem w starszych studniach niż w tych zbudowanych na mocy nowszych przepisów.

Szczelinowanie powoduje indukowaną aktywność sejsmiczną zwaną zdarzeniami mikrosejsmicznymi lub mikrotrzęsieniami ziemi . Wielkość tych zdarzeń jest zbyt mała, aby można je było wykryć na powierzchni, zwykle o wielkości od M-3 do M-1. Jednak studnie do usuwania płynów (które są często używane w USA do usuwania zanieczyszczonych odpadów z kilku gałęzi przemysłu) były odpowiedzialne za trzęsienia ziemi o sile do 5,6M w Oklahomie i innych stanach.

Rządy na całym świecie opracowują ramy regulacyjne w celu oceny i zarządzania zagrożeniami środowiskowymi i zdrowotnymi, działając pod presją z jednej strony przemysłu, az drugiej strony grup przeciwdziałających szczelinowaniu. W niektórych krajach, takich jak Francja, faworyzowano podejście zapobiegawcze i zakazano szczelinowania . Ramy regulacyjne Zjednoczonego Królestwa opierają się na założeniu, że ryzyko związane ze szczelinowaniem jest możliwe do opanowania, jeśli odbywa się na podstawie skutecznych przepisów i jeśli stosowane są najlepsze praktyki operacyjne. Autorzy metabadań zasugerowali, że w celu uniknięcia dalszych negatywnych skutków konieczne jest ściślejsze przestrzeganie przepisów i procedur bezpieczeństwa.

Emisje do powietrza

Raport dla Unii Europejskiej na temat potencjalnych zagrożeń został sporządzony w 2012 roku. Potencjalne zagrożenia to „ emisje metanu ze studni, opary oleju napędowego i inne niebezpieczne zanieczyszczenia, prekursory ozonu lub zapachy ze sprzętu do szczelinowania hydraulicznego, takiego jak sprężarki, pompy i zawory” . Zagrożenie emisjami do powietrza stwarzają również gazy i płyny do szczelinowania hydraulicznego rozpuszczone w wodzie pozabiegowej. W jednym badaniu mierzono co tydzień różne zanieczyszczenia powietrza przez rok wokół rozwoju nowo spękanego odwiertu gazowego i wykryto węglowodory niemetanowe , chlorek metylenu (toksyczny rozpuszczalnik) i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne . Wykazano, że te zanieczyszczenia wpływają na wyniki płodu.

Związek między szczelinowaniem hydraulicznym a jakością powietrza może wpływać na ostre i przewlekłe choroby układu oddechowego, w tym zaostrzenie astmy (wywołanej przez pył zawieszony w powietrzu, ozon i spaliny ze sprzętu używanego do wiercenia i transportu) oraz POChP. Na przykład społeczności leżące nad łupkami Marcellus mają wyższą częstość występowania astmy. Szczególnie narażone są dzieci, aktywni młodzi dorośli spędzający czas na świeżym powietrzu oraz osoby starsze. OSHA wyraziła również obawy dotyczące długotrwałych skutków narażenia zawodowego na krzemionkę unoszącą się w powietrzu w miejscach szczelinowania hydraulicznego na drogi oddechowe. Krzemica może być związana z ogólnoustrojowymi procesami autoimmunologicznymi .

„W Wielkiej Brytanii wszyscy operatorzy naftowi i gazowi muszą minimalizować uwalnianie gazów, co jest warunkiem ich licencji wydanej przez Departament Energii i Zmian Klimatu (DECC). Gaz ziemny może być odprowadzany wyłącznie ze względów bezpieczeństwa”.

Również transport ilości wody niezbędnej do szczelinowania hydraulicznego, jeśli odbywa się ciężarówkami , może powodować emisje. Zaopatrzenie w wodę rurociągami może zmniejszyć liczbę niezbędnych ruchów ciężarówek.

Raport Departamentu Ochrony Środowiska Pensylwanii wykazał, że istnieje niewielki potencjał narażenia na promieniowanie podczas operacji naftowych i gazowych.

Zanieczyszczenie powietrza jest szczególnie niepokojące dla pracowników w odwiertach szczelinowania hydraulicznego, ponieważ emisje chemiczne ze zbiorników magazynowych i otwartych wyrobisk zwrotnych łączą się z geograficznie złożonymi stężeniami powietrza z okolicznych odwiertów. Trzydzieści siedem procent chemikaliów stosowanych w operacjach szczelinowania hydraulicznego jest lotnych i może unosić się w powietrzu.

Naukowcy Chen i Carter z Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska Uniwersytetu Tennessee w Knoxville wykorzystali modele dyspersji atmosferycznej (AERMOD) do oszacowania potencjalnego stężenia emisji dla obliczonych odległości promieniowych od 5 m do 180 m od źródeł emisji. Zespół zbadał emisje z 60 644 odwiertów do szczelinowania hydraulicznego i stwierdził, że „wyniki pokazały, że odsetek odwiertów i ich potencjalnego ostrego nienowotworowego, przewlekłego nienowotworowego, ostrego raka i przewlekłego ryzyka raka dla narażenia pracowników wynosił 12,41%, 0,11%, 7,53 odpowiednio % i 5,80%. Ostre i przewlekłe ryzyko zachorowania na raka było zdominowane przez emisje ze zbiorników chemikaliów w promieniu 20 m.

Zmiana klimatu

Szczelinowanie hydrauliczne jest motorem zmian klimatycznych . Jednak to, czy gaz ziemny wytwarzany przez szczelinowanie hydrauliczne powoduje wyższe emisje od odwiertu do palnika niż gaz wytwarzany z konwencjonalnych odwiertów, jest kwestią sporną. Niektóre badania wykazały, że szczelinowanie hydrauliczne wiąże się z wyższymi emisjami z powodu uwalniania metanu podczas wykonywania odwiertów, gdy część gazu wraca na powierzchnię wraz z płynami szczelinującymi. W zależności od ich obróbki, emisje typu well-to-burner są o 3,5–12% wyższe niż w przypadku gazu konwencjonalnego.

Debata wywiązała się szczególnie wokół badań profesora Roberta W. Howartha, w których stwierdzono, że gaz łupkowy znacznie gorzej wpływa na globalne ocieplenie niż ropa czy węgiel. Inni badacze skrytykowali analizę Howartha, w tym Cathles i in., których szacunki były znacznie niższe”. Finansowany przez przemysł raport z 2012 r., którego współautorem byli naukowcy z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych, wykazał emisje z gazu łupkowego, kiedy spalane na energię elektryczną, były „bardzo podobne” do tych z tzw.

Kilka badań, w których oszacowano wyciek metanu w całym cyklu życia w wyniku rozwoju i produkcji gazu ziemnego, wykazało szeroki zakres wskaźników wycieku. Według inwentaryzacji gazów cieplarnianych Agencji Ochrony Środowiska wskaźnik wycieku metanu wynosi około 1,4%. 16-częściowa ocena wycieku metanu z produkcji gazu ziemnego zainicjowana przez Fundusz Obrony Środowiska wykazała, że ​​emisje niezorganizowane na kluczowych etapach procesu produkcji gazu ziemnego są znacznie wyższe niż szacunki zawarte w krajowej inwentaryzacji emisji EPA , przy współczynniku wycieku wynoszącym 2,3 procent całkowitej produkcji gazu ziemnego.

Konsumpcja wody

Masywne szczelinowanie hydrauliczne, typowe dla odwiertów łupkowych, zużywa od 1,2 do 3,5 miliona galonów amerykańskich (4500 do 13 200 m ³ ) wody na odwiert, przy czym duże projekty zużywają do 5 milionów galonów amerykańskich (19 000 m ³ ). Dodatkowa woda jest używana, gdy studnie są załamane. Przeciętny odwiert wymaga od 3 do 8 milionów galonów amerykańskich (11 000 do 30 000 m ³ ) wody w ciągu swojego życia. Według Oxford Institute for Energy Studies większe ilości płynów szczelinujących są potrzebne w Europie, gdzie głębokość łupków jest średnio 1,5 razy większa niż w USA. Chociaż opublikowane ilości mogą wydawać się duże, są one małe w porównaniu z ogólnym zużyciem wody w większość obszarów. Badanie przeprowadzone w Teksasie, który jest obszarem niedoboru wody, wskazuje, że „Zużycie wody do produkcji gazu łupkowego wynosi <1% poboru wody w całym stanie; jednak lokalne skutki różnią się w zależności od dostępności wody i konkurencyjnych wymagań”.

Raport sporządzony przez Towarzystwo Królewskie i Królewską Akademię Inżynierii pokazuje, że spodziewane użycie szczelinowania hydraulicznego w odwiercie odpowiada w przybliżeniu ilości potrzebnej do uruchomienia elektrowni węglowej o mocy 1000 MW przez 12 godzin. Raport Tyndall Center z 2011 roku szacuje, że aby wesprzeć 9 miliardów metrów sześciennych rocznie (320 × 10 ^ ⁹ stóp sześciennych / rok) przemysłu produkcji gazu, od 1,25 do 1,65 miliona metrów sześciennych (44 × 10 ^ ⁶ do 58 × 10 ^ ⁶ stóp sześciennych) byłoby potrzebne rocznie, co stanowi 0,01% całkowitego poboru wody w kraju.

Wyrażono zaniepokojenie rosnącymi ilościami wody do szczelinowania hydraulicznego na obszarach doświadczających niedoboru wody. Wykorzystanie wody do szczelinowania hydraulicznego może odwrócić przepływ wody od strumienia, dostaw wody dla gmin i przemysłu, takiego jak wytwarzanie energii , a także rekreacji i organizmów wodnych . Duże ilości wody wymagane do większości powszechnych metod szczelinowania hydraulicznego wzbudziły obawy w suchych regionach, takich jak Karoo w Afryce Południowej oraz w narażonym na suszę Teksasie w Ameryce Północnej. Może to również wymagać lądowych rurociągów wodnych z odległych źródeł.

Analiza cyklu życia energii elektrycznej z gazu ziemnego przeprowadzona w 2014 r. przez Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej wykazała, że ​​energia elektryczna wytwarzana z gazu ziemnego z masywnych odwiertów szczelinowanych hydraulicznie zużywana jest od 249 galonów na megawatogodzinę (gal/MWh) (trend Marcellusa) do 272 galonów/MWh ( Barnett Shale). Zużycie wody dla gazu z masywnych odwiertów szczelinowanych hydraulicznie było od 52 do 75 gal/MWh większe (o 26 procent do 38 procent większe) niż 197 gal/MWh zużyte na energię elektryczną z konwencjonalnego lądowego gazu ziemnego.

Niektórzy producenci opracowali techniki szczelinowania hydraulicznego, które mogą zmniejszyć zapotrzebowanie na wodę. Zaproponowano użycie dwutlenku węgla, ciekłego propanu lub innych gazów zamiast wody w celu zmniejszenia zużycia wody. Po zużyciu propan powraca do stanu gazowego i może być zbierany i ponownie używany. Oprócz oszczędności wody szczelinowanie gazowe podobno powoduje mniejsze uszkodzenia formacji skalnych, które mogą utrudniać produkcję. Odzyskana woda zwrotna może być ponownie wykorzystana w szczelinowaniu hydraulicznym. Obniża całkowitą ilość zużytej wody i ogranicza konieczność odprowadzania ścieków po zużyciu. Technika ta jest jednak stosunkowo kosztowna, ponieważ wodę należy uzdatniać przed każdym ponownym użyciem, co może skrócić żywotność niektórych typów urządzeń.

Zanieczyszczenie wody

Wstrzyknięty płyn

W Stanach Zjednoczonych płyny do szczelinowania hydraulicznego obejmują środki podsadzkowe , znaczniki radionuklidów i inne chemikalia , z których wiele jest toksycznych. Rodzaj chemikaliów stosowanych w szczelinowaniu hydraulicznym i ich właściwości są różne. Chociaż większość z nich jest powszechna i ogólnie nieszkodliwa, niektóre chemikalia są rakotwórcze . Spośród 2500 produktów stosowanych jako dodatki do szczelinowania hydraulicznego w Stanach Zjednoczonych, 652 zawierało jeden lub więcej z 29 związków chemicznych, które są znanymi lub potencjalnymi czynnikami rakotwórczymi dla ludzi, podlegającymi przepisom ustawy o bezpiecznej wodzie pitnej ze względu na ryzyko dla zdrowia ludzkiego lub wymienionymi jako niebezpieczne zanieczyszczeń powietrza w ramach ustawy o czystym powietrzu . W innym badaniu z 2011 roku zidentyfikowano 632 chemikalia używane w operacjach związanych z gazem ziemnym w Stanach Zjednoczonych, z których tylko 353 są dobrze opisane w literaturze naukowej. Badanie, w którym oceniono wpływ chemikaliów stosowanych do szczelinowania na zdrowie, wykazało, że 73% produktów miało od 6 do 14 różnych niekorzystnych skutków zdrowotnych, w tym uszkodzenia skóry, oczu i narządów zmysłów; niewydolność oddechowa, w tym astma; choroba przewodu pokarmowego i wątroby; uszkodzenia mózgu i układu nerwowego; nowotwory; i negatywne skutki reprodukcyjne.

Szeroko zakrojone badanie przeprowadzone przez Yale School of Public Health w 2016 r. wykazało, że wiele substancji chemicznych zaangażowanych w szczelinowanie hydrauliczne lub uwalnianych przez nie jest rakotwórczych. Spośród 119 związków zidentyfikowanych w tym badaniu z wystarczającymi danymi, „44% zanieczyszczeń wody… zostało potwierdzonych lub potencjalnie rakotwórczych”. W przypadku większości chemikaliów brakowało jednak wystarczających danych na temat potencjalnego działania rakotwórczego, co podkreśla lukę w wiedzy w tej dziedzinie. Potrzebne są dalsze badania, aby określić zarówno rakotwórczy potencjał chemikaliów stosowanych w szczelinowaniu hydraulicznym, jak i związane z nimi ryzyko raka.

Reżim regulacyjny Unii Europejskiej wymaga pełnego ujawnienia wszystkich dodatków. Zgodnie z unijną dyrektywą dotyczącą wód podziemnych z 2006 r. „w celu ochrony środowiska jako całości, aw szczególności zdrowia ludzkiego, należy unikać, zapobiegać lub ograniczać szkodliwe stężenia szkodliwych zanieczyszczeń w wodach podziemnych”. W Wielkiej Brytanii tylko chemikalia, które „nie są niebezpieczne w ich zastosowaniu”, są licencjonowane przez Agencję Środowiska .

Przepływ zwrotny

Mniej niż połowa wtryskiwanej wody jest odzyskiwana jako płyn zwrotny lub późniejsza solanka produkcyjna, aw wielu przypadkach odzysk wynosi <30%. Gdy płyn szczelinujący przepływa z powrotem przez odwiert, składa się ze zużytych płynów i może zawierać rozpuszczone składniki, takie jak minerały i wody solankowe . W niektórych przypadkach, w zależności od geologii formacji, może zawierać uran , rad , radon i tor . Szacunkowa ilość wstrzykniętego płynu powracającego na powierzchnię waha się od 15-20% do 30-70%.

Podejścia do zarządzania tymi płynami, powszechnie znanymi jako woda produkowana , obejmują podziemne wtryskiwanie , komunalne i komercyjne oczyszczanie i odprowadzanie ścieków, niezależne systemy w odwiertach lub na polach oraz recykling w celu szczelinowania przyszłych studni. Wielofunkcyjny próżniowy system destylacji membranowej jako bardziej efektywny system oczyszczania został zaproponowany do oczyszczania płynu zwrotnego. Jednak ilość ścieków wymagających oczyszczenia i niewłaściwa konfiguracja oczyszczalni stały się problemem w niektórych regionach Stanów Zjednoczonych. Część ścieków pochodzących z operacji szczelinowania hydraulicznego jest tam przetwarzana przez publiczne oczyszczalnie ścieków, które nie są wyposażone w urządzenia do usuwania materiałów radioaktywnych i nie są zobowiązane do ich badania.

Produkowane wycieki wody i późniejsze zanieczyszczenie wód gruntowych również stwarzają ryzyko narażenia na czynniki rakotwórcze. Badania modelujące transport substancji rozpuszczonej BTEX (benzenu, toluenu, etylobenzenu i ksylenu) i naftalenu dla różnych rozmiarów wycieków na kontrastujących glebach pokrywających wody gruntowe na różnych głębokościach wykazały, że oczekiwano, że benzen i toluen osiągną stężenie istotne dla zdrowia człowieka w wodach gruntowych, ponieważ ich wysokich stężeń w produkowanej wodzie, stosunkowo niskiego współczynnika podziału ciało stałe/ciecz oraz niskich limitów EPA dla wody pitnej tych zanieczyszczeń. Benzen jest znanym czynnikiem rakotwórczym, który krótkoterminowo wpływa na ośrodkowy układ nerwowy, a przy długotrwałym narażeniu może wpływać na szpik kostny, produkcję krwi, układ odpornościowy i układ moczowo-płciowy.

Wycieki powierzchniowe

Wycieki powierzchniowe związane ze szczelinowaniem hydraulicznym występują głównie z powodu awarii sprzętu lub błędnej oceny inżynierskiej .

Lotne chemikalia przechowywane w stawach odparowujących ścieki mogą odparować do atmosfery lub przelać się. Odpływ może również trafiać do systemów wód gruntowych. Wody gruntowe mogą zostać skażone przez ciężarówki przewożące chemikalia do szczelinowania hydraulicznego i ścieki, jeśli ulegną one wypadkom w drodze do miejsc szczelinowania hydraulicznego lub miejsc utylizacji.

W zmieniającym się prawodawstwie Unii Europejskiej wymaga się, aby „państwa członkowskie zapewniły, aby instalacja była zbudowana w sposób zapobiegający ewentualnym wyciekom powierzchniowym i wyciekom do gleby, wody lub powietrza”. Parowanie i otwarte stawy są niedozwolone. Przepisy wzywają do zidentyfikowania i złagodzenia wszystkich dróg zanieczyszczenia. Wymagane jest stosowanie podkładek wiertniczych odpornych na chemikalia w celu powstrzymania wycieków chemikaliów. W Wielkiej Brytanii wymagane jest całkowite bezpieczeństwo gazowe, a wypuszczanie metanu jest dozwolone tylko w sytuacjach awaryjnych.

Metan

We wrześniu 2014 r. badanie przeprowadzone przez US Proceedings of National Academy of Sciences opublikowało raport wskazujący, że zanieczyszczenie metanem można skorelować z odległością od studni w studniach, o których wiadomo, że przeciekają. Nie było to jednak spowodowane procesem szczelinowania hydraulicznego, ale złym zacementowaniem obudów.

Zanieczyszczenie metanem wód podziemnych ma niekorzystny wpływ na jakość wód, aw skrajnych przypadkach może doprowadzić do potencjalnego wybuchu . Badanie naukowe przeprowadzone przez naukowców z Duke University wykazało silne korelacje działań związanych z wierceniem odwiertów gazowych, w tym szczelinowaniem hydraulicznym, a zanieczyszczeniem wody pitnej metanem. Według badania MIT Energy Initiative z 2011 r. „istnieją dowody na migrację gazu ziemnego (metanu) do stref słodkowodnych na niektórych obszarach, najprawdopodobniej w wyniku niespełniających norm praktyk związanych z wykańczaniem odwiertów, np. kilku operatorów”. Badanie Duke'a z 2013 r. Sugerowało, że wadliwa konstrukcja (wadliwe uszczelnienia cementowe w górnej części studni i wadliwe okładziny stalowe w głębszych warstwach) w połączeniu ze specyfiką lokalnej geologii może umożliwiać przenikanie metanu do wód; ta ostatnia przyczyna może również powodować uwalnianie zatłaczanych płynów do warstwy wodonośnej. Opuszczone szyby gazowe i naftowe zapewniają również kanały na powierzchnię w obszarach takich jak Pensylwania, gdzie są one powszechne.

Badanie przeprowadzone przez Cabot Oil and Gas zbadało badanie Duke'a przy użyciu większej liczby próbek i wykazało, że stężenia metanu były związane z topografią, przy czym najwyższe odczyty stwierdzono na obszarach nisko położonych, a nie z odległością od obszarów produkcji gazu. Posługując się dokładniejszą analizą izotopową, wykazali, że metan znaleziony w studniach pochodzi zarówno z formacji, w których doszło do szczelinowania hydraulicznego, jak iz formacji płytszych. Colorado Oil & Gas Conservation Commission bada skargi właścicieli studni wodnych i stwierdziła, że ​​niektóre studnie zawierają biogenny metan niezwiązany z odwiertami ropy i gazu, ale inne zawierają metan termogeniczny z powodu odwiertów ropy i gazu z nieszczelną obudową. W przeglądzie opublikowanym w lutym 2012 r. nie znaleziono bezpośrednich dowodów na to, że rzeczywista faza wtrysku szczelinowania hydraulicznego spowodowała zanieczyszczenie wód gruntowych i sugeruje, że zgłaszane problemy wynikają z wycieków z aparatury do przechowywania płynów lub odpadów; przegląd mówi, że metan w studniach na niektórych obszarach prawdopodobnie pochodzi z zasobów naturalnych.

W innym przeglądzie z 2013 r. stwierdzono, że technologie szczelinowania hydraulicznego nie są wolne od ryzyka zanieczyszczenia wód gruntowych i opisano kontrowersje dotyczące tego, czy metan wykryty w prywatnych studniach wód podziemnych w pobliżu miejsc szczelinowania hydraulicznego został spowodowany przez wiercenia, czy przez procesy naturalne.

radionuklidy

Główny artykuł: naturalnie występujący materiał radioaktywny

W złożach łupków występują naturalnie występujące materiały radioaktywne (NORM), na przykład rad , radon , uran i tor . Solanka współprodukowana i wydobywana na powierzchnię wraz z ropą i gazem czasami zawiera naturalnie występujące materiały radioaktywne; solanka z wielu odwiertów gazu łupkowego zawiera te materiały radioaktywne. Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych i organy regulacyjne w Północnej Dakocie uważają, że materiały radioaktywne w wypływie zwrotnym mogą stanowić potencjalne zagrożenie dla pracowników przy odwiertach szczelinowania hydraulicznego i składowiskach odpadów oraz osób mieszkających lub pracujących w pobliżu, jeśli nie będą przestrzegane odpowiednie procedury. Raport Departamentu Ochrony Środowiska Pensylwanii wykazał, że istnieje niewielki potencjał narażenia na promieniowanie podczas operacji naftowych i gazowych.

Użytkowanie gruntów

W Wielkiej Brytanii prawdopodobne rozmieszczenie odwiertów zwizualizowane w raporcie DECC dotyczącym strategicznej oceny środowiskowej z grudnia 2013 r. Wskazywało, że odstępy między odwiertami wynoszące 5 km prawdopodobnie występowały na zatłoczonych obszarach, do 3 hektarów (7,4 akrów) na odwiert. Każda podkładka może mieć 24 oddzielne dołki. Stanowi to 0,16% powierzchni gruntów. Badanie opublikowane w 2015 roku na Fayetteville Shale wykazało, że dojrzałe pole gazowe wpłynęło na około 2% powierzchni lądu i znacznie zwiększyło tworzenie siedlisk brzegowych. Średni wpływ na grunt na odwiert wynosił 3 hektary (około 7 akrów) Badania wskazują, że wpływ na koszty usług ekosystemowych (tj. procesów, które świat przyrody zapewnia ludzkości) osiągnął w USA ponad 250 milionów dolarów rocznie

Sejsmiczność

Szczelinowanie hydrauliczne powoduje indukowaną aktywność sejsmiczną zwaną zdarzeniami mikrosejsmicznymi lub mikrotrzęsieniami ziemi . Te zdarzenia mikrosejsmiczne są często wykorzystywane do mapowania poziomego i pionowego zasięgu szczeliny. Wielkość tych zdarzeń jest zwykle zbyt mała, aby można je było wykryć na powierzchni, chociaż największe mikrotrzęsienia ziemi mogą mieć wielkość około -1,5 ( _Mw ) .

Sejsmiczność indukowana szczelinowaniem hydraulicznym

W sierpniu 2016 r. Znanych było co najmniej dziewięć przypadków reaktywacji uskoków w wyniku szczelinowania hydraulicznego, które spowodowały indukowaną sejsmiczność na tyle silną, że ludzie mogli ją odczuć na powierzchni: w Kanadzie były trzy w Albercie (M 4,8 i M 4,4 oraz M 4,4) i trzy w Kolumbii Brytyjskiej (M 4,6, M 4,4 i M 3,8); W Stanach Zjednoczonych było: jeden w Oklahomie (M 2,8) i jeden w Ohio (M 3,0) oraz; W Wielkiej Brytanii były dwa w Lancashire (M 2,3 i M 1,5).

Sejsmiczność indukowana ze studni odprowadzających wodę

Według USGS tylko niewielki ułamek z około 30 000 odwiertów do usuwania ścieków z operacji naftowych i gazowych w Stanach Zjednoczonych wywołał trzęsienia ziemi, które są wystarczająco duże, aby wzbudzić niepokój opinii publicznej. Chociaż siły tych wstrząsów były niewielkie, USGS twierdzi, że nie ma gwarancji, że większe wstrząsy nie wystąpią. Ponadto częstotliwość wstrząsów wzrasta. W 2009 roku na obszarze obejmującym stany Alabama i Montana miało miejsce 50 trzęsień ziemi o sile większej niż 3,0, aw 2010 roku było ich 87. W 2011 roku na tym samym obszarze wystąpiły 134 trzęsienia ziemi, co stanowi sześciokrotny wzrost w porównaniu z poziomem z XX wieku. Istnieją również obawy, że trzęsienia ziemi mogą uszkodzić podziemne przewody gazowe, naftowe i wodne oraz studnie, które nie zostały zaprojektowane tak, aby wytrzymać trzęsienia ziemi.

Badanie US Geological Survey z 2012 r. Wykazało, że „niezwykły” wzrost częstości występowania trzęsień ziemi M ≥ 3 na środkowym kontynencie USA „jest obecnie w toku”, który rozpoczął się w 2001 r. Ogólny wzrost był związany ze wzrostem trzęsień ziemi w kilku określonych obszarach: Raton Basin w południowym Kolorado (miejsce aktywności metanu z pokładów węgla ) oraz obszary produkujące gaz w środkowej i południowej Oklahomie oraz w środkowym Arkansas. Chociaż analiza sugeruje, że wzrost ten jest „prawie na pewno spowodowany przez człowieka”, USGS zauważył: „Badania USGS sugerują, że rzeczywisty proces szczelinowania hydraulicznego bardzo rzadko jest bezpośrednią przyczyną odczuwalnych trzęsień ziemi”. Mówiono, że zwiększone trzęsienia ziemi były najprawdopodobniej spowodowane zwiększonym wtryskiem ścieków z szybów gazowych do studni utylizacji. wstrząsy o małej sile , rejestrowane do 3,3 (Mw ₎ .

Hałas

Każde pole odwiertu (średnio 10 odwiertów na pole) wymaga podczas procesu przygotowawczego i szczelinowania hydraulicznego około 800 do 2500 dni aktywności, co może mieć wpływ na mieszkańców. Ponadto hałas jest generowany przez transport związany ze szczelinowaniem hydraulicznym. Zanieczyszczenie hałasem spowodowane operacjami szczelinowania hydraulicznego (np. ruchem ulicznym, pochodniami/wypaleniami) jest często wymieniane jako źródło cierpienia psychicznego, a także słabych wyników w nauce u dzieci. Na przykład hałas o niskiej częstotliwości pochodzący z pomp studziennych przyczynia się do irytacji, niepokoju i zmęczenia.

UK Onshore Oil and Gas (UKOOG) jest organem reprezentującym branżę i opublikowała kartę, która pokazuje, w jaki sposób zostaną złagodzone obawy związane z hałasem, stosując izolację akustyczną i silnie wyciszone platformy wiertnicze tam, gdzie jest to potrzebne.

Problemy z bezpieczeństwem

W lipcu 2013 r. Federalna Administracja Kolei Stanów Zjednoczonych wymieniła zanieczyszczenie olejem chemikaliami do szczelinowania hydraulicznego jako „możliwą przyczynę” korozji cystern.

Wpływ społeczności

Społeczności, których to dotyczy, są często już narażone, w tym osoby biedne, wiejskie lub tubylcze, które mogą nadal doświadczać szkodliwych skutków szczelinowania hydraulicznego przez pokolenia. Konkurencja o zasoby między rolnikami a firmami naftowymi przyczynia się do stresu pracowników rolnych i ich rodzin, a także do mentalności „my kontra oni” na poziomie społeczności, która powoduje niepokój społeczności (Morgan i in. 2016). Społeczności wiejskie, w których odbywają się operacje szczelinowania hydraulicznego, często doświadczają „cyklu boomu/załamania”, w wyniku którego ich populacja gwałtownie wzrasta, co w konsekwencji wywiera presję na infrastrukturę społeczności i możliwości świadczenia usług (np. opieka medyczna, egzekwowanie prawa).

Społeczności tubylcze i rolnicze mogą być szczególnie dotknięte szczelinowaniem hydraulicznym, biorąc pod uwagę ich historyczne przywiązanie i zależność od ziemi, na której żyją, która często jest niszczona w wyniku procesu szczelinowania hydraulicznego. Rdzenni Amerykanie, zwłaszcza mieszkający w rezerwatach wiejskich, mogą być szczególnie narażeni na skutki szczelinowania; to znaczy z jednej strony plemiona mogą odczuwać pokusę współpracy z koncernami naftowymi w celu zabezpieczenia źródła dochodu, ale z drugiej strony muszą często angażować się w legalne bitwy w celu ochrony swoich suwerennych praw i zasobów naturalnych swojej ziemi.

Polityka i nauka

Główny artykuł: Regulacja szczelinowania hydraulicznego

Istnieją dwa główne podejścia do regulacji , które wywodzą się z debat politycznych na temat zarządzania ryzykiem i odpowiadającej im debaty na temat oceny ryzyka .

Dwie główne szkoły regulacji to oparta na nauce ocena ryzyka i podejmowanie środków zapobiegających szkodom wynikającym z tych zagrożeń poprzez podejście takie jak analiza zagrożeń oraz zasada ostrożności , w ramach której podejmuje się działania, zanim zagrożenia zostaną dobrze zidentyfikowane. Istotność i wiarygodność ocen ryzyka w społecznościach, w których występuje szczelinowanie hydrauliczne, była również przedmiotem dyskusji wśród grup środowiskowych, naukowców zajmujących się zdrowiem i liderów branży. Dla niektórych zagrożenia są wyolbrzymiane, a obecne badania są niewystarczające, aby wykazać związek między szczelinowaniem hydraulicznym a niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi, podczas gdy dla innych ryzyko jest oczywiste, a ocena ryzyka jest niedofinansowana.

W związku z tym pojawiły się różne podejścia regulacyjne. Na przykład we Francji i Vermont faworyzowano podejście zapobiegawcze , a szczelinowanie hydrauliczne zostało zakazane w oparciu o dwie zasady: zasadę ostrożności i zasadę zapobiegania. Niemniej jednak niektóre państwa, takie jak Stany Zjednoczone , przyjęły podejście do oceny ryzyka , co doprowadziło do wielu debat regulacyjnych na temat szczelinowania hydraulicznego i związanego z nim ryzyka .

W Wielkiej Brytanii ramy regulacyjne są w dużej mierze kształtowane na podstawie raportu zleconego przez rząd Wielkiej Brytanii w 2012 r., którego celem było zidentyfikowanie problemów związanych ze szczelinowaniem hydraulicznym i udzielenie porad krajowym agencjom regulacyjnym. Raport, opublikowany wspólnie przez Towarzystwo Królewskie i Królewską Akademię Inżynierii pod przewodnictwem profesora Roberta Maira , zawiera dziesięć zaleceń obejmujących takie kwestie, jak zanieczyszczenie wód gruntowych , integralność odwiertów, ryzyko sejsmiczne, wycieki gazu, gospodarka wodna, zagrożenia dla środowiska, najlepsze praktyki zarządzania ryzykiem, a także porady dla organów regulacyjnych i rad ds. badań. Raport wyróżniał się stwierdzeniem, że ryzyko związane ze szczelinowaniem hydraulicznym jest możliwe do opanowania, jeśli jest przeprowadzane zgodnie z obowiązującymi przepisami i jeśli stosowane są najlepsze praktyki operacyjne.

W przeglądzie z 2013 r. stwierdzono, że w Stanach Zjednoczonych wymogi dotyczące poufności narzucone przez dochodzenia prawne utrudniają recenzowane badania dotyczące wpływu na środowisko.

Istnieje wiele naukowych ograniczeń w badaniu wpływu szczelinowania hydraulicznego na środowisko. Głównym ograniczeniem jest trudność w opracowaniu skutecznych procedur i protokołów monitorowania, co wynika z kilku głównych przyczyn:

• Zróżnicowanie miejsc szczelinowania pod względem ekosystemów, rozmiarów operacji, gęstości warstw i środków kontroli jakości utrudnia opracowanie standardowego protokołu monitorowania.
• Wraz z rozwojem większej liczby miejsc szczelinowania zwiększa się szansa na interakcję między nimi, co znacznie potęguje skutki i utrudnia kontrolę monitorowania jednego miejsca. Te skumulowane skutki mogą być trudne do zmierzenia, ponieważ wiele z nich rozwija się bardzo powoli.
• Ze względu na ogromną liczbę chemikaliów stosowanych w szczelinowaniu hydraulicznym opracowanie danych wyjściowych jest trudne. Ponadto brakuje badań dotyczących interakcji chemikaliów stosowanych w płynie do szczelinowania hydraulicznego oraz losów poszczególnych składników.

Zobacz też

• Protest wiercenia w Balcombe
• Zasoby Cuadrilli
• Wiercenie kierunkowe
• Kwestie środowiskowe związane z wytwarzaniem energii elektrycznej
• Oddziaływanie na środowisko przemysłu naftowego
• Wpływ na środowisko przemysłu łupków bitumicznych
• 2012–2014 Rumuńskie protesty przeciwko gazowi łupkowemu

Bibliografia

• Broomfield, Mark (10 sierpnia 2012). Wsparcie w identyfikacji potencjalnych zagrożeń dla środowiska i zdrowia ludzkiego wynikających z operacji wydobycia węglowodorów obejmujących szczelinowanie hydrauliczne w Europie (PDF) (raport). Komisja Europejska . s. VI – XVI. ED57281 . Źródło 29 września 2014 r .
•    Brązowy, Valerie J. (luty 2007). „Problemy branżowe: podgrzewanie gazu” . Perspektywy zdrowia środowiskowego . 115 (2): A76. doi : 10.1289/ehp.115-a76 . PMC 1817691 . PMID 17384744 .
• Rada Ochrony Wód Podziemnych; ALL Consulting (kwiecień 2009). Nowoczesny rozwój gazu łupkowego w Stanach Zjednoczonych: elementarz (PDF) (raport). DOE Biuro Energii Kopalnej i Krajowe Laboratorium Technologii Energetycznych . s. 56–66. DE-FG26-04NT15455 . Źródło 24 lutego 2012 r .
• Healy, Dave (lipiec 2012). Szczelinowanie hydrauliczne lub „szczelinowanie”: krótkie podsumowanie aktualnej wiedzy i potencjalnego wpływu na środowisko (PDF) (raport). Agencja Ochrony Środowiska . Źródło 28 lipca 2013 r .
• Jenner, Steffen; Lamadrid, Alberto J. (2013). „Gaz łupkowy a węgiel: implikacje polityczne wynikające z porównań wpływu na środowisko gazu łupkowego, gazu konwencjonalnego i węgla na powietrze, wodę i grunty w Stanach Zjednoczonych” (PDF ) . Polityka energetyczna . 53 (53): 442–453. doi : 10.1016/j.enpol.2012.11.010 . Zarchiwizowane od oryginału (PDF) w dniu 19 października 2014 r . Źródło 28 września 2014 r .
• Mair (przewodniczący), Robert (czerwiec 2012). Wydobycie gazu łupkowego w Wielkiej Brytanii: przegląd szczelinowania hydraulicznego (PDF) (raport). Towarzystwo Królewskie i Królewska Akademia Inżynierii . Źródło 10 października 2014 r .
• Moniz (przewodniczący), Ernest J.; Jacoby (współprzewodniczący), Henry D.; Meggs (współprzewodniczący), Anthony JM (czerwiec 2011). Przyszłość gazu ziemnego: interdyscyplinarne badanie MIT (PDF) . Instytut Technologii w Massachusetts. Zarchiwizowane od oryginału (PDF) w dniu 12 marca 2013 r . Źródło 8 października 2014 r .
• Zoback, Marek; Kitasei, Saya; Copithorne, Brad (lipiec 2010). Adresowanie zagrożeń środowiskowych związanych z wydobyciem gazu łupkowego (PDF) (raport). Instytut Worldwatch . P. 9 . Źródło 24 maja 2012 r .