Более того, проблема может быть решена: улучшены стандарты строительства крепи цементных скважин и обсадных труб на участках гидроразрыва пласта.Команда, возглавляемая исследователем из Университета штата Огайо и состоящая из исследователей из Дьюка, Стэнфорда, Дартмута и Университета Рочестера, разработала новый метод геохимической криминалистики, чтобы проследить, как метан мигрирует под землей. Исследование выявило восемь кластеров загрязненных колодцев с питьевой водой в Пенсильвании и Техасе.Наиболее важным из их выводов, опубликованных на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, является то, что ни горизонтальное бурение, ни гидроразрыв сланцевых залежей, похоже, не привели к загрязнению природного газа.
«Нет никаких сомнений в том, что во многих случаях повышенные уровни природного газа возникают в природе, но в некоторых случаях есть также четкие доказательства того, что причиной загрязнения были люди», — сказал руководитель исследования Томас Дарра, доцент кафедры Земли. наук в штате Огайо. «Однако наши данные свидетельствуют о том, что там, где происходит загрязнение, оно было вызвано плохой обсадной колонной и цементированием скважин», — сказал Дарра.По его словам, при гидроразрыве вода закачивается под землю для разрушения сланца на глубине намного ниже уровня грунтовых вод. Длинные вертикальные трубы, по которым образующийся газ поднимается вверх, окружены цементом, чтобы природный газ не просачивался вдоль скважины. Исследование предполагает, что утечка природного газа в водоносные горизонты является результатом разрушения цемента, используемого в скважине.
«Многие утечки, вероятно, происходят, когда природный газ поднимается за пределы скважины, потенциально даже на тысячи футов, и попадает непосредственно в водоносные горизонты с питьевой водой», — сказал Роберт Пореда, профессор геохимии в Университете Рочестера.«Эти результаты, по-видимому, исключают миграцию метана вверх в водоносные горизонты питьевой воды из глубины из-за горизонтального бурения или гидравлического разрыва пласта, как опасались некоторые люди», — сказал Авнер Венгош, профессор геохимии и качества воды в Duke.«Это относительно хорошая новость, потому что это означает, что большинство выявленных нами проблем потенциально можно избежать с помощью будущих улучшений целостности скважины», — сказал Дарра.«В некоторых случаях вода домовладельцев была повреждена бурением», — сказал Роберт Б. Джексон, профессор наук об окружающей среде и земле в Стэнфорде и Дьюке. «В Техасе мы даже видели, как два дома превратились из чистых в загрязненные после начала отбора проб».
Метод, который исследователи использовали для отслеживания источника загрязнения метаном, основан на основных физических принципах благородных газов (которые, случается, просачиваются вместе с метаном). Благородные газы, такие как гелий и неон, называются так, потому что они не сильно реагируют с другими химическими веществами, хотя они смешиваются с природным газом и могут транспортироваться с ним.Это означает, что когда они попадают под землю, они могут перемещаться на большие расстояния, не попадая под влияние микробной активности или химических реакций. Единственная важная переменная — это атомная масса, которая определяет, как изменяются соотношения благородных газов, когда они следуют вместе с мигрирующим природным газом.
Эти свойства позволяют исследователям определить источник летучего метана и механизм его переноса в водоносные горизонты с питьевой водой.Исследователи смогли различить признаки природного метана и постороннего загрязнения газа от мест бурения сланцевого газа, лежащих над сланцами Marcellus в Пенсильвании и сланцами Barnett в Техасе.
Исследователи брали пробы воды на этих участках в 2012 и 2013 годах. Участки отбора проб включали колодцы, загрязнение которых обсуждалось ранее; скважины, которые, как известно, имеют естественный высокий уровень метана и солей, которые имеют тенденцию одновременно встречаться на территориях, лежащих над залежами сланцевого газа; и скважины, расположенные как в пределах, так и за пределами одного километра от буровых площадок.По мере того, как гидроразрыв пласта начинает развиваться по всему миру, включая страны Южной Африки, Аргентины, Китая, Польши, Шотландии и Ирландии, Дарра и его коллеги продолжают свою работу в Соединенных Штатах и за рубежом. А поскольку метод, который использовали исследователи, основан на фундаментальной физике благородных газов, его можно применять где угодно.
Они надеются, что их результаты помогут выявить необходимость улучшения целостности скважины.