Гидравлический разрыв пласта снова сделал Пермский бассейн, который простирается на западе Техаса и Нью-Мексико, одним из самых богатых нефтяных месторождений в мире. Но улучшенные запасы сопряжены с некоторыми серьезными проблемами управления водными ресурсами. При бурении нефтяных скважин вода используется на начальном этапе, что требует управления большими объемами воды.
Новое исследование, проведенное Бюро экономической геологии Техасского университета в Остине, выявило ключевые различия в водопользовании между обычными буровыми площадками и площадками, использующими гидроразрыв пласта, который быстро расширяется в пермском периоде.
Исследование, опубликованное в журнале Environmental Science & Technology 6 сентября, показало, что повторное использование воды, образующейся во время операций на других участках гидроразрыва пласта, может помочь уменьшить потенциальные проблемы, связанные с технологией. К ним относятся потребность в большом начальном использовании воды и потенциально индуцированная сейсмичность или землетрясения, вызванные закачкой воды, полученной во время операций, обратно в землю.
«Что, по моему мнению, может немного подтолкнуть повторное использование пластовой воды, так это опасения по поводу чрезмерного давления и потенциальной индуцированной сейсмичности», - сказала ведущий автор Бриджит Скэнлон, старший научный сотрудник и директор Программы устойчивых водных ресурсов Бюро.. «В Пермском бассейне у нас есть хорошие возможности для повторного использования или переработки пластовой воды для гидроразрыва пласта».
Сканлон выступил соавтором исследования вместе с исследователями Бюро Робертом Риди, Фрэнком Мале и Марком Уолшем. Бюро является исследовательским подразделением Школы наук о Земле Джексона UT.
С 1920-х годов Пермский бассейн был очень активным районом добычи традиционной нефти, достигнув пика в 1970-х годах, и на него приходилось почти 20 процентов добычи нефти в США. Технология гидроразрыва пласта оживила добычу в этой области, позволив компаниям использовать огромные запасы нефти, содержащиеся в менее проницаемых нетрадиционных сланцевых формациях. Новая технология превращает традиционный пласт в нетрадиционный и почти довела добычу нефти до пика 1970-х годов. По оценкам Геологической службы США, только пермские сланцы Вулфкемп могут содержать 20 миллиардов баррелей нефти, что является крупнейшим нетрадиционным ресурсом, когда-либо оцененным Службой.
В исследовании проанализированы данные о водных ресурсах за 10 лет с 2005 по 2015 год. Исследователи отслеживали, сколько воды было добыто и как ею управляли из обычных и нетрадиционных скважин, и сравнивали эти объемы с использованием воды для гидроразрыва пласта..
В первую очередь нетрадиционные скважины потребляют гораздо больше воды, чем обычные скважины. Средний объем воды, необходимый для одной скважины, увеличился примерно в 10 раз за последнее десятилетие, согласно исследованию, со средним значением 250 000 баррелей или 10 миллионов галлонов воды, использованной на скважину в бассейне Мидленд в 2015 году. Но нетрадиционные скважины производят намного меньше воды, чем обычные скважины, в среднем около 3 баррелей воды на баррель нефти по сравнению с 13 баррелями воды на баррель нефти из обычных скважин.
При обычных операциях попутная вода утилизируется путем закачки ее в истощенные традиционные пласты, процесс, который поддерживает давление в пласте и может способствовать добыче дополнительной нефти за счет повышения нефтеотдачи. Нетрадиционные скважины генерируют только около одной десятой воды, добываемой из обычных скважин, но эта «пластовая вода» не может быть закачана в сланцы из-за низкой проницаемости сланцев. Исследование показало, что добываемая вода из нетрадиционных скважин в основном закачивается в не добывающие нефть геологические формации - практика, которая может увеличить давление и потенциально может привести к индуцированной сейсмичности или землетрясениям.
Исследование указывает на то, что вместо закачки пластовой воды в эти пласты операторы потенциально могут повторно использовать воду из нетрадиционных скважин для гидравлического разрыва следующей группы скважин. В бассейнах Мидленд и Делавэр в пермском периоде добывается достаточно воды, чтобы использовать воду для гидроразрыва пласта, и вода нуждается лишь в минимальной очистке (чистый рассол), чтобы сделать ее пригодной для повторного использования.
Марк Энгл, руководитель программы Геологической службы США по использованию воды, связанной с производством энергии, сказал, что исследование дает всеобъемлющий характер, сказал Энгл. «Более того, в работе отражены временные тенденции важного периода, когда отрасль перешла от вертикальных скважин в обычных коллекторах к вертикальным, а затем горизонтальным скважинам в непрерывных коллекторах».
Хотя пластовой воды достаточно для повторного использования, Скэнлон сказал, что инфраструктура, вопросы о собственности на пластовую воду и низкая стоимость пресной или солоноватой подземной воды могут в настоящее время сохранить практику удаления в прежнем виде. Но по мере роста нетрадиционных операций в Пермском бассейне повторное использование пластовой воды может стать более привлекательным.
«Повторное использование и переработка являются возможными вариантами, и отрасль умеет адаптироваться», - сказал Скэнлон.