水圧破砕 、スペルト小麦 フレーシング または 水圧破砕、 とも呼ばれている 水圧破砕、 略さずに 水圧破砕 、天然ガスおよび石油生産において、注入 体液 高いところで 圧力 開くために地下の岩層に 裂け目 閉じ込められたガスまたは原油がパイプを通って地表の坑口に流れるようにします。選択された岩層を水平に掘削するための改良された技術と組み合わせて採用された水圧破砕は、米国およびその他の地域に広大な天然ガス鉱床を開放しました。同時に、石油やガスの集中的な掘削の歴史がない地域で頻繁に行われる慣行の急速な台頭により、その経済的および環境的影響に対する懸念が高まっています。
シェールガス抽出シェールガス抽出の3つのステップ:シェール層にボアホールを掘削し、パイプケーシングでライニングします。圧力下で流体を注入することにより頁岩を破砕または破砕する。そして、しばしば液体を伴って、ボアホールを流れるガスを生成します。ブリタニカ百科事典
水圧破砕技術は、ガソリンや原油などの液体が、流量を増やすことを目的として、米国中部と南部の性能の悪いガス井や油井に注入された1940年代から使用されてきました。その後の数十年で、技術は改善されました。 水 優先される破砕媒体になり、細かく傾斜した砂または 合成 裂罅を開いたままにするための支柱として材料が採用されました。しかし、新しい操舵可能なドリルビットモーターと電子遠隔測定装置の使用により、オペレーターがボアホール掘削を指示し、破砕プロセスを非常に正確に監視できるようになった1990年代まで、水圧破砕は現在の近代段階に入りませんでした。その後まもなく、原油価格の高騰と、石油や石炭の燃焼を妨げる環境規制により、天然ガスに有利な市場が生まれ始めました。これらの状況に対応して、開発者はいわゆる型破りなガス貯留層を開放し始めました。これは、古い生産方法では、そこに含まれるガスの放出が遅すぎたり、量が少なすぎたりするため、以前は未開発のままだった岩層です。儲かる。
型破りな鉱床からのガスには、炭層メタン(炭層の接合部と割れ目にあるガス)、タイトガス(比較的不浸透性の砂岩に閉じ込められたガス、または 石灰岩 地層)、およびシェールガス(高密度ミクロポーラス頁岩に組み込まれたガス)。水圧破砕は、これらすべての種類のガスを回収するために使用されてきましたが、シェールガスの回収で最も顕著に実施されてきました。
ほとんどのガス頁岩は、地表から数百メートルまたは数千メートル下の広大な継ぎ目に見られます。これらの継ぎ目には、従来の垂直掘削でアクセスできますが、最も生産的な方法は通常、水平掘削です。この手法では、井戸は従来の方法で開始され、通常、深さ6〜15メートル(20〜50フィート)のパイロットホールが拡張されます。これは、導体ケーシングと呼ばれる直径約40〜50 cm(16〜20インチ)の鋼管で裏打ちされており、所定の位置にセメントで固定されています。そこからボアホールが真っ直ぐ下に掘削され、汚染された淡水を含む可能性のある多数の岩層を通過します。 帯水層 個人の井戸や地方自治体に使用されます 水供給 。ボアホールのこの部分は、表面ケーシングと呼ばれるセメント鋼管で裏打ちされています。生産ニーズや環境規制によっては、中間ケーシングと呼ばれる別のパイプが表面ケーシングの内側にセメントで固定される場合があります。
所定のキックオフポイント(頁岩層の上にある場合もあれば、頁岩層内にある場合もあります)に、操舵可能なドリルビットが取り付けられ、ボアホールが水平になります。そこから、頁岩内で、時にはさらに千メートル以上の掘削が続けられます。井戸のこの側面部分が掘削されると、ボアホール全体が生産ケーシングと呼ばれるさらに別のパイプで裏打ちされます。多くの操作では、単一の表面サイト(またはパッド)から複数の坑井を掘削したり、単一のボアホールから複数の横断面を放射したりすることができます。
掘削とケーシングが完了すると、ボアホールの下の生産ケーシングは、パイプの壁を通して一連の小さな狙いを定めた爆発物を発射するツールによって穴が開けられます。表面で掘削リグが取り外され、フラッキングプロセスが始まります。通常、タンクローリーのフリートは、トレーラーに取り付けられたいくつかの油圧ポンプ、ブレンダー、化学薬品貯蔵タンク、電子機器が詰め込まれた自己完結型の制御車両またはトレーラー、およびその他の機器とともにパッドに集まります。
コロラド州:米国コロラド州ライフル近郊の天然ガス井でのフラッキング(水圧破砕)作業の坑口にいるガス井労働者Brennan Linsley / AP
単一のシェールガス井のフラッキングに使用される淡水の量は、井戸のサイズとガスを放出するために行わなければならない破砕の量によって大きく異なります。業界および規制筋によると、約750万の範囲の数値が示されています。 〜2,000万リットル(200万〜500万ガロン)—オリンピックサイズの3〜8つのプールに含まれる水とほぼ同等です。環境保護団体は、水圧破砕が劇的に拡大する可能性のある新しい地域では、 消費 地域の淡水の持続不可能な使用を表している可能性があります。それに応じて、シェールガス業界は、シェールガスの破砕は、石炭や従来の石油生産でさえ使用されるよりも、熱量単位あたりの水消費量が少ないと主張しています。水は、市場と規制によって決定された水源から得られます。たとえば、地方自治体の水道から購入したり、地元の川や小川から汲み上げたり、以前のフラッキング作業から再利用したりします。パッドに直接配管されることもあれば、鋼製のタンクや、地面から掘削されてプラスチックで裏打ちされた大きくて浅い池に保管されることもあります。
真水を使用して、約90%の水、10%未満の砂、および0.5〜2%の化学添加物からなる液体とプロパントの混合物をブレンドします。これらの後者には、ゲル化剤、ボアホール洗浄酸、腐食防止安定剤、および石油ベースの摩擦低減剤が含まれます。これらはすべて組み合わされて、特定の仕事に適していると判断されたスリックウォーターを生成します。これらの破砕流体の正確な処方は、化学物質の種類はあるものの、十分に保護された会社の秘密です。 化合物 採用されていることは一般的に知られています。
綿密に監視された一連の操作では、流体はボアホールにポンプで送られ、大きな圧力の下で生産ケーシングの穿孔を通り、頁岩の既存の小さな亀裂を拡大して支えるのに十分強力です。破砕が完了すると、生産チューブがウェルに挿入されます。破砕された岩石から解放されたガスは、チューブに入り、表面に流れます。そこで、フラッキング装置は、クリスマスツリーと呼ばれる坑口のバルブのネットワークに置き換えられます。水圧破砕流体は、頁岩層からガス、場合によってはブラインとともに戻ってきます。これらの液体は、さらなる処理と処分のために沈砂池またはタンクに迂回されます。完成した生産現場では、最終的には以前のすべての機械や構造物が剥ぎ取られ、クリスマスツリー(または複数の木)、ガスパイプラインへの接続、凝縮液を貯蔵するためのタンク、サポートおよびメンテナンス機器だけが残ります。未使用の沈砂池が埋められています。
ガス井は、多くの場合、貫通または近くに掘削されます 帯水層 、および汚染された井戸水に関する苦情は珍しいことではありません。特に水圧破砕が新しい地域で頻繁に表明される恐れの1つは、地下の岩石が破砕されると、汚染された液体と遊離したシェールガスが頁岩堆積物から上方に移動して 地下水面 。業界関係者は主張し、ほとんどの環境関係者はこれが非常にありそうもないと同意します。典型的な破砕作業は、1,500〜2,500メートル(5,000〜8,000フィート)の深さで行われます。頁岩の堆積物と帯水層の床(通常は地表から数百メートル以内にあります)の間には、ガスや液体の浸透を防ぐ岩の層が多数ありますが、一部の科学者はチャンスがあると信じていますが、一部の地層では、解放されたシェールガスが既存の断層を追跡し、地下水面まで上向きに破砕する可能性があります。一部の科学者によって提案されたより可能性の高いシナリオは、 拡散 適切にケースに入れられていない、または塞がれていない古い、使われなくなった井戸からのシェールガスの排出。局所汚染の頻繁に文書化されている原因の1つは、帯水層を通過する活性ガス井の部分のケーシングの欠陥であり、生産ガスと液体が給水に流れ込むことを可能にします。
2010年に ガス国 、アメリカ人 ドキュメンタリー映画 水圧破砕に批判的で、コロラド州フォートラプトンで炎を噴き出す台所の蛇口の映像でセンセーションを巻き起こしました。この映画の成功(アカデミー賞にノミネートされた)は、インターネット上の多くの模倣ビデオに影響を与えました。そのような出来事は確かに掘削にたどることができ、それは多くの場合、帯水層の近くにある未知のガスのポケットを乱し、メタンガスが通常よりも高い濃度で井戸水に浸透することを可能にしました。ただし、このような障害は、ガス、石油、さらには井戸水など、ほぼすべての種類の掘削によって発生する可能性があります。このため、業界関係者は、掘削手順は厳格な基準に従わなければならないことを認めながらも、爆発状態はほぼ確実に地下深部の頁岩堆積物の水圧破砕によって直接引き起こされることはないと主張しています。
掘削や水圧破砕は大量の淡水を消費し、その水を高度に汚染された状態で戻します。回収された水圧破砕流体、または逆流には、元の添加物(時間の経過とともに大量に消費されると発がん性があるものもあります)だけでなく、塩水や地層から持ち出されたミネラル(バリウムやラジウム。にもかかわらず 無数 廃棄規制、汚染された水、添加物、およびスラッジの取り扱いと輸送は、事故と過失によって必然的に中断されます。パイプの漏れなどの発生、 違反 沈砂池、さらには意図的かつ違法な河川や小川への放流でさえ、水路への汚染物質の放出に対する住民、規制当局、反産業活動家の怒りを定期的に引き起こしています。
石油とガスの掘削がほぼ1世紀にわたって大規模に行われている米国南部の盆地では、回収された水圧破砕水は定期的に既存の処分井に輸送され、地下深部の地層に汲み上げられます。新しい地域では インフラ 地下処分が存在しないため、水は一般的に他の工業廃水と同じように 処理プラント 。これは廃水処理の問題を提起します。ほとんどの場合、 処理された廃水 地域の汚染基準によって設定された許容レベルの汚染物質を含みながら、地表水に放出されます。環境活動家は、多くの基準が水圧破砕水に存在する化学物質のいくつかにさえ対処していないことに注意しています。その結果、水圧破砕液を含む処理済みの廃水でさえ放出されると、水界生態系の生命を危険にさらす可能性があります。ガス生産者は、環境規制に一部対応して、水圧破砕作業からの逆流を処理および再利用するためのさまざまな方法を開発しています。
米国では、掘削会社が水圧破砕流体の処方を開示することを拒否することが、 競合 。地方および州の法律では、掘削者に処方の開示を義務付けることができますが、連邦レベルでは、1974年の安全飲料水法などの法律に基づいて、水圧破砕液は規制から明示的に免除されています。破砕液は安全で、帯水層の近くには注入されません。一方、環境保護論者は、ガス業界が公式を明かすことを拒否する動機に疑問を呈し、そうすることを拒否する限り、業界は決して信頼されないだろうと主張します。
回収された水圧破砕水を地下の処分井戸に注入すると、別の環境問題が発生します。それは、人為的な地震活動です。すべてのフラクジョブは、敏感な楽器で検出できる振動を生成しますが、場合によっては、通常よりも多くの小さな揺れや軽い揺れさえも発生します 地震 シェールガスが開発されている一部の地域では、マグニチュード4.0以上が記録されています。場合によっては、これにより破砕活動が停止されます。しかし、地質学者によると、より深刻な脅威は、大量の掘削および水圧破砕流体の地下処分であり、圧力バランスを変更したり、すでに滑りやすい岩層の既存の断層を潤滑したりする可能性があります。既知の断層線のいくつかの地域では、地下処分が禁止されています。
聖書のヤハウェという名前はどこにありますか
上で概説したような環境問題は、特にその使用が成長し、石油とガスの探査が何世代にもわたって行われてきた地域を超えて移動するにつれて、水圧破砕の実践への注目を高めることを呼びかけています。これは、主にペンシルベニア州の下にあるが、北東に伸びる広大で豊富なシェールガス鉱床であるマーセラス頁岩ほど当てはまりません。 ニューヨーク 南西に オハイオ そして ウェストバージニア —風光明媚なアレゲーニー山脈に覆われ、水圧破砕が2000年代初頭にこの地域に入るずっと前に確立された、消費者と環境運動の本拠地である地域。ペンシルベニア州環境保護局が保持している記録を使用して、保護団体は、その州のガス掘削業者が2008年1月から 8月 2010. 2011年7月、ニューヨーク環境保全局(DEC)は、淡水の使用と廃水処理に関する懸念を理由に、飲料水を供給する流域内のどこでも水平掘削と大量の水圧破砕を禁止することを推奨するレポートを発行しました。 ニューヨーク市 そして シラキュース 。 DECはまた、一次淡水帯水層から指定された距離内での掘削は許可されないこと、および掘削と破砕のための水の購入と汲み上げは厳しく規制されることを推奨しました。 2014年、ニューヨーク州知事のアンドリュークオモは、水圧破砕の州全体での禁止を発表しました。 ニューヨーク 慣行を禁止する確認埋蔵量を持つ最初の州。ニューヨークの北、カナダでは ケベック 省 環境 セントローレンス川沿いのウティカシェール内のすべての水圧破砕作業の停止を求め、環境と住民へのリスクのさらなる調査を保留しました。
フランスでは、国の絵のように美しい南東部とパリ周辺の人口密度の高い北部での頁岩層の試掘が環境保護団体からの強い反応を引き起こし、政府はこの問題に投票するよう促されました。 議会 。 2011年6月 フランス 水圧破砕によるガスと石油の探査と抽出を禁止した世界で最初の国になりました。
一方、シェールガスの開発が連邦エネルギー政策の中心である米国では、水圧破砕に関する議論は、それぞれが独自の議論を支持するための独自の研究で武装している、和解できない親産業キャンプと環境キャンプの間で二極化する恐れがあります。に向けて取り組むために コンセンサス 客観的で検証可能なデータに基づいて、2010年に議会は、水圧破砕が飲料水と地下水に及ぼす潜在的な影響を調査するように米国環境保護庁(EPA)に指示しました。翌年、EPAは、全国の7つの特定の井戸サイトのケーススタディを実施することを決定しました。 テキサス ペンシルベニア州からノースダコタ州へ。 2016年に発行された最終報告書は、水圧破砕におけるさまざまな活動が 水循環 状況によっては、飲料水資源に影響を与える可能性があります。また、水圧破砕水に添加された化学物質に関する毒性データの欠如が、 評価 飲料水への影響の深刻さの。
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