ההשפעה של פיתוח משאבים בלתי קונבנציונליים על מחסור במים אזוריים ואסטרטגיות ניהול

פיתוח משאבים לא קונבנציונלי - לעקוף את השבר הידראולי (fracking), קידוח כיוון, ומיצוי מים עמוק - יש מחדש שוקי אנרגיה גלובליים בצורת נפט ומאגרי גז טבעי שנחשבים פעם בלתי נגישים.טכניקות אלה הניעו עצמאות אנרגיה, הורדת מחירים, ודרבן צמיחה כלכלית באזורים מ- Bakken Shale של צפון דקוטה לאגן Permian של מערבה, ובכל זאת, כל מקורות אנרגיה לא מרוכזים, עם השפעה כבדה של מים, כאשר הם כבר משפיע על ידי מקורות אנרגיה לא יציבים של מים, אשר נמצאים על ידי השפעות כלכליות על ידי מים כבדים של מים, אשר נמצאים על ידי מחסור במים עמוקים של מים אינטנסיביים של מים, כאשר הם כבר על ידי מחסור במים עמוקים של מחסור במים קשים של מחסור במים עמוקים של מים אינטנסיביים של מים, אשר נמצאים על ידי מחסור במים קשים, אשר נמצאים על ידי מחסור במים עמוקים, אשר נמצאים על ידי מחסור במים קשים של מחסור במים עמוקים, כאשר הם כבר על ידי מחסור במים קשים של מחסור במים עמוקים, אשר נמצאים על ידי מחסור במים קשים של מחסור במים קשים של מחסור במים קשים של מחסור במים קשים, וכתוצאה מכך, אשר נמצאים על ידי מחסור במים עמוקים של מחסור במים עמוקים, וכתוצאה מכך, אשר נמצאים על ידי מחסור במים עמוקים של מחסור במים עמוקים של מחסור במים עמוקים, אשר נמצאים על ידי מחסור

הבנה של פיתוח משאבים בלתי קונבנציונלי

מאגרים הידרופחמיים של האמנה – אלה שבהם נפט וגז עוברים באופן טבעי למלכודות סלעיות ⁇ – הם דורשים מקדחות פשוטות יחסית ומיצוי. משאבים בלתי קונבנציונליים, לעומת זאת, לכודים בתצורות בעלות יכולת נמוכה כגון פצלי, אבן חול הדוקה, או ים פחם.כדי לייצר כמויות מסחריות, מפעילי חייב הסלע בלחץ גבוה, בדרך כלל באמצעות תערובת של מים, פרו (pp), ולאחר מכן מאפשר עלייה חדה של צמיחה של אזור התאוששות.

מים הם עמוד השדרה של fracturing הידראולי. a one אופקית עשוי לדרוש בין 2 מיליון ל-8 מיליון גלונים של מים, בהתאם להיווצרות, אורך מאוחר יותר, ומספר של שלבים fracing. באגן Permian, שימוש במים ממוצעים על פני 14 מיליון גלונים ב-2023, מונע על ידי מטרות ארוכות יותר והשלמת אינטנסיבית יותר.עם אלפי קידוחים בכל שנה גדולה, הוא לעתים קרובות מכווץ מים מסיביים, והוא מרוכז מים מסיביים.

מעבר לשחיקה, מים משמשים גם עבור קידוח, דיכוי אבק ותחזוקה תשתיות.ופעם העבודה השעירונית מתבצעת, כמויות גדולות של מים המיוצרים (בשילוב עם נוזל שבירה השוכן טבעי ובאופן טבעי הידרוקרבמנים, מתכות, ואלמנטים רדיואקטיביים) לזרום חזרה אל פני השטח.ניהול פסולת זו הוא אחד האתגרים הטכניים והחמורלימים ביותר בתעשייה.

השפעה על מחסור במים האזוריים

פיתוח משאבים לא קונבנציונלי מגביר את המחסור במים בשני ממדים הקשורים: כמות ואיכות. שניהם משפיעים על הזמינות של מים מתוקים עבור משתמשים אחרים ואת הבריאות ארוכת טווח של מערכות אקולוגיות מימיות.

איכות מים: תחרות עבור משאבים מוגבלים

באזורים רבים בהם פורחים התפתחות פצלי, מים כבר לא נדירים.אגן Permian יושב על Ogallala Aquifer, המספק מים לשתייה למיליוני אנשים ומחריד אחד חמישי של ארה"ב יבוללנד.ב-The Eagle Ford Shale של דרום טקסס, מפעילי לרכוש זכויות מים מאזורי השקיה מקומיים, והובלת מחירים עבור חקלאים בשנת 2018 על ידי מחקר של פחות מ -10% של צריכת מים מ סנטימטרים מ .

התזמון עונתי של משיכת מים מורכב הבעיה.מאמנים לעתים קרובות זקוקים לכמות גדולה של מים בחלון קצר, המטבעת עם חודשי קיץ יבשים כאשר נהרות ומאגרי מים כבר נמוכים. באגן הנהר העליון של קולורדו, שבו זרמי מים מתוקים כבר ממוזגים, דרישות חדשות מנפט ופיתוח גז יכולים לדחוף מערכות מקומיות לפני גבולות בר קיימא של המדינה היו צריכים ליישם מגבלות זמניות בצורת שנים, פיזור אנרגיה נגד צרכי ייצור חקלאיים.

פעילת מים קרקעית היא במיוחד משום שפצלים רבים ממושכים את הקוויפרים העיקריים באזור הבאקוקן, דקוטה העמוקה Aquifer - מקור לשתייה של מים עבור קהילות כפריות רבות - ראו רמות מים יורדות כנסיגה בנפח גבוה לפירוק של fracturing גדל. A 2019 U.S. Geological Survey ציין כי באזורים מסוימים, עלייה של 20 רגלים על פני חמש שנים, חששות לטווח ארוך על פני תקופה של קיימות.

איכות המים: סיכונים של זיהום ודיסposal

המים החוזרים אל פני השטח לאחר שחצץ – מים מתוחכמים – מכיל מלחים, מתכות כבדות, פחמימנים וחומרים רדיואקטיביים טבעיים המתרחשים בטבעיות.אם לא מטופלים כראוי, שפכות או דליפות תת-קרקעיות יכולות לסווג מקורות מים טריים.האירועים המפורסמים ביותר מעורבים פיסות על פני השטח במכשולים או כשלי צינורות, אך הסיכון הפשט יותר מגיע מזריקת מים מחתרתיים.

הזריקה עמוקה היא שיטת הסימון הנפוצה ביותר, המונה כ-90% מהמים המיוצרים במקומות כמו טקסס ואוקלהומה.כאשר מוזרקים לתוך היווצרותי חבלה עמוקים, הנוזל מבודד באופן תיאורטי מקוויפרים רדודים.עם זאת, הזריקה יכולה לגרום למשקעים על ידי סיכה של תקלות.עלייה חדה ב רעידות אדמה באוקלהומה לאחר שנת 2008 נקשרה לסילוקים במבנה אראקל, מהדרול, מה שמאפשר לצמצום של רעידות אדמה או לרקמות מים נטושות.

פיסות משטח גם נשארות בעיה כרונית. באזור מרסללוס שיל של פנסילבניה, אלפי פיסות נשפים תועדו, החל מדלפות קטנות במדפים טובים לתפוצה גדולה מטנקים זורמים. בעוד סוכנויות המדינה הידוק דרישות הדיווח, ההשפעה המצטברת של תקריות קטנות רבות יכול להפיג זרמים מקומיים ומכסי מים, במיוחד באזורים עם קרטה או טבלאות מים רדומות.

השפעות עקיפות: בריאות מערכת האקולוגית וחוסנות קהילתית

מחסור במים מהפיתוח הלא קונבנציונלי משתרע מעבר למשתמשים אנושיים.הפחתת זרימת הזרמים והרמות האקקוויפר פוגעות במערכות אקולוגיות מימיות. במערב הצחיח, זרמים קטנים רבים ורטבים נשמרים על ידי מים רדודים.כאשר טבלאות מים יורדות, בנקים זורמים יבשים, הורגים צמחייה קרועה ולהפחית את גידולם לדגים ואמפיביאנים.

הון חברתי גם נכנס למשוואה.בעלי קרקעות כפריים עם זכויות מים יכולים להרוויח מבחינה כספית ממכירת מים למפעילים, בעוד שקהילות שכנות עשויות לראות את אספקת המים שלהם מתכווץ. משקי בית בעלי הכנסה נמוכה על בארות פרטיות פגיעים באופן לא פרופורציונלי לזיהום מכיוון שאין להן משאבים לבחון או לטפל במים שלהם. פערים אלה גרמו לפירוק של אזורים של מים כמו מרכז החזית של קולורדו ועמקים של קליפורניה.

אסטרטגיות לניהול מים

ההכרה באתגר הכפול של כמות ואיכות, התעשייה – לצד הרגולטורים והחוקרים – פיתחה חבילה של אסטרטגיות ניהול שמטרתן להפחית את צריכת המים המתוקה, לשפר את הגנת איכות המים ולצמצם את הפסולת.

מים חוזרים ומנצלים

מחזור מים ונוזל זרימה עבור פעולות השבירה הבאים היא הדרך הישירה ביותר לקצץ ביקוש מים מתוקים.טכנולוגיות כגון אלקטרוקוגציה, אוסמוזה הפוכה, וזינוק תרמי יכול להסיר מוצקות ומלחים, אם כי עלויות משתנות.בגבי מרסלוס שיל, מחזור מחזור חוזר עולה כעת על 90% באזורים מסוימים כי מפעילי בנתה מתקני טיפול מרכזיים ותשתית של פנסילבניה.

עם זאת, מחזור לא תמיד אפשרי מבחינה כלכלית. באגן Permian, מים המיוצרים הם לעתים קרובות הרבה יותר מלוח מזוהמים מאשר מרסללוס, עושה טיפול יקר יותר, כי בארות Permian מפוזרים נרחב, משאיות מים למרחקים ארוכים מוסיף עלות ופליטות פחמן.חלק מפעילי הם ניסויים עם יחידות טיפול סלולרי שיכול לעבד מים על האתר, צמצום צרכי התחבורה עבור מחזור כדי להפוך את כל הכלכלות הדרושות, וסטנדרטיות, הם צורך שיפורים של שיפורים של אגן.

מקורות מים חלופיים

באמצעות מים שאינם מתאימים לשתייה – מים זורמים, טופלו במיצי פסולת עירוניים, או אפילו מים ים - יכולים לשמר מים מתוקים לשימושים אחרים. בטקסס, הוועדה טקסס לאיכות הסביבה פרסמה היתרים המאפשרים למפעילים לצייר מקוויפרים מטבוליים כי הם מלוחים מדי לצריכה אנושית.הפרקטיקה גדלה: בין 2014 ל-2022, שימוש במים חמים חמים עבור שמן וגז באגן האגן הגדל.

פסולת עירונית היא מקור אחר. כמה ערים בטקסס, כולל אודסה ומידלנד, למכור טיפול יעיל למפעילים, מתן זרם הכנסות עבור כלי מים תוך צמצום משיכת מים טריים בקליפורניה, שבו מונטרי שיל מציגה הן הזדמנויות והן מגבלות מים, החטיבה של קליפורניה של שמן, גז, ו Gethermal Resources מעודד את השימוש של מים מתוחזרים, אם כי תשתיות מוגבלות האימוץ האט.

טכנולוגיות מים-Efficient Technologies

חדשנות בכימיה והנדסת מפרקים יכולה להפחית את עוצמת המים.גישה אחת היא להחליף חלק מהמים עם נוזלי ספקים חלופיים כגון פחמן דו חמצני, חנקן, או פרוטה propane. אלה ללא מים או מופחתים fracturing טכניקות יכול להיות יעיל היווצרות מסוים, במיוחד כאשר מים הוא בקושי או שבו הסלע רגיש לנזק מים.

גישה נוספת היא לשפר את היעילות של כל גלון של מים המשמשים.התקדמות בתחבורה proppant מאפשרת למפעילים להשעות יותר חול בפחות נוזל, להפחית את נפח המים הכולל של כל שלב.סימולציה גבוהה ו ניטור מיקרו-סיסטמיקלי לעזור לכוון שברים ליתר דיוק, להבטיח כי מים הולכים במקום זה יעיל ביותר על ידי מועצת הגנת המים הקרקע, אינטנסיביות מצטברת מים (גיל של 1525%) ממשחקים על פני כדור הארץ.

אמצעי התפטרות ובדיקה

תקנות המדינה והממשל הפדרלי ממלאות תפקיד קריטי בניהול סיכונים במים.סוכנות הגנת הסביבה של ארה"ב (EPA) מסדיר את בקרת הזרקת התת-קרקעית תחת חוק המים הבטוחה לשתייה, השולטת בארות של סילוק מים ודורשת מפעילים להוכיח כי נוזלים לא יסכן מקורות תת-קרקעיים של שתיית מים.בתגובה לסיסמיכות המושרה, מדינות כמו אוקלהומה וקנזס הטילו מגבלות נפח וסימולציות חדשות על הזריקות באזורים פעילים באופן קיצוני.

דרישות גילוי גם הידוקות.מועצת הגנת המים הקרקעית וועדת הנפט והגז של Interstate פועל במשותף (FLT:0)FracFocusFLT:1, רישום גילוי כימי לאומי, בעוד המבקרים טוענים כי אין שיניים אכיפה, FracFocus מספק גישה ציבורית לנתונים על נפח מים ותוספים כימיים, המאפשרים לחוקרים עצמאיים ומעוניינים לצמצום דיווחי פחתות או אירועים של זיהום.

כמה מדינות עברו עוד.תקנה 642 של קולורדו מחייבת את המפעילים לפתח תוכניות ניהול מים אשר מהוות את מקור קיימות, מחזור ומניעה לשפוך.חוק הסנאט של קליפורניה 4 (2013) מחייבות כי בדיקות איכות המים יתקיימו לפני ואחרי פעולות fracturing הידראולית, ותוצאות חייבות להיות מוגשות לתוכנית בקרת הזרקת המחתרת של המדינה.

ניהול מים משולב ותכנון אזורי

הפתרונות היעילים ביותר עוברים מעבר לאתרים בודדים ומטפלים במים כמערכת אזורית.באגן הפרסיאני, ה-FLT:0) מיזם פתרונות מים וכתובת מים כמערכת אזורית (AFP) באגן הפרסיאני, למפות את כל מקורות המים, השימושים והמסלולים לרשות, מזהים הזדמנויות לטיפול ולשימוש באגן בקנה מידה, בדומה לביקושים לפיתוח אנרגיה: GPS2.

ניהול מים משולב כולל גם השקעות תשתיתיות. צינורות מים ייעודיים, למשל, יכול להחליף תחבורה משאית, צמצום התנועה, פליטות וזריקת סיכונים. באגן דלאוור, רשת צינורות נושאת כעת אלפי בארות למתקנים מרכזיים של טיפול וסילוק, חיתוך משיכת מים מתוקים על ידי מיליוני גלונים ליום.

תגית: The Permian אגן

אגן Permian, המשתרע ברחבי דרום מזרח ניו מקסיקו ומערב טקסס, הוא האזור הצומח ביותר לייצור נפט בארצות הברית.זהו גם אחד המשקעים השנתיים הממתחים ביותר של פחות מ-15 אינץ', והמרכז הבסיסי של Ogallala Aquifer כבר נשגב מדי שנה עבור חקלאות מכווצת.

בתגובה, מועצת הפיתוח של המים בטקסס ומשרד החוץ של ניו מקסיקו קידמו ניהול מים משולב.פרויקטים של טייס הוכיחו כי טיפול ושימוש במים המיוצרים לפירוק יכול להפחית את הביקוש במים מתוקים עד 40% באזורים מסוימים.בנוסף, ניו מקסיקו הפיקה רצף מחקר מים הוא בדיקות טכנולוגיות טיפול מתקדמות - כולל osmosis קדימה ו distillmbraneation - להביא מים לאיכות שיכולה לשמש להפחתה או קבלה נמוכה זו (למרות שעדיין לא פחות).

שינויים רגולטוריים מילאו גם תפקיד.דיוויזית שימור הנפט של ניו מקסיקו דרשה מפעילים להגיש תכניות למיחזור מים כחלק מתרשי קידוח, וטקסס הטילה היתרים לטיפול ולהובלת מים המיוצרים.בעוד שהאתגרים נשארים - במיוחד סביב עלות הטיפול והקיימות ארוכת הטווח של יכולת ההזרקה - אגן הפרסמני משמש מעבדה עבור אסטרטגיות ניהול רבות אשר יקבעו בעתיד של פיתוח בלתי קונבנציונלי.

מסקנה

פיתוח משאבים לא קונבנציונלי סיפק הטבות כלכליות ואנרגיה בלתי ניתנות להכחשה, אך הוא גם הציב לחץ חסר תקדים על מערכות מים טריות אזוריות.דרישות המים הגבוהות של fracturing הידראולי, בשילוב עם הסיכונים של זיהום מים המיוצרים, ליצור פעולה מורכבת איזון המשתנה על ידי גיאוגרפיה, גיאולוגיה וממשל.אין פתרון אחד יעיל דורש תיק של גישות: מחזור אגרסיבי של חקלאות, שימוש במסגרות בלתי-אפשריות, דרישות מים וחשבונות רגולטוריים אזוריים, מערכות בקרה.

העשור הבא יהיה מרכזי.כאשר שינויי האקלים יגבירו את הבצורת של רבים מאותם אזורים שבהם פעילות בלתי קונבנציונלית מרוכזת, עלות המים – הן מבחינה כלכלית וסביבתית – יעלו. המפעילים משקיעים מוקדם בשמירת מים לא רק יפחיתו את הסיכונים הרגולטוריים שלהם ואת עלויות התפעוליות שלהם, אלא גם ירוויחו רישיון חברתי לפעול בסביבה יותר ויותר מתחרות במים, כדי שגורמי המדיניות יהיו צריכים ליצור תנאים ארוכי טווח, במקום שבו לא יגיעו מחדש של אנרגיה, אלא גם כן, אלא גם לא תבטיחו, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, ולא יתחייבו לא תבטיחו, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, במקום להבטיח רישיון חברתי לפעול בסביבה יעילה יותר ויותר אנרגיה לטווח ארוך יותר ויותר תחרותית, במקום להבטיח את תנאי ייצור.

בסופו של דבר, הוויכוח על משאבים בלתי קונבנציונליים ומחסור במים אינו על בחירה בין אנרגיה למים – מדובר בניהול הן בחוכמה.הכלים קיימים.האתגר הוא לפרוס אותם בקנה מידה, עם הדחיפות שמחסור במים האזורי דורש.