fracturing, הידוע בדרך כלל כfracking, הפך את תעשיית האנרגיה על ידי פתיחת עתודות עצומות של שמן וגז טבעי שהיו בעבר בלתי כלכלי להתאושש.תהליך זה כרוך הזרקת נוזל בלחץ גבוה לתוך היווצרות סלע תת קרקעי כדי ליצור שברים המאפשרים הידרוקרבנים לזרום באופן חופשי יותר, בעוד הטכניקה הביאה אנרגיה ויתרונות כלכליים לאזורים רבים, זה מגיע עם אתגר תפעולי משמעותי של מים וניהול חיוני, ולכן הוא לא רק לחץ דם אסטרטגי.

תפקיד המים ב-Fracking: Aמפורט

במבצע דמוי הידראולי טיפוסי, מיליוני גלונים של מים מעורבים עם proppants (חול זמני או חרוזים קרמיקה) ואחוז קטן של תוספים כימיים.תערובת זו מוזרקת היטב בלחץ גבוה מספיק כדי לשבור את היווצרות הסלע המטרה, בדרך כלל פצליעת, אבן חול הדוק, או שכבות מתאן פחם.

נפח המים הנדרש למשתנה במידה רבה בהתאם לגיאולוגיה, עומק רב, והיקף של fracturing. Horizontal בארות פצלי פצ'ל משחק כמו אגן Permian או מרסללוס שיל יכול להשתמש בכל מקום בין 2 ל-16 מיליון גלונים ל- 16 מיליון גלונים באופן טוב. דרישה עצומה זו מציבה לחץ על משאבי מים מקומיים, במיוחד באזורים עקשניים או סמי-מדומים לשנת 2010, מחקר שנערך על ידי סקר גיאוזיקת מים.

מחזור המים שני-Stage: מים טריים לזריקת מים חוזרים

ניהול מים בשברינג כולל שני שלבים נפרדים.ראשון, FLT:0.00 , מים זורמים ומיקורי מים והובלת מים 1:1 לספק את נוזל הבסיס להזרקה. שנית, לאחר ששבר הושלמה, חלק מהמים המוזרקים זורם בחזרה אל פני השטח - זה נקרא מים זורמים.

מים זורמים בדרך כלל חוזרים בתוך הימים הראשונים שבועות לאחר fracturing ויכולים להיות 10% עד 40% מהנפח המקורי מוזרק.מיוצר מים, לעומת זאת, עולה לכל החיים המייצרים של הטוב - לעתים קרובות עשרות שנים - ויכול להיות פעמים רבות נפח מוזרק.הרכב של מים אלה משתנה על ידי היווצרות, אך כולל בדרך כלל רמות גבוהות של מוצקים מתמוססים (TDS), מתכות כבדות, טבעי המתרחשים חומרים רדיואקטיביים (RMRird) ונוזלים מורכבים אלה הם כימיקלים מורכבים.

אתגרים מרכזיים בניהול מים

1. צריכת מים גבוהה וקודמת מקור מקומי

כמות המים המתוקה הנדרשת לכל ניתוח שבירה יכולה למתח את אספקת המים המקומית, במיוחד באזורים דמויי בצורת-פרון. בחלקים רבים של ארצות הברית - כגון טקסס, קולורדו וקליפורניה - שבירתה מתחרה עם חקלאות, שימוש עירוני, וצרכים של מערכת אקולוגית עבור אותם מקורות מים. לדוגמה, דו"ח 2018 מבית הספר למכרות מצאו כי התמוטטות באזור דנוורנברסקה באגן ג'אולברגס, למשל, עלול להפחית בערך 10% מהת מים ולהפחית משקעים ציבוריים.

2. Handling and Disposal of Flowback and Produced Water

סילוק המים המיוצרים מציבה בפני עצמה את מערך האתגרים שלה.היסטורית, השיטה הנפוצה ביותר הייתה הזריקה עמוקה לקוויפרים מלוחים או ממאגרי הנפט המנופחים שלה.עם זאת, הפרקטיקה הזו קשורה לסיסמיתות המושרה – רעידות אדמה קטנות – במדינות כמו אוקלהומה, טקסס ואוהיו, מחקר של סקר הגיאולוגי של ארה"ב, סיכם כי עלייה דרמטית במקרי חירום בצריכת גזי דם, בעיקר, או ירידה של גזי דם, כמו או ירידה של גזי דם, או ירידה של תרופות או גזים.

סיכון של זיהום מים קרקע

תומכי הסביבה וקהילות הביעו דאגה ארוכה כי נוזלים מפוזרים או מים המיוצרים יכולים להגר לתוך שרידים מים מתוקים רדודים, בעוד שהעומק הפיזי של רוב היווצרותי הפצלים (בדרך כלל אלפי מטרים מתחת למים) הופך את הזיהום הישיר לבלתי צפוי, סיכונים מתעוררים ממחסור במים או מדליפות מים לא הולמות, אלא מפסולת מים לא מתאימים, אלא מצריכת מים נוזלית, אך לא נמצאו ראיות חותכות של מים כבדים של מים, אלא גם מצריכת מים לא מתאימים, אלא גם מצריכת מים, אלא גם מצריכת מים, אלא גם ממחסור במים.

4.התמדה ויחסים קהילתיים

ניהול מים בשברינג נשלט על ידי תיקון מורכב של תקנות פדרליות, המדינה והמקומיות. בארצות הברית, תוכנית בקרת הזרקת מים בטוחה של חוק הזרקת מים מוסדרת על ידי סילוק עמוק, בעוד חוק המים הנקי מכסה הפרשות משטח.עם זאת, מדינות רבות יש כללים נוספים על מיקור מים, גילוי כימי וטיפול במים.

אסטרטגיות לניהול מים יעיל

בהתחשב באתגרים אלה, התעשייה פיתחה מגוון אסטרטגיות כדי להפחית את הביקוש למים טריים, למזער פסולת ולצמצם את ההשפעות הסביבתיות.גישות אלה אינן בלעדיות הדדית; מפעילים רבים משלבים מספר כדי ליצור תוכנית ניהול מים משולבת.

1 Recycling and Reusing Flowback Water

אחת הדרכים היעילות ביותר להפחית את צריכת המים המתוקה היא למחזור מים זורמים ולהשתמש בו בשלבים שלאחר מכן fracturing או בארות אחרות. מערכות מחזור מודרני יכול להסיר מוצקים, שמנים, וכמה מינרלים מתמוססים, לייצר מים שעומדים בדרישות האיכותיות של פורמולציה חדשה, תהליך זה כרוך לעתים קרובות התיישבות, סינון, טיפול כימי כדי להתאים ולהסיר את רמות ה- pH של פחות גבוהות של אגן, יש צורך עכשיו, כלומר, יש ירידה משמעותית של כמה שנים.

2.טכנולוגיות טיפול מתקדמות עבור פסולת

בעוד מחזור יעיל עבור מים זורמים, מים המיוצרים לעתים קרובות יש הרבה יותר ריכוזי TDS הדורשים טיפול מתקדם יותר.טכנולוגיות כגון osmosis הפוכה (RO), דחיסה מכנית (MVC), ואלקטרודיאליזה הם פרוסים כדי desalinate המיוצר מים לשימוש חוזר - או אפילו עבור irrigation ו קירור תעשייתי.למרות שיטות אלה הם כעת אנרגיה אינטנסיבית יותר מאשר לתוך צינורות איטי יותר, 000 חזק יותר, 000.

מקורות מים חלופיים

כדי להפחית את המתח על אספקת מים טרי, מפעילי יותר ויותר להתחבר מקורות חלופיים.אלה כוללים מי קרקעיים (מים עם סליטי בינונית שאינם מתאימים לשתייה או לחקלאות), מטופלים במי פסולת עירוניים, ואפילו מייצרים מים מפעילות אחרת.שימוש במים חמים בשקיקה, למשל, יכול לשחרר מים טריים לשימושים אחרים תוך עמידה בדרישות המחפירות.

(ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בדיקה אחרונה ב-4 ביולי 2008. ^ REAL-Time Monitoring and Spill Prevention

מניעת מהדורות מקריות של נוזלי השבירה או שפכים קריטיים להגנה על מי הקרקע ולשמור על אמון הציבור. המפעילים כעת מערכות ניטור מתקדמות - כולל חיישני לחץ חור, ניטור אקוסטי של יושרה, רשתות דליפה פני השטח - כדי לזהות בעיות מוקדם.השימוש בפרקטיקה מרחוק וניתוח נתונים מאפשר למפעילים לעקוב אחר נפח מים, קצבי זרימה וריכוזים כימיים בזמן אמת.

יתרונות סביבתיים וכלכליים של ניהול מים

השקעה בניהול מים אינה רק בציות ובפחתת הסיכון; היא מספקת גם החזרים כלכליים וסביבתיים מוחשיים.

  • (FLT:0) אספקת עלויות הפעלה:FLT:1 , Recycling מים מורידה את הצורך ברכישות מים טריות ומשאיות למרחקים ארוכים.במאגרי מים שבהם מים הם נדירים או יקרים, החיסכון יכול להיות משמעותי.ניתוח של A 2020 על ידי אוניברסיטת טקסס העריכו כי מחזור מים זורמים יכול לקצץ בעלויות הקשורות למים עד 30–50% לכל טוב.
  • (FLT:0) מחירות דיסposal:10IRLT:1 (שימוש במים ממוחזרים) מקטין את נפח שנשלח לבארות הזריקה, אשר עשוי לבוא עם עמלות ל-barrel. באזורים עם יכולת זריקה מוגבלת, עלויות ההזרקה עלו בחדות, מה שהופך מחזור אפילו יותר אטרקטיבי.
  • (FLT:0) שיפור יחסי הקהילה: FLT:1 ניהול מים טרנסנדנדים והורדת מים מסייע למפעילים לקבל רישיון חברתי לפעול.
  • (FLT:0)השפעת הסביבה: 1FLT) פחות נסיגה מפני פני השטח ומקורי מים קרקעיים מגן על מערכות אקולוגיות מימיות ושומר מים עבור משתמשים אחרים.טיפול הולם ומפחית את הסיכון של פיסות וזיהום, ולהפחית את הסיכון הסיסמית הקשור להזרקה עמוקה.
  • (FLT:0) רגולציה של ספקיות: ניהול מים פרואקטיבי יכול לעזור למפעילים להישאר לפני התקנות המתפתחות.חלק מהסמכות השיפוטיות מציעות אישורים מהירים או תמריצים למפעילים אשר מאמצים מיחזור מתקדם או מיקור חלופי.

מיזם וחדשנות בתעשייה

נהלי ניהול המים של תעשיית ה- fracking כפופים לרשת דחוסה יותר של תקנות.ברמה הפדרלית, ההנחיות של EPA של EPA ל- Oil and Gas Extraction Point Source Category מיגור באופן ישיר את הפרשות של פסולת.מדינות רבות יש כללים משלהם, כגון הדרישה של טקסס לדווח על נפח מים המשמש ואת המקור.בקליפורניה, מפעילי חייב להגיש תוכניות ניהול מים כי פרטים, מיקור חוץ, מיקור חוץ, recling, שיטות ניהול גז (G) ומודל רגולציה (G) ו-CM) קומפקטי (RMRM) ו- קומפקטי) ו-CC (G) קומפקטי) קומפקטי (RMRMARMARMA) מספק גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, מערכת ניהול מים לשימוש ו-CM) ו- קומפקטי (DRMARMARMA) ו- קומפקטי) ו-CM.

מעבר לתקנה, קבוצות תעשייה ועמותות לא רווחיות פתחו יוזמות מרצון לקידום ניהול מים טוב יותר.שותפות סביבתית, קואליציה בראשות תעשייה, יש תוכנית המתמקדת בהפחתת השימוש במים מתוקים והגדלת מחזור.מועצת המים עובדת עם מפעילי יעילות מים דידקטיבית. חלק מפעילי מחויבים בפומבי להשתמש רק במים שאינם ניתנים להשגה עבור שבץ על ידי שנה יעד.

מגמות וחדשנות עתידיים

כמו תעשיית האנרגיה מתפתחת, כך גם אסטרטגיות ניהול מים עבור fracking. מגמות מספר שווה ניטור:

ניהול מים ו-AI

מפעילי משתמשים יותר ויותר בתאומים דיגיטליים של מערכות מים - מודלים וירטואליים המדמיינים מיקור מים, תחבורה, טיפול וסילוק. בשילוב עם למידת מכונה, מודלים אלה יכולים לייעל הקצאת מים, לחזות עלויות טיפול, לזהות אנומליות בזמן אמת.

אלקטרו-כימיקלים וממברנן טכנולוגיות

טכנולוגיות טיפול מתפתחות, כגון פיזור קיבולי ותנומוזה קדימה, מבטיח desalinate המיוצר מים באנרגיה נמוכה יותר ועלות. Startups הם טייס יחידות טיפול סלולרי שניתן לפרוס באתר, ביטול הצורך בתשתיות קבועות.אם טכנולוגיות אלה להגיע בקנה מידה מסחרי, הם יכולים להפוך מים ליד-total מיחזור הנורמה.

שילוב עם אנרגיה מתחדשת

טיפול במים המופעל על ידי השמש וקידוח אתרים המופעלים על ידי רוח או השמש יכולים להפחית את טביעת הרגל של פחמן של ניהול מים.חלק מפעילי לחקור את השימוש באנרגיה מתחדשת עודף כדי להפעיל משאבות וצמחי טיפול, להפוך את מוצר הפסולת (מים מופצים) לתוך משאב תוך צמצום פליטות תפעוליות.

« ללא מים Fracturing

לטווח ארוך, הפתרון האולטימטיבי לניהול מים עשוי להיות להשתמש מעט או ללא מים.טכנולוגיות כגון גז שמן נוזלי (LPG) או fracturing מבוסס פחמן דו חמצני נבדקים בכמה היווצרותים. בעוד לא רלוונטי באופן נרחב (ולעתים קרובות יקר יותר), שיטות ללא מים יכול לחסל רבים של בעיות הקשורות למים בשבירת.

מסקנה

ניהול מים אינו נושא היקפי בפירוק הידראולי; הוא נמצא בלב ליבה של פעולות אחראיות ובר קיימא.מ-מיקור מיליוני גלונים של מים מתוקים כדי לטפל בזרימים מורכבים, כל שלב של פרויקט fracking אינטראקציה עם מערכות מים מקומיות וקהילות.האתגרים הם גם אמיתיים - צריכת מים גבוהה, סיכון זיהום, סיסמיכות, ולחצים מוכחים, יש שיפור משאבים סביבתיים, תוך כדי צמצום של צריכת מים גבוהה, ולהפחית את המשאבים.

במבט קדימה, המשך החדשנות בטכנולוגיות טיפול, ניטור דיגיטלי ונוזלים פורצי דרך יפחיתו עוד יותר את טביעת הרגל של המים של fracking.עבור מפעילי, החברות שמתייחסות למים כנכס אסטרטגי – במקום משאב חופשי לשימוש ודיסקלקש – יהיו אלה המכניסים ביותר לפעול ביעילות, לשמור על אמון הציבור, ולשרוד סביבה מוסדרת יותר ויותר בסופו של דבר, החשיבות של ניהול מים בשבר, רק כדי להגדיל את כוח המשיכה של כוח המשיכה והשפעתו של כוח אדם.

לקריאה נוספת בנושא זה, סקר הגיאולוגי של ארה"ב מספק נתונים נרחבים על השימוש במים בנפט ובפעילות גז.מחקר הסוכנות על fracturing הידראולית ושתייה מקורות מים מציע הערכה מדעית מפורטת.בסוף, החברה של מהנדסים מפרסם מספר רב של מאמרים טכניים על טיפול מתקדם וטכניקות מחזור.