ก๊าซจากชั้นหินคืออะไร

เนื้อหา

• ก๊าซจากชั้นหินคืออะไรและทำไมจึงมีความสำคัญ
• เจาะแนวนอนและพร่าพรายไฮดรอลิก
• สหรัฐอเมริกามีทรัพยากรก๊าซจากชั้นหินมากมาย
• เพียงพอสำหรับการใช้งาน 110 ปี
• "Play" Shale คืออะไร?
• เครื่องเจาะแนวนอน
• พร่าพรายไฮดรอลิก
• ก๊าซจากชั้นหินเมื่อเทียบกับก๊าซธรรมดา
• ก๊าซธรรมชาติ: เชื้อเพลิงสะอาดตา
• ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม

แผนที่ของหินดินดานที่สำคัญเล่นใน 48 รัฐล่างรวมถึงแอ่งตะกอนที่มีพวกเขา คลิกเพื่อดูขนาดใหญ่

ก๊าซจากชั้นหินคืออะไรและทำไมจึงมีความสำคัญ

ก๊าซจากชั้นหินหมายถึงก๊าซธรรมชาติที่ติดอยู่ภายในชั้นหิน Shales เป็นหินตะกอนที่ละเอียดซึ่งสามารถเป็นแหล่งที่อุดมไปด้วยปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ

เจาะแนวนอนและพร่าพรายไฮดรอลิก

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาการรวมกันของการขุดเจาะแนวนอนและการแตกหักแบบไฮดรอลิกทำให้สามารถเข้าถึงก๊าซจากชั้นหินขนาดใหญ่ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่ประหยัดในการผลิต การผลิตก๊าซธรรมชาติจากหินดินดานก่อให้เกิดความกระปรี้กระเปร่าแก่อุตสาหกรรมก๊าซธรรมชาติในสหรัฐอเมริกา

วิดีโอนี้แสดงภาพรวมของก๊าซจากชั้นหินเริ่มต้นจากหลุมแรกที่อยู่ใกล้กับ Fredonia, New York ในปี 1821 จนถึงเดือนมกราคม 2010 และการเล่นก๊าซจากชั้นหินที่สำคัญ วิทยากรคือจอห์นเคอร์ติสศาสตราจารย์วิชาธรณีเคมีและผู้อำนวยการสำนักงานก๊าซที่อาจเกิดขึ้นที่โรงเรียนเหมืองโคโลราโด

สหรัฐอเมริกามีทรัพยากรก๊าซจากชั้นหินมากมาย

ของก๊าซธรรมชาติที่บริโภคในสหรัฐอเมริกาในปี 2552 ผลิตได้ 87% ในประเทศ ดังนั้นการจัดหาก๊าซธรรมชาติจึงไม่ได้ขึ้นอยู่กับผู้ผลิตต่างประเทศเช่นเดียวกับการจัดหาน้ำมันดิบและระบบการส่งมอบอาจมีการหยุดชะงักน้อยลง ความพร้อมใช้งานของก๊าซจากชั้นหินในปริมาณมากจะช่วยให้สหรัฐฯสามารถบริโภคก๊าซในประเทศส่วนใหญ่ได้

จากรายงานของ EIA Annual Energy Outlook 2011 สหรัฐอเมริกามีทรัพยากรก๊าซธรรมชาติที่มีศักยภาพ 2,552 ล้านล้านลูกบาศก์ฟุต (Tcf) ก๊าซธรรมชาติจากแหล่งหินดินดานซึ่งถือว่าไม่ประหยัดเพียงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีค่าประมาณ 827 Tcf ของการประเมินทรัพยากรนี้มากกว่าที่ประมาณการไว้สองเท่าเมื่อปีที่แล้ว

วิดีโอนี้แสดงภาพรวมของก๊าซจากชั้นหินเริ่มต้นจากหลุมแรกที่อยู่ใกล้กับ Fredonia, New York ในปี 1821 จนถึงเดือนมกราคม 2010 และการเล่นก๊าซจากชั้นหินที่สำคัญ วิทยากรคือจอห์นเคอร์ติสศาสตราจารย์วิชาธรณีเคมีและผู้อำนวยการสำนักงานก๊าซที่อาจเกิดขึ้นที่โรงเรียนเหมืองโคโลราโด

เพียงพอสำหรับการใช้งาน 110 ปี

ในอัตราการบริโภคของสหรัฐอเมริกาในปี 2009 (ประมาณ 22.8 Tcf ต่อปี) ก๊าซธรรมชาติ 2,552 Tcf ก็เพียงพอที่จะใช้งานได้ประมาณ 110 ปี การประเมินแหล่งทรัพยากรก๊าซจากชั้นหินและการผลิตเพิ่มขึ้นอย่างมากระหว่างรายงาน Outlook 2010 และ 2011 และมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นอีกในอนาคต

แผนภาพแสดงรูปทรงเรขาคณิตของแหล่งก๊าซธรรมชาติแบบไม่ธรรมดาและไม่ธรรมดา ภาพโดย EIA คลิกเพื่อดูขนาดใหญ่

"Play" Shale คืออะไร?

ก๊าซจากชั้นหินพบได้ใน "เพลย์" ซึ่งเป็นชั้นหินที่มีการสะสมของก๊าซธรรมชาติอย่างมีนัยสำคัญและมีคุณสมบัติทางธรณีวิทยาและธรณีวิทยาที่คล้ายคลึงกัน ทศวรรษของการผลิตมาจากการเล่น Barnett Shale ในเท็กซัส ประสบการณ์และข้อมูลที่ได้จากการพัฒนา Barnett Shale ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของการพัฒนาก๊าซจากชั้นหินทั่วประเทศ

บทละครที่สำคัญอื่น ๆ ได้แก่ Marcellus Shale และ Utica Shale ในภาคตะวันออกของสหรัฐอเมริกา และ Haynesville Shale และ Fayetteville Shale ใน Louisiana และ Arkansas นักสำรวจและนักธรณีวิทยาระบุสถานที่ที่เหมาะสมในพื้นที่ที่มีศักยภาพในการผลิตก๊าซประหยัดโดยใช้ทั้งเทคนิคการสังเกตระดับพื้นผิวและแผนที่ที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ของดินใต้ผิวดิน

เครื่องเจาะแนวนอน

มีการใช้เทคนิคการขุดเจาะสองวิธีหลักในการผลิตก๊าซจากชั้นหิน การเจาะแนวนอนถูกใช้เพื่อให้สามารถเข้าถึงก๊าซที่ติดอยู่ลึกลงไปในการสร้างการผลิตได้มากขึ้น ขั้นแรกหลุมเจาะแนวตั้งจะเจาะเข้ากับการก่อตัวของหิน ที่ระดับความลึกที่ต้องการบิตเจาะจะเปลี่ยนเป็นหลุมเจาะที่ทอดยาวไปตามแนวอ่างเก็บน้ำในแนวนอนเพื่อเผยให้เห็นถึงชั้นหินที่ผลิตมากขึ้น

ไดอะแกรมแสดงแนวคิดของบ่อน้ำแนวนอนพร้อมกับเขตพร่าพไฮดรอลิก ภาพลิขสิทธิ์

พร่าพรายไฮดรอลิก

ไฮดรอลิกพร่าพราย (เรียกกันทั่วไปว่า "fracking" หรือ "hydrofracking") เป็นเทคนิคที่น้ำสารเคมีและทรายถูกปั๊มเข้าไปในบ่อเพื่อปลดล็อกไฮโดรคาร์บอนที่ติดอยู่ในหินก่อตัวโดยเปิดรอยแตก (แตก) ในหินและก๊าซธรรมชาติ ไหลจากชั้นหินสู่บ่อน้ำ เมื่อใช้ร่วมกับการขุดเจาะในแนวนอนการแตกหักด้วยไฮดรอลิกทำให้ผู้ผลิตก๊าซสามารถสกัดก๊าซจากชั้นหินในราคาที่เหมาะสม หากไม่มีเทคนิคเหล่านี้ก๊าซธรรมชาติจะไม่ไหลไปสู่บ่ออย่างรวดเร็วและปริมาณการค้าไม่สามารถผลิตได้จากชั้นหิน

อ่างเก็บน้ำก๊าซแบบดั้งเดิมถูกสร้างขึ้นเมื่อก๊าซธรรมชาติเคลื่อนย้ายไปยังพื้นผิวโลกจากแหล่งกำเนิดที่อุดมด้วยสารอินทรีย์ไปสู่หินอ่างเก็บน้ำที่สามารถดูดซึมได้สูงซึ่งถูกดักจับโดยชั้นหินที่ผ่านไม่ได้

ก๊าซจากชั้นหินเมื่อเทียบกับก๊าซธรรมดา

อ่างเก็บน้ำก๊าซแบบดั้งเดิมถูกสร้างขึ้นเมื่อก๊าซธรรมชาติเคลื่อนย้ายไปยังพื้นผิวโลกจากแหล่งกำเนิดที่อุดมด้วยสารอินทรีย์ไปสู่หินอ่างเก็บน้ำที่สามารถดูดซึมได้สูงซึ่งถูกดักจับโดยชั้นหินที่ผ่านไม่ได้ ในทางตรงกันข้ามทรัพยากรก๊าซจากชั้นหินก่อตัวขึ้นภายในแหล่งหินดินดานที่อุดมด้วยสารอินทรีย์ ความสามารถในการซึมผ่านต่ำของหินดินดานยับยั้งก๊าซจากการโยกย้ายไปยังอ่างเก็บน้ำที่สามารถดูดซึมได้มากกว่า หากปราศจากการขุดเจาะในแนวนอนและการแตกหักด้วยไฮดรอลิกการผลิตก๊าซจากชั้นหินจะไม่สามารถทำได้ในเชิงเศรษฐกิจเพราะก๊าซธรรมชาติจะไม่ไหลจากการก่อตัวในอัตราที่สูงพอที่จะพิสูจน์ต้นทุนของการขุดเจาะ

แผนภูมิแสดงการพยากรณ์ก๊าซจากชั้นหินจาก EIA, Energy Energy Outlook 2011 ภาพโดย EIA

ก๊าซธรรมชาติ: เชื้อเพลิงสะอาดตา

ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดกว่าถ่านหินหรือน้ำมัน การเผาไหม้ของก๊าซธรรมชาติส่งผลให้ระดับมลพิษที่สำคัญลดลงอย่างมีนัยสำคัญรวมถึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์₂), ไนโตรเจนออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์มากกว่าการเผาไหม้ถ่านหินหรือน้ำมัน เมื่อใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมแบบรวมการเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติสามารถปล่อย CO น้อยกว่าครึ่ง₂ การเผาไหม้ถ่านหินต่อหน่วยพลังงานที่ปล่อยออกมา

ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม

อย่างไรก็ตามมีปัญหาสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการผลิตก๊าซจากชั้นหิน การขุดเจาะก๊าซจากชั้นหินมีปัญหาเรื่องน้ำประปาอย่างมีนัยสำคัญ การขุดเจาะและการแตกของบ่อน้ำต้องใช้น้ำปริมาณมาก ในบางพื้นที่ของประเทศการใช้น้ำอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการผลิตก๊าซจากชั้นหินอาจส่งผลต่อความพร้อมใช้งานของน้ำสำหรับการใช้งานอื่น ๆ และอาจส่งผลกระทบต่อแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์น้ำ

การขุดเจาะและการแตกร้าวยังผลิตน้ำเสียจำนวนมากซึ่งอาจประกอบด้วยสารเคมีที่ละลายในน้ำและสารปนเปื้อนอื่น ๆ ที่ต้องได้รับการบำบัดก่อนกำจัดหรือนำกลับมาใช้ใหม่ เนื่องจากปริมาณของน้ำที่ใช้และความซับซ้อนที่มีอยู่ในการบำบัดสารเคมีที่ใช้การบำบัดน้ำเสียและการกำจัดจึงเป็นปัญหาที่สำคัญและท้าทาย

หากมีการจัดการที่ผิดพลาดของเหลวไฮดรอลิกพร่าพรายจะถูกปล่อยออกมาโดยการรั่วไหลการรั่วไหลหรือเส้นทางการสัมผัสอื่น ๆ ที่หลากหลาย การใช้สารเคมีอันตรายที่อาจเกิดขึ้นในของเหลวพร่าพรายหมายความว่าการปล่อยน้ำนี้อาจส่งผลให้เกิดการปนเปื้อนของพื้นที่โดยรอบรวมถึงแหล่งน้ำดื่มและอาจส่งผลเสียต่อแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ