At bytte vand til CO2 kan gøre fracking grønnere og mere effektivt

Forskere ved det kinesiske videnskabsakademi og China University of Petroleum (Beijing) har påvist, at CO ₂ kan give en bedre hydraulisk fraktureringsvæske (fracking) end vand. Deres forskning, offentliggjort 30. maj i tidsskriftet Joule , kunne være med til at bane vejen for en mere miljøvenlig form for fracking, der ville fungere som en mekanisme til lagring af opfanget atmosfærisk CO ₂ .

Fracking er en teknik, der bruges til at udvinde ressourcer fra ukonventionelle reservoirer, hvor væske (normalt vand blandet med sand, skummende midler, biocider, og andre kemikalier) sprøjtes ind i klippen, at frakturere det for at frigive ressourcerne indeni. Af de cirka 7-15 millioner liter væske, der injiceres, 30% -50% forbliver i klippeformationen efter ekstraktionens afslutning. Dens høje vandforbrug, miljørisici, og hyppige produktionsproblemer har ført til bekymringer om fracking blandt både brancheeksperter og miljøforkæmpere.

"Ikke-vandig frakturering kan være en potentiel løsning til at omgå disse problemer, " siger Nannan Sun, en forsker i Shanghai Advanced Research Institute ved det kinesiske videnskabsakademi. "Vi valgte CO ₂ brud fra en række muligheder, fordi processen indeholder flere fordele. Imidlertid, vi manglede stadig en grundlæggende forståelse af teknologien, hvilket er meget vigtigt for dens videre udvikling og implementering."

Fordele ved CO ₂ brud omfatter eliminering af behovet for en kraftig vandforsyning (hvilket ville gøre fracking levedygtig på tørre steder), reducere risikoen for beskadigelse af reservoirer (som det ofte sker, når vandige opløsninger skaber blokeringer i klippeformationen), og tilvejebringelse af et underjordisk depot for opfanget CO ₂ .

Imidlertid, CO ₂ er sandsynligvis ikke almindeligt anvendt som frackingvæske, medmindre det er mere effektivt end vand ved ressourceproduktion. For at undersøge forskellene mellem CO ₂ og vand som fraktureringsvæsker på et mikroskopisk niveau, Sun og hans team indsamlede skiferfremspring fra Chongqing, Kina og brækkede dem med begge væsker. De fandt ud af, at CO ₂ bedre end vand, skabe komplekse netværk af brud med væsentligt højere stimulerede volumener.

"Vi demonstrerede, at CO ₂ har højere mobilitet end vand, og, derfor, injektionstrykket kan bedre leveres ind i formationens naturlige porøsitet, " siger Sun. "Dette ændrer mekanismen, hvorved brudene skabes, generere mere komplekse sprækkenetværk, der resulterer i mere effektiv skifergasproduktion."

Mens forskerne mener, at denne hydrauliske brudteknologi vil være skalerbar, dets store udvikling er i øjeblikket begrænset af CO ₂ tilgængelighed. Prisen på CO ₂ opsamlet fra emissionskilder er stadig uoverkommeligt dyrt at fremstille CO ₂ en industridækkende erstatning for fracking-væske.

Holdet bemærker også, at når CO ₂ er blevet sprøjtet ind i bruddet, det opnår en lav viskositet, der forhindrer det i effektivt at transportere sand til sprækkerne. Da sandet er beregnet til at åbne sprækkerne, mens der høstes skifergas, det er afgørende, at forskerne lærer at forbedre væskens viskositet - men teamet er endnu ikke sikker på, hvordan man gør det, samtidig med at omkostningerne holdes nede og minimeres det miljømæssige fodaftryk.

Som næste skridt, forskerne planlægger at studere grænserne for CO ₂ brudteknologi for bedre at forstå, hvordan den kan bruges. "Yderligere undersøgelser er nødvendige for at identificere virkningerne af typen af ​​reservoirer, geomekaniske egenskaber og forhold, CO ₂ følsomhed af formationen, og så videre, "siger Sun." Derudover samarbejde med industrier vil blive gennemført for at skubbe den praktiske udbredelse af teknologien frem."