Sådan fungerer hydraulisk fracking

Måske har du hørt, at vi har lidt af en energikrise?

Med urolige gaspriser og afhængighed af uholdbare fossile brændstoffer på et højt niveau, der er et desperat behov for at finde alternative energikilder. Og lad os være ærlige, de fleste energiproducenter ville ikke være kede af bare at finde flere kilder til fossile brændstoffer, enten.

Hydraulisk brud - eller hydrofracking , eller simpelthen fracking - er en måde, vi kan komme på "skjulte" reserver af naturgas, råolie - endda vand. Det lyder ekstremt kompliceret (og er, faktisk, en ret cool bedrift med videnskab og teknik), men fracking er en ret simpel proces. Langt under jorden (vi taler nogle 7, 000 fod/2, 133 meter under overfladen), sten som skifer kan indeholde gasser, vand eller olie i deres porer. Hydraulisk fracking flytter den ressource fra klippernes porer til produktionsbrønde [kilde:ProPublica].

Det gøres ved at oprette vandrette "vener" ud fra en lodret brønd, og derefter pumpe den vandrette brønd fuld af vand (plus sand og nogle kemiske tilsætningsstoffer) ved et ekstremt højt tryk. Dette forårsager sprækker i klippen, der forgrener sig, frigivelse af gas, olie eller vand ind i de dannede revner. Gasserne og olierne tvinges ind i de vandrette brønde og strømmer derefter op til lagertanke med det vand, der kommer tilbage.

Så det er glat sejlads derfra! Verden får fat i nogle svært tilgængelige energiressourcer, og alle vinder, ret? Undtagen, selvfølgelig, processen er ekstremt fyldt med miljø- og sikkerhedsproblemer. Fra påstande om forurening af grundvandet til rapporter om decimeret jord, kritikere har en voksende liste over frygt, når det kommer til hydraulisk fracking.

I denne artikel, vi vil grave dybt ned for at detaljer om mekanikken ved hydraulisk fracking. Vi vil også undersøge de effekter - både positive og negative - som fracking kan medføre miljø og lokalsamfund, mens han kigger ind i fremtiden for fracking.

1. Fracking Dybtgående
2. Gas op
3. No Fracking Way
4. Frackingens fremtid

Fracking Dybtgående

For at forstå, hvorfor fracking blev udviklet, forestil dig en traditionel boreoperation. En brønd fungerer godt, hvis vi banker på en stor pool af gas eller vand under jorden, giver os mulighed for at pumpe ressourcen op fra reservoiret. Men når den ressource, vi prøver at fange, er fanget tæt i skiferporerne, hvordan frigiver vi det og bringer det til overfladen?

Det starter nogenlunde på samme måde:Der bores en dyb brønd. Chesapeake Energy anslår, at den gennemsnitlige dybde af sine brønde er 7, 700 fod/2, 347 meter (cirka seks Empire State -bygninger stablet ende til ende [kilde:Chesapeake Energy]). Colorado Oil and Gas Association giver hullets diameter 31 cm. Når brønden når den rigtige dybde, det tager en højre eller venstre sving (kaldet kick off -punkt ) og bliver vandret. Denne vandrette sektion kan strække sig over 1, 000 til 6, 000 fod, eller 305 til 1, 829 meter [kilde:EPA].

Stålhus passer i brøndboring , aka hullet boret. Stålet er beregnet til at beskytte grundvand og det omkringliggende område mod enhver potentiel lækage under hydraulisk brud. Nede ved brøndens vandrette sektion, stålet er perforeret igennem med et værktøj, der kan trænge ind i stålets og cementen i brønden for at skabe små huller til vand eller bittesmå partikler at slippe igennem - meget gerne dit køkkendør. På det tidspunkt, en vandopløsning (som vi vil undersøge mere senere) pumpes ind ved et ekstremt højt tryk.

Når opløsningen når de perforerede punkter, væsken er for meget til at klippen kan absorbere, og klippen revner. Det tager tre til 10 dage, før brud er fuldført [kilde:Halliburton]. Tilsætningsstoffer og sand, der findes i vandblandingen, holder disse sprækker åbne, lade gassen (eller hvilken som helst ressource) slippe ud og bringes op til overfladen i vandet, der pumpes tilbage, og adskilt. Disse ressourcer kan strømme fra revnerne i årevis eller potentielt årtier [kilde:Energy in Depth]. Spildevandet opbevares og renses, pumpes i injektionsbrønde eller genbruges; det er også opbevaret i friluftsgrave eller brugt på veje [kilde:NRDC].

Det udstyr, der bruges til fracking, er (forudsigeligt) tungt. Husk, at anslået 200 tankskibe er nødvendige for at bringe 1 million gallon (3,8 millioner liter) vand til en brønd, og at dybere skiferbede kan kræve 2 til 10 millioner gallon (7,6 til 37,9 millioner liter) vand [kilder:EarthWorks, ProPublica]. Snesevis af "pumpebiler" alene er påkrævet for at skyde den tryksatte løsning ned i brøndboringen [kilde:Energy in Depth].

Inden vi kommer til nogle af problemerne forbundet med hydraulisk brud, lad os se på nogle grunde til, at folk er så spændte.

Den 2010 Oscar-nominerede dokumentarfilm "Gasland" fortalte historien om beboere, der var ramt af fracking i deres lokalsamfund. Mange husker det (bogstaveligt talt) brændende billede af en mand, der tænder sit postevand i brand - angiveligt fra naturgas, der forurener vandforsyningen. Embedsmænd i Colorado fastslog, at lækagen var en naturligt forekommende metanreserve, der var sivet ind i boligejerens brønd, og ikke på grund af fracking. Imidlertid, der har været fracking-relaterede tilfælde af metan, der har nået vandforsyninger-og gasvirksomheder, der har måttet erkende deres ansvar og betale store bøder for deres uagtsomhed [kilde:McGraw].

Gas op

Som du kan forestille dig, der er nogle ret seriøse kritikere af fracking. Men før vi kommer ind i faldgruberne ved operationen, lad os tage fat på nogle af de fordele, som fortalerne beskriver.

Til at begynde med, mange påpeger, at fracking giver mennesker masser af tilgængelige ressourcer, der normalt er fanget i stenens porer.

Der er miljøargumenter, også:I stedet for at bore mange brønde, processen indebærer boring af en brønd, der skyder vandret ud, hvilket har fordele på overfladelandskabet. Estimater siger, at 90 procent af naturgasboringer i dag skal tilgås via fracking [kilde:Bateman]. Ud over, det hævdes også, at naturgas er et mere miljøvenligt brændstof end olie eller kul, og det er rigtigt:Det brænder mere rent, med drastisk reduceret kuldioxid, nitrogenoxid og svovloxidemissioner [kilde:EPA]. (Vi ser i det næste afsnit nogle argumenter mod frackingens "rene" karakter.)

Virksomheder som Chesapeake Energy og Halliburton er også hurtige til at påpege, at når som helst USA reducerer sin afhængighed af udenlandsk olie, det er fordelagtigt for amerikanske virksomheder og forbrugere. Og der er ingen tvivl om, at hydraulisk fracking har haft succes med at få indenlandsk amerikansk naturgas:Fra 1,1 millioner fracking -operationer i løbet af de sidste 60 år, Amerikanerne har modtaget omtrent 600 billioner kubikfod (næsten 17 billioner kubikmeter) naturgas [kilde:Halliburton].

Og vi kan ikke glemme jobskabelse og dens ven, indtægter. New York State Department of Environmental Conservation vurderede, at hvis staten genåbnede dørene til fracking (den indførte et forbud mod fracking i 2008), 17, 6000 job ville blive skabt, og $ 125 millioner i skatteindtægter ville blive akkumuleret [kilde:Schaefer]. Fracking-og olie- og minedriftsindustrien generelt-er ingen mom-and-pop-operation. Der er store penge i det, og det er motivation nok for nogle. Den store udbetaling sker dog ikke for operatører, der ved et uheld kommer i vandforsyninger eller ødelægger ejendomme med ulykker. Af denne grund, det kan argumenteres for, at udbetalingen faktisk kommer til at tvinge operatørerne til at følge sikker og etisk praksis [kilde:Grundvandsbeskyttelsesråd].

Mens der forekommer store naturgasreserver i hele USA, der er et par store skår kendt som skiferområder . Disse omfatter Marcellus -regionen (som dækker dele af Ohio, Pennsylvania, West Virginia, Maryland og New York), Antrim -skiferregionen i Michigan og Barnett -skifermarken i Texas.

No Fracking Way

Indtil nu, vi har kun diskuteret logistikken og fordelene ved hydraulisk brud. Men fracking er ikke ligefrem en slam-dunk når det kommer til sikkerhed. Faktisk, for stort set alle argumenter, vi fremførte i det sidste afsnit om fracking, der er en temmelig virulent tæller.

For en, fracking er stadig en hard-core minedrift. Det betyder, at boring - og lastbiler, pumper, transport og opbevaringscontainere - vil alle stadig være til stede på stedet, sammen med den nødvendige relaterede infrastruktur. Selvom gasselskaber er ivrige efter at få det til at lyde som at finde naturgas på landbrugsjord, ville det være en god gave til landmænd, der er pengespændte, der er også spørgsmål om rørledninger, der forårsager beskadigelse af afgrøder og udstyr, der river veje [kilde:Schaefer].

En af de største klager over fracking er ikke selve handlingen, men væsken, der pumpes ind i brønden for at forårsage brud. Kemiske tilsætningsstoffer udgør 0,5-2,0 procent af sand- og vandblandingen [kilde:EarthWorks]. Tilsætningsstofferne inkluderer syrer, der hjælper med at opløse mineraler, kemikalier, der findes i vaskemidler, desinfektionsmidler og husholdningsrensere [kilde:McGraw]. Husk på, at der bruges millioner af gallon af tingene; 4 millioner gallon (15 millioner liter) fracking -væske ville derefter svare til 300 tons kemiske tilsætningsstoffer [kilde:EarthWorks]. En stor bekymring er, at disse væsker bliver i jorden og udvaskning i jord og grundvand. (For ikke at nævne potentialet ved overfladespild.)

Efter bruddet opstår, der er flere bekymringer. De små sprækker kan rejse langt, hvilket indebærer, at de teknisk set kan ende med at revne i en vandforsyning. (Selvom dette endnu ikke er dokumenteret, potentielle tilfælde undersøges [kilde:McGraw]). Det betyder, at olie eller naturgas kan komme i drikkevandet.

Der er også problemet med de enorme mængder spildevand, der genereres. Milliarder liter spildevand skal bortskaffes årligt. Tit, det betyder behandling af det på lokale spildevandsanlæg - med efterfølgende frigivelse i overfladevandet [kilde:NRDC]. Nogle fordamper også fra de mere flygtige kemikalier i forbindelsen, hvilket betyder, at for al snak om "ren brændende naturgas, "der er bekymringer for luftforurening, når det kommer til minedrift af gassen (for ikke at tale om tankskibe, lastbiler og udstyr, der er på vejen, hvilket ikke hjælper på forurening) [kilde:EarthWorks].

Og et af de problemer, vi vil undersøge i det næste kapitel, er, at ingen er helt sikre på, hvor skadeligt alt dette er.

Frackingens fremtid

Selvom en forenklet brug af fracking har eksisteret siden midten af ​​1800-tallet, det var egentlig kun i de sidste to årtier, at fracking -teknologien udviklede sig således, at en økonomisk, kommerciel skala kunne opnås. Lad os huske på, at mere end 90 procent af USA's naturgas kommer fra indenlandske kilder; selvom USA ikke har den samme form for reserver, som olierige lande i Mellemøsten besidder, den har nok energi til at drive enhver naturgasdrevet enhed i de næste 20 år [kilde:McGraw].

Fordi fracking for skifergas er sådan en ny virksomhed, kritikere beklager manglen på forskning og tung videnskabelig undersøgelse, der (efter alt at dømme) skulle ledsage sådanne hæsblæsende ting. Men der forskes, som giver begge sider af sagen mere nuance. En påstand, der for nylig er kommet frem, er, at fracking forårsager en sådan volatilitet under jorden, at jordskælv opstår som følge af det enorme pres, som vandet pumpes i. National Research Council kunne ikke finde beviser til støtte for påstanden, men få ikke din boremaskine endnu:Gruppen fandt ud af, at vandet, der blev skudt ud af brøndene i lagertanke, var forbundet med små jordskælv [kilde:Associated Press]. Så jordskælv skete, men deres årsag var en anden end forudsagt.

Det er svært at benægte - på godt eller ondt - at fracking ikke har revolutioneret minedriften. På grund af fracking, USA har set sin olieproduktion stige. I 2013, USA er klar til at producere 11,4 millioner tønder olie om dagen - hvilket konkurrerer med Saudi -Arabiens førende 11,6 millioner tønder [kilde:Associated Press]. Exxon Mobil Corp. og Chesapeake Energy forventer at bore titusinder flere brønde inden 2020, og de nationale konsekvenser har fået det amerikanske energiministerium til at blive mere involveret i undersøgelse af praksis og sikkerhed [kilde:Kirkland og ClimateWire].

Også svært at være uenig i? Sørg for, at de kemiske forbindelser og fremgangsmåder, der anvendes ved fracking, er sikre for dem, der arbejder og bor i de berørte områder. Ledere i Halliburton lavede overskrifter i 2011, da en af ​​dem drak fracking væske for at bevise dens sikkerhed. Og selvom det lyder fjollet, du kan give virksomheden æren for at gøre opmærksom på, at det faktisk havde ændret sammensætningen af ​​frackingvæsken, så materialerne i det blev hentet fra fødevareindustrien [kilde:Tsai]. Dens nye CleanStim -fracking -væske lover en reduceret risiko for kemisk eksponering og udgør sammen med ny vandbehandling og bakterielle afbødningsressourcer den nye CleanSuite -teknologi, som Halliburton håber vil afhjælpe sundheds- og miljøproblemer ved fracking [kilde:Halliburton].

Lyder godt og godt, men det er ubestrideligt, at det vil kræve meget mere undersøgelse for at overbevise alle om, at fracking er sikkert.

Masser mere information

Forfatterens note:Sådan fungerer Fracking

Det er svært ikke at sige, "Ja, men ... "til alle sider af debatten om fracking. Vil det hjælpe med USA's afhængighed af udenlandsk olie? Ja, men den har endnu ikke en track record til at stå på miljømæssigt. Har de tonsvis af kemiske tilsætningsstoffer, der bliver skubbet i jorden, potentiale for forurening? Ja, men energiselskaberne er angiveligt dedikeret til at gøre disse tilsætningsstoffer sikre. Det forekommer mig, at enhver, der er sikker på hans eller hendes hårde holdning til fracking, sandsynligvis ikke indrømmer, hvor nuanceret emnet er. Det bedste du kan gøre er at holde dig opdateret ved at læse og undersøge nye udviklinger, da fracking introduceres i vores samfund.

relaterede artikler

• Sådan fungerer olieboring
• 5 Forbedringer i offshore olieboring
• Illustreret energihistorie
• Kan vi udnytte energi fra tornadoer og orkaner?
• 10 alternative brændstofideer, der aldrig kom ud af laboratoriet

Kilder

• Associeret presse. "Forskere forbinder dybe brønde med det dødelige skælv i Spanien." National Public Radio. 21. oktober kl. 2012 (31. oktober, 2012) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=163349929
• Associeret presse. "USA kan snart blive verdens bedste olieproducent." National Public Radio. 23. oktober kl. 2012 (31. oktober, 2012) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=163481930
• Bateman, Christopher. "En kolossal fracking rod." Vanity Fair. 21. juni kl. 2010. (31. oktober, 2012) http://www.vanityfair.com/business/features/2010/06/fracking-in-pennsylvania-201006
• Chesapeake Energy. "Faktablad til hydraulisk brud." Chesapeake Energy. 2012. (31. oktober, 2012) http://www.chk.com/Media/Educational-Library/Fact-Sheets/Corporate/Hydraulic_Fracturing_Fact_Sheet.pdf
• Chesapeake Energy. "Hydrauliske brudfakta." HydraulicFracturing.com. (31. oktober, 2012) http://www.hydraulicfracturing.com/Process/Pages/information.aspx
• Colorado Oil and Gas Association. "Hydraulisk brud Whitepaper." 25. juli kl. 2011. (13. november, 2012) http://www.coga.org/pdfs_facts/Hydraulic%20Fracturing%204.pdf
• Colorado Oil and Gas Conservation Commission. "Gasland Response." (31. oktober, 2012) http://cogcc.state.co.us/library/GASLAND%20DOC.pdf
• EarthWorks. "Hydraulisk brud 101." Earthworksaction.org. (31. oktober, 2012) http://www.earthworksaction.org/issues/detail/hydraulic_fracturing_101
• Energi i dybden. "Internet side." Independent Petroleum Association of America. 2012. (31. oktober, 2012) http://www.energyindepth.org/whats-eid/
• Environmental Protection Agency (EPA). "Baggrundsinformation om hydraulisk brud." USA's regering. 9. maj kl. 2012. (31. oktober, 2012) http://water.epa.gov/type/groundwater/uic/class2/hydraulicfracturing/wells_hydrowhat.cfm
• Miljøstyrelsen. "Naturgas." USA's regering. 17. oktober kl. 2012. (1. november, 2012) http://www.epa.gov/cleanenergy/energy-and-you/affect/natural-gas.html
• Frisk luft med Terry Gross. "Josh Fox:Bor midt i en" Gasland. "National Public Radio. 10. juni, 2010. (31. oktober, 2012) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=127593937
• Gasland. "Internet side." Gaslandthemovie.com. (31. oktober, 2012) http://www.gaslandthemovie.com/
• Granberg, Al. "Hvad er hydraulisk fracking?" ProPublica.com. (31. oktober, 2012) http://www.propublica.org/special/hydraulic-fracturing-national
• Grundvandsbeskyttelsesråd og al rådgivning. "Moderne skifergasudvikling i USA:En primer." Det amerikanske energiministerium, Kontor for fossil energi og National Energy Technology Laboratory. April 2009. (31. oktober, 2012) http://www.netl.doe.gov/technologies/oil-gas/publications/epreports/shale_gas_primer_2009.pdf
• Halliburton. "Hydraulisk brud 101." 2012. (31. oktober, 2012) http://www.halliburton.com/public/projects/pubsdata/hydraulic_fracturing/fracturing_101.html
• Roder, Lynn. "Basken Basics." North Dakota Department of Mineral Resources. (31. oktober, 2012) http://www.ndoil.org/image/cache/BakkenBasicsWBPC0522242012.pptx
• Kirkland, Joel og ClimateWire. "Energiministeriet vasser ind i en fracking -debat." Videnskabelig amerikansk. 26. juli kl. 2011. (1. november, 2012) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=department-of-energy-wades-into-fracking-debate
• Lustgarten, Abrahm. "I nye gasboringer, flere borekemikalier forbliver under jorden. "ProPublica. 27. december, 2009. (31. oktober, 2012) https://www.propublica.org/article/new-gas-wells-leave-more-chemicals-in-ground-hydraulic-fracturing
• Lustgarten, Abrahm. "Naturgasboring:Hvad vi ikke ved." ProPublica.com. 31. december kl. 2009. (31. oktober, 2012) http://www.propublica.org/article/natural-gas-drilling-what-we-dont-know-1231
• McGraw, Seamus. "Er fracking sikkert? De 10 mest kontroversielle påstande om boring i naturgas." Populær mekanik. 2012. (31. oktober, 2012) http://www.popularmechanics.com/science/energy/coal-oil-gas/top-10-myths-about-natural-gas-drilling-6386593#slide-1
• National Energy Technology Laboratory. "Skifergas." Det amerikanske energiministerium. Marts 2011. (31. oktober, 2012) http://www.netl.doe.gov/technologies/oil-gas/publications/brochures/Shale_Gas_March_2011.pdf
• Natural Resources Defense Council. "Fem primære bortskaffelsesmetoder til fracking af spildevand undlader alle at beskytte folkesundheden." NRDC.org. 9. maj kl. 2012. (31. oktober, 2012) http://www.nrdc.org/media/2012/120509.asp
• NoFracking.com. "Internet side." 2012. (31. oktober, 2012) http://nofracking.com/
• Schäfer, Keith. "Frackingens fremtid:spildevand så rent, at du kan drikke det?" Christian Science Monitor. 14. september kl. 2012. (31. oktober, 2012) http://www.csmonitor.com/Environment/Energy-Voices/2012/0914/Future-of-fracking-wastewater-so-clean-you-can-drink-it
• Svoboda, Elizabeth. "De hårde fakta om fracking." Populær mekanik. 13. december kl. 2010. (31. oktober, 2012) http://www.popularmechanics.com/science/energy/coal-oil-gas/the-hard-facts-about-fracking
• Dette amerikanske liv. "Game Changer (transkript)." Chicago Public Media og Ira Glass. 8. juli kl. 2011. (31. oktober, 2012) http://www.thisamericanlife.org/radio-archives/episode/440/transcript
• Tsai, Catherine. "Halliburton -chef drikker fracking -væske på konferencen." Huffington Post. 22. august kl. 2011. (31. oktober, 2012) http://www.huffingtonpost.com/2011/08/22/halliburton-executive-drinks-fracking-fluid_n_933621.html
• Williams, Carol J. "U.S. gasbonanza fra fracking langsom til at sprede sig globalt." Los Angeles Times. 24. oktober kl. 2012. (31. oktober, 2012) http://latimesblogs.latimes.com/world_now/2012/10/us-boon-from-shale-gas-fracking-holds-little-global-promise.html