Forskere forbinder metan i grundvandet i Parker og Hood amter til naturlige kilder

Forskere fra University of Texas i Austin har fundet ud af, at høje niveauer af metan i brøndvand fra to amter nær Fort Worth sandsynligvis stammer fra lavvandede naturgasforekomster, ikke naturgaslækager forårsaget af hydrauliske fraktureringsoperationer i den underliggende Barnett-skifer.

Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet Grundvand , bygger på tidligere undersøgelser af brøndvandskvaliteten i Barnett-skiferen og bruger kemiske og geografiske beviser til at binde det forhøjede metanniveau i visse vandboringer til metan i naturlige lavvandede aflejringer. J.P. Nicot, en forsker ved Bureau of Economic Geology, en enhed fra UT Jackson School of Geosciences, ledet forskningen. Samarbejdspartnere omfatter forskere fra Jackson School's Department of Geological Sciences og University of Michigan.

Metan er den primære komponent i naturgas. Hydraulisk brud, eller fracking, er en metode til kunstigt at producere sprækker i brønde tusindvis af fod dybe for at nå naturgasforekomster i skifersten. Metan findes også i meget mere lavvandede og mindre aflejringer placeret hundreder af fod under jorden. Disse aflejringer blev dannet, når metan fra dybere kilder bevægede sig mod overfladen over millioner af år. De lavvandede reservoirer i undersøgelsesområdet er i en geologisk formation kaldet Strawn Group.

"Over geologisk tid, metan har ophobet sig i disse mere lavvandede reservoirer, " Nicot forklarede. "Disse ferskvandsbrønde er meget tæt på disse lavvandede reservoirer og kan være kilden til metanen."

Barnett-skiferen, beliggende i Fort Worth-regionen, er et af de største og mest produktive naturgasfelter i USA. Ved udgangen af ​​2015 der var omkring 20, 000 brønde i regionen. Efterhånden som produktionen er boomet, der er blevet rejst spørgsmål om sammenhængen mellem hydraulisk frakturering og potentielt farlige niveauer af metan i nogle vandboringer, mest bemærkelsesværdigt brønde i Silverado-kvarteret i Parker County uden for Fort Worth.

For at undersøge kilden og omfanget af metan i vandbrønde, forskerne analyserede prøver fra mere end 450 brønde på tværs af 12 amter i den vestlige Barnett-skifer. Langt de fleste prøver - 85 procent - viste meget lave metanniveauer i grundvandet på mindre end 0,1 milligram metan per liter vand. Imidlertid, en klynge af 11 brønde i Parker County og Hood County havde metanniveauer over 10 milligram pr. liter vand, et niveau, der kan udløse udluftning af brøndvandssystemer for at sikre, at den brændbare gas ikke bliver farlig.

Silverado-kvarteret var i epicentret af klyngen af ​​brønde, der indeholdt høje niveauer af metan. De findes i et område på omkring 6 gange 8 mile, der også omfatter brønde med lave niveauer af metan.

Dette fund fik forskerne til at se nærmere på klyngen. Starter i midten af ​​klyngen og arbejder udad, indtil der ikke blev fundet metan i vandet, de tog prøver fra 58 steder og analyserede dem for at se, hvor gassen stammede fra.

"Det, vi ønskede at gøre, var at forstå, hvor meget metan der er og bestemme størrelsen af ​​hotspottet med højt metan, " sagde Nicot.

Metan fremstilles på to måder:termogenisk, fra nedbrydning af organisk materiale under forhøjet temperatur og tryk; og biogent, ved mikrobiel aktivitet. Biogen metan dannes generelt på lav dybde. Termogen metan produceres altid i dybden, selvom gassen nogle gange kan migrere over geologisk tid til mere lavvandede områder.

Forskere brugte kulstofisotopanalyse til at bestemme, at metanen var termogen, som udelukkede biogene kilder, men ikke pegede på, om gassen kom fra det dybere Barnett eller det mere lavvandede Strawn. Yderligere analyse af prøvernes ædelgasser udført af medlemmer af det samme forskerhold og ledet af forskere fra University of Michigan koblede metanen til Strawns lavvandede naturgasforekomster. Resultaterne blev suppleret med en anden af ​​holdets undersøgelser i 2015, der fandt nitrogenisotoper forbundet med stråen.

"Ved at kombinere alkan, ædelgas- og nitrogensammensætninger og isotopforhold gjorde det muligt for os at skelne naturgas fra den dybe Barnett-skifer fra den lavvandede Strawn Group, " forklarede Toti Larson, en forsker ved Jackson-skolens afdeling for geologiske videnskaber.

Ud over kemiske beviser, forskerne fandt en stærk sammenhæng mellem vandbrøndens nærhed til Strawn Group og høje metanniveauer. Der er ingen sammenhæng mellem brønde med højt metanindhold og afstanden til de nærmeste hydraulisk sprængte brønde. Forskerne bemærker også, at Parker og Hood amter har et relativt lavt antal hydrauliske fraktureringsbrønde sammenlignet med andre amter i Barnett Shale, såsom Denton, der har vandboringer med lave metanniveauer.

Selvom resultaterne tyder på, at metan fra Strawn Group er den mest sandsynlige kilde til metan i vandbrønde i Parker og Hood amter, forskerne sagde, at de ikke helt kan udelukke, at noget af metanen kan komme fra lækager forårsaget af hydrauliske fraktureringsoperationer. Faktisk, forskerne foreslår, at lækager fra dybe reservoirer kan hjælpe med at forklare visse tilfælde registreret af andre undersøgelser, hvor metanniveauer i vandboringer stiger over tid, og tilfælde, hvor metan er til stede i vandboringer, hvor det plejede at være fraværende.

For brønde, hvor metanoprindelsen stadig er tvivlsom, forskerne foreslår en mere omfattende prøvetagnings- og analysekampagne.