Ny undersøgelse undersøger integriteten af ​​olie- og gasbrønde i flere stater

I en banebrydende undersøgelse, et forskerhold, der inkluderede en Johns Hopkins-ingeniør, kompilerede og analyserede en hidtil uset mængde regulatoriske data, der beskriver integriteten af ​​olie- og gasbrønde i flere stater. Undersøgelsens resultater, offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , giver værdifuld indsigt til industrioperatører og regulerende agenturer, der søger at forhindre brøndlækage og sikre succes med kulstoflagring, olie- og gasproduktion, naturgas lager, og brintlagringsoperationer.

"Undersøgelsen fokuserer på olie- og gasbrønds integritet, specifikt på olie- og gasbrønde på land. Dette er relevant, for eksempel, at vurdere de miljømæssige risici forbundet med ukonventionel olie- og gasudvikling, " sagde Harihar Rajaram, en miljøsundheds- og ingeniørprofessor ved Johns Hopkins University's Whiting School of Engineering, en medforfatter på undersøgelsen ledet af forskere ved U.S. Department of Energy's National Energy Technology Laboratory. "For at forstå de miljømæssige risici ved lækkende olie- og gasbrønde, det er vigtigt først at estimere, hvilken del af olie- og gasbrøndene der har oplevet integritetsproblemer."

Olie- og gasbrønde er designet til fuldt ud at indeholde (via en række indlejrede stålrør med cement imellem) enhver væske, de pumper op fra olie- og gasreservoirer. Imidlertid, på grund af belastninger under jorden, cement kan revne eller adskilles fra det tilstødende stålhus, forårsager integritetsproblemer, og, i nogle tilfælde, lækage.

Mens mere end 900, 000 olie- og gasbrønde er i øjeblikket aktive i USA, nøjagtige estimater af procentdelen af ​​disse brønde, der har oplevet integritetsproblemer i løbet af deres levetid, er blevet begrænset af datatilgængelighed. Selvom de fleste stater kræver en form for brøndintegritetstest - f.eks. ved hjælp af en trykmåler til at overvåge opbygningen af ​​gasser uden for produktionskabinettet - disse data gøres ikke offentligt tilgængelige i lettilgængelige digitale databaser.

I den nye undersøgelse, forskere løser dette problem ved at bruge avancerede beregningsteknikker til at indsamle og udtrække data fra mere end 470, 000 regulatoriske optegnelser, der beskriver resultaterne af brøndintegritetstest udført i Colorado, Ny mexico, og Pennsylvania på mere end 100, 000 brønde før 2018. Dataene udtrukket fra disse optegnelser repræsenterer den største og mest komplette rekord, der endnu er samlet for at gennemgå integriteten af ​​amerikanske olie- og gasbrønde.

Holdet fokuserede på at estimere procentdelen af ​​olie- og gasbrønde, der har udvist tryk og strømme, der indikerer et integritetsproblem. Testoptegnelser fra Pennsylvania viste, at 14,1 % af de brønde, der blev testet før 2018, potentielt har oplevet et integritetsproblem. Data fra forskellige kulbrinteproducerende regioner i Colorado og New Mexico afslørede, at brønde oplevede integritetsproblemer med et bredere udvalg af frekvenser (0,3%-26,5%) end tidligere rapporteret, som fremhæver behovet for bedre at forstå regionale tendenser og variationer på tværs af forskellige olie- og gasfelter i brøndintegritet. Retningsbestemte brønde var mere tilbøjelige til at udvise integritetsproblemer end vertikale brønde i Colorado og Pennsylvania. De fleste brønde med integritetsproblemer oplevede lækage internt i brøndsystemet, som ikke slap ud i grundvandet. Test omkring brønde for indikatorer for gasudslip til grundvandet er ikke en udbredt praksis, men 3,0 % af de testede brønde i Colorado og 0,1 % af de testede brønde i New Mexico udviste egenskaber, der gjorde dem modtagelige for lækage uden for brønden.

"Det er vigtigt at bemærke, at et integritetsproblem ikke indebærer, at væsker er lækket uden for en olie- og gasbrønd og har skabt en risiko for grundvandsforurening, " sagde Rajaram. "I Colorado, for eksempel, de fleste brønde, der er i risiko for grundvandsforurening, er ældre lodrette brønde, der blev bygget med korte overfladeforingsrør, der ikke beskytter dybere grundvandsmagasiner, der senere blev udpeget som vandressourcer. Brønde med højt overfladeforingstryk kan identificeres og udbedres for at forhindre integritetsproblemer. "

Forskerne siger, at undersøgelsesresultater viser værdien af ​​statsdækkende brøndtestprogrammer. De fremhæver også udfordringerne ved at fortolke uensartede inter-jurisdiktionelle brøndtestdata og foreslår behovet for en omfattende standardiseret brøndtestprotokol. Forskerne anbefalede vedtagelsen af ​​en omfattende, standardiseret testprotokol [for] at sikre kompatibiliteten af ​​testresultater fra forskellige jurisdiktioner, muliggøre etablering af ensartede kriterier for identifikation af brøndintegritetsproblemer og lette kompileringen af ​​testresultater.

"Overvågning af olie- og gasbrøndes integritet baseret på overfladeforingsrørtryk eller målinger af foringsrørventilationsstrømning er relativt billigt og hjælper med at identificere problematiske brønde tidligt og afhjælpe dem, Rajaram sagde. "At gøre data fra disse overvågningsindsatser åbent tilgængelige og let tilgængelige hjælper virkelig:Det tilføjer et niveau af gennemsigtighed for at informere alle interessenter om potentielle kontamineringsrisici, og hjælper med at markere brønde med potentielt kompromitteret integritet og afhjælpe dem, før der opstår lækage."

Holdet anbefaler også, at fremtidig forskning bør fortsætte med at aggregere og analysere denne type data, for bedre at informere interessenternes beslutningstagning.