Wiercenia pod gaz łupkowy: czy Wielka Brytania jest na to

ReFINE Briefing Note
Wiercenia pod gaz łupkowy: czy Wielka Brytania jest na to
gotowa?
To sprawozdanie badawcze oparte jest na artykule “Oil and Gas Wells
and Their Integrity: Implications for Shale and Unconventional Resource
Exploitation” R. Daviesa, S. Almonda, R. Warda, R. Jacksona, C. Adams, F.
Worralla, L. Herringshawa, J. Gluyasa oraz M. Whiteheada (2014).
Artykuł został opublikowany w Marine and Petroleum Geology i jest
dostępny online za darmo na stronie www.refine.org.uk.
Otwory wiertnicze wydrążone głęboko pod
powierzchnię gruntu są konieczne w celu wydobycia
złóż węglowodorów (ropy i gazu) ze skał. Na całym
świecie, ponad cztery miliony szybów naftowych i
gazowych zostało wywierconych na lądzie. Co
najmniej 2,6 mln takich odwiertów wywiercono w
USA od 1949 roku. Natomiast w Wielkiej Brytanii na
lądzie istnieje tylko 2152 szybów, które wywiercono
w latach 1902-2013.
W Ameryce Północnej, duża liczba odwiertów
została wydrążona w ostatnich latach w celu
wydobycia gazu łupkowego. Jeśli eksploatacja gazu
łupkowego ma odbywać się w innych regionach
świata, takich jak Wielka Brytania, konieczne są
wiercenia jeszcze większej ilości szybów na lądzie. W
związku z tym, długotrwała integralność odwiertów
jest bardzo ważna. Jeśli odwiert przecieka,
środowisko, w tym ujęcia wody pitnej i siedliska
przyrodnicze mogą zostać zanieczyszczone. W celu
zbadania tego ryzyka, naukowcy z Durham Energy
Institute przeprowadzili globalne badania nad
integralnością odwiertów złóż węglowodorów.
Czym są odwierty gazu łupkowego?
Gaz może być uwięziony w skałach łupkowych
głęboko pod powierzchnią ziemi. Aby znaleźć i
wydobyć ten gaz, wąskie szyby (otwory wiertnicze)
wierci się w łupkach (ryc. 1A). Otwory te są zazwyczaj
wypełniane stalowym orurowaniem. Annuli są to
przestrzenie między obudowami, które pozwalają na
przepływ płynów w górę lub w dół odwiertu. Płaszcz
cementowy służy do uszczelnienia tych przestrzeni i
zatrzymania ucieczki płynów.
Ryc. 1: Schematyczny diagram ukazujący strukturę
odwiertu eksploacyjnego (A) i produkcyjnego (B) pod gaz
łupkowy.
Do produkcji gazu z łupków, skały muszą być
hydraulicznie popękane. To wiąże się z wtłaczaniem
cieczy wtryskiwanej do łupków pod wysokim
Page 01
ciśnieniem, przez perforowaną obudowę w szybie
(Ryc. 1B). To umożliwia wytworzenie się małych
pęknięć w łupkach przez które przepływa gaz na
powierzchnię ziemi.
Co to jest integralność odwiertu?
Aby zapobiec wyciekaniu węglowodorów z szybu
przed dotarciem na powierzchnię, bariery (takie jak
cementowe obudowy) są stosowane. Nieszczelność
obudowy szybu ma miejsce, gdy jedna lub więcej
barier jest uszkodzona, ale węglowodory wciąż nie
wyciekają z szybu. Jednak, jeżeli wszystkie bariery są
uszkodzone, wtedy mowimy już o naruszeniu
integralności orurowania odwiertu. Uszkodzenie
integralności odwiertu ma szczególne znaczenie,
ponieważ umożliwia ropie naftowej, gazowi lub
innym płynom ucieczkę do środowiska i może
doprowadzić do jego zanieczyszczenia.
Jakie jest ryzyko uszkodzenia integralności
odwiertu?
Ryzyko uszkodzenia odwiertu zmienia się w
zależności od rodzaju i wieku szybu, oraz geologii
obszaru, które penetruje. Nasze badania uwzględniły
analizę nieszczelności odwiertów złóż węglowodorów
w różnych krajach, na lądzie i na morzu, wykazując,
że nieszczelność obudowy szybów występuje w
między 1,9% a 75% odwiertów.
W Wielkiej Brytanii, produkcja gazu łupkowego ma
dopiero się zacząć. Jednak znaczne ilości danych na
temat integralności odwiertów pod gaz łupkowy są
dostępne z USA. Nasze badania pokazują, że na
ponad
8000
odwiertów
gazu
łupkowego
monitorowanych w Pensylwanii w latach 2005 i 2013,
tylko w 6,3% wykazano nieszczelność obudowy lub
naruszenie integralności odwiertu.
Pod tym kontekstem zbadaliśmy również
awaryjność konwencjonalnych lądowych szybów
naftowych i gazowych w Wielkiej Brytanii. Na koniec
2000 roku, na 143 aktywnie działających szybów,
tylko w jednym (0,7%) stwierdzono uszkodzenie
integralności odwiertu.
Jak monitoruje się integralność odwiertów?
Integralność odwiertów może być monitorowana
poprzez pomiar zmian ciśnienia wewnątrz szybu.
Ultrasonografy oraz inne urządzenia wykrywające
mogą być używane do sprawdzania nienaruszalności
cementowej obudowy. Przecieki mogą być również
School of Civil Engineering
and Geosciences
Drummond Building
Newcastle University
NE1 7RU
Tel: +44 (0)191 208 6611
Ryc. 1: Schematyczny diagram ukazujący strukturę
odwiertu eksploacyjnego (A) i produkcyjnego (B) pod gaz
łupkowy.
monitorowane poprzez sondowanie gruntu wokół
studni, oraz poprzez analizę próbek wód gruntowych.
Co się dzieje po zakończeniu produkcji z odwiertu?
Kiedy odwiert węglowodorowy jest opuszczany, w
obudowę produkcyjną wtłacza się cement, w celu
“zakorkowania” odwiertu. W Wielkiej Brytani, górę
odwiertu efektywnie się zamyka a grunty wokół
rekultywuje. Zazwyczaj po opuszczeniu odwiertu, nie
monitoruje się już jego przecieków.
Nasze badania pokazują, że na 2152 lądowych
odwiertów złóż węglowodorów w Wielkiej Brytani,
maksymalnie 53% zostało wywierconych przez firmę
już nieistniejącą, lub przejętą przez inną firmę.
Między 50 a 100, są to tak zwane “osierocone”
otwory, wywiercone przez firmy już nie działające
albo niewypłacalne. Bez monitoringu opuszczonych
szybów, ich długoterminowa integralność jest
nieznana. Cowięcej, jeżeli przeciek miał miejsce w
osieroconym odwiercie, wówczas niejasne jest, kogo
należy pociągnąć do odpowiedzialności.
Co możemy wywnioskować?
Integralność szybów gazów łupkowych w czasie
produkcji oraz po ich opuszczeniu jest istotną
kwestią. Zalecamy, by dane z monitoringu aktywnych
szybów były ogólnodostępne. Ponadto, sugerujemy
by okresowe przeglądy opuszczonych szybów były
wykonywane a ich wyniki publicznie udostępniane.
Contact:
Mr. Sam Almond:
[email protected]
ReFINE website:
http://www.refine.org.uk
Follow ReFINE on Twitter:
@ReFINEresearch
Page 02