exploatarea gazelor de sist prin metoda fracturarii hidraulice. impactul asupra mediului

”Exploatarea gazelor de sist prin metoda fracturarii hidraulice. Impactul asupra mediului.”

Exploatarea gazelor de sist prin metoda fracturarii hidraulice.

Exploatarea gazelor de şist prin metoda fracturării hidraulice constituie în prezent, vârful de lance în domeniul extracţiei de hidrocarburi gazoase la nivel mondial având numeroşi adepţi pro şi contra. Tehnologia se aplică de mai puţin de un secol şi este în măsură să reconfigureze balanţa mondială a resurselor şi rezervelor energetice.

Figura 1.1 – Schema generala a procesului de extragere a gazelor de sist

Introducere

Cu aproape două secole si jumătate în urma, la 13 ianuarie 1776, Alessandro Volta (1745-1827) descoperă (cu mult înainte de pila voltaică), un gaz inflamabil care ieșea la suprafață din mlaștinile lombarde, lângă lacul Maggiore. Îl va numi „aerul originar din mlaștini" sau „gazul de baltă" şi va construi „pistolul electroflogopneumatic": în interiorul unui container de sticlă închis amesteca împreună oxigen și metan care în contact cu o scânteie exploda aruncând în aer un dop de zahăr (era un fel de sistem de alarmă). În ipotezele sale, acest sistem de alarmă ar fi putut funcționa și de la distanță, scânteia fiind trimisă pe cale electrică folosit pentru un sistem de alarmă. Nu intuia că descoperise ceea ce după mulți ani avea să fie recunoscut ca cea mai simpla hidrocarbura din familia alcanilor, metanul - CH4, produs prin descompunerea organismelor vii, combustibilul gazos care alături de cel solid, cărbunele şi cel lichid, petrolul, avea să revoluţioneze viaţa pe Pământ.

1


Gazele naturale, un combustibil fosil abundent, sunt extrase de peste 100 de ani în America de Nord şi Europa (în România se descoperă gazul metan la Sonda 2 Sărmăşel la 22 aprilie 1909) şi sunt utilizate pe scară largă pentru încălzirea locuinţelor, în industrie şi pentru generarea energiei electrice. Gazele naturale reprezintă un combustibil eficient, versatil şi cu emisii de poluanţi şi gaze de seră semnificativ mai reduse decât cărbunele. Gazele naturale dezvoltă o căldură de ardere mare (între 20÷45 MJ/Nm3, adică aproximativ între 5.000÷12.000 kcal/ Nm3).

Fracturarea, ca metodă de stimulare a curgerii petrolului spre sonde, a fost aplicată în industria de petrol prima dată în 1860 în SUA, statele Pennsylvania, New York şi West Virginia.

În mod ştiinţific, fracturarea hidraulică a fost aplicată în 1947 pe un câmp de gaze din Gran County, din SW Kansas, pe un rezervor de calcare şi apoi a fost aplicată şi pe alte rezervoare.

Patentarea acestui proces a fost realizată de Halliburton Oil Well Cementing Company, în 1949. Compania a aplicat tratamentul de fracurare hidraulică pe două zăcăminte comerciale de gaze din Oklahoma şi Texas.

În Rusia, a fost aplicat pentru prima dată acest procedeu în 1952. În Europa, fracturarea hidraulică s-a aplicat pe scară largă în perioada 1977-1985, în ţări precum: Germania, Anglia, Olanda, Norvegia, Uniunea Sovietică, Polonia, Cehoslovacia, Iugoslavia, Ungaria, România, Austria, Franţa, Italia, Bulgaria, Turcia etc., aceasta fiind o metodă de stimulare a curgerii petrolului şi gazelor din rezervoare de diverse tipuri (gresii, calcare, dolomite etc).

Aplicaţii ale fracturării hidraulice în şisturile argiloase pentru producerea gazelor au început în 1970, când Guvernul SUA a iniţiat proiectul “Eastern Gas Shales Project” cu demonstraţii pilot. În 1977 Mitchell Energy (SUA) a dezvoltat tehnica fracturării hidraulice care include şi un volum de aditivi din substanţe chimice adăugate în apă pentru a produce creşterea fluidităţii lichidelor şi a face mai uşoară extracţia gazelor de şist.

Marea inovaţie a venit însă în 2005, când Devon Energy a combinat cele două tehnici (forajul pe orizontală cu fracturarea hidraulică), care, individual, sunt cunoscute şi folosite de mai mult timp în industrie pentru extracţia gazului neconvenţional din Barnett, ulterior procedeul fiind îmbunătăţit prin aşa-numita „fracturare în mai multe etape”.

Tipuri de gaze naturale

Gazul metan, care este un amestec de hidrocarburi uşoare în care predomină metanul (CH4) în proporţie de peste 90%. Acesta are o căldură de ardere de circa 8.500÷9.000 kcal/ Nm3. Zăcămintele de metan se găsesc la o adâncime medie cuprinsă între 400 şi 4.000 de metri, fiind separate de foarte multe ori de zăcămintele de ţiţei.

Gazele de sondă, care au un conţinut ridicat de butan şi propan, cu o căldură de ardere situată între 5.500÷6.000 kcal/Nm3, deci aproximativ jumătate din cea a metanului. Gazul de sondă este întotdeauna asociat zăcămintelor de petrol, constituind componenta activă în procesul de extracţie, antrenând ţiţeiul spre suprafaţă.

Gazele de şist (neconvenţionale) sunt gaze captive (în principal metan) în straturile sedimentare (şisturi) depuse în mările preistorice şi au o putere calorică asemănătoare celor de sondă. Existenţa acestui tip de gaze este cunoscută de mulţi ani, însă extragerea lor la scară

2


industrială (şi economic viabilă) a fost posibilă după anul 2000, odată cu dezvoltarea unor tehnologii speciale.

Şisturile sunt roci metamorfice şi/sau sedimentare ce au proprietatea de a se desface uşor în lamele subţiri cu suprafeţe paralele. Aceste roci nu sunt permeabile, adică nu permit transferul lichidelor sau gazelor. În epoca devoniană, acum 360-415 milioane de ani, pe fundul mărilor s-au depus straturi fine de nămol şi argilă în care au rămas captive resturile organice provenite de la plantele şi animalele prezente în acea perioadă. Aceste straturi s-au transformat în timp în roci sedimentare (şisturi), iar resturile organice în gaz metan (gaze de şist). O parte din acestea au migrat prin rocile permeabile prezente printre şisturi, formând aşa-zisele pungi de gaze, din care astăzi sunt extrase, în mod convenţional, gazele naturale.

Gazele prezente în mod natural în roca şistoasă nu se deosebesc în niciun fel de alte gaze naturale, însă ele sunt captive în straturi de rocă etanşe şi necesită alte metode de extracţie decât cele din zăcămintele tradiţionale de gaze.

1. Gazele de sist. Fracturarea hidraulica. Etapele tehnologice ale exploatării gazelor de sist

Gazul de șist este un gaz al cărui zăcământ este captiv între plăcile de șisturi ori în straturile de cărbune și aflate la o adâncime mai mare decât zăcămintele de gaz convențional. Deoarece arderea acestui combustibil este mai ecologică decât a cărbunelui sau petrolului, oferind și avantaje în privința limitei de emisii de CO2, gazele naturale pot înlocui cu usurință petrolul. Totuși, impactul său asupra mediului nu este deloc unul neglijabil. Un singur foraj poate necesita 10 milioane de litri de apă. Iar substanțele chimice în procesul de fisurare a rocilor riscă să ajungă în multe cazuri chiar în pânzele freatice și să le polueze.

3


Figura 1.2. - Răspândirea zăcămintelor de gaz de şist

Exploatarea acestui tip de gaz are o răspândire mai largă în Statele Unite, unde deja există peste 50 de mii de puțuri de mică adâncime. Succesul american a determinat și alte țări să se întrebe dacă nu cumva pot scăpa de dependența de gazele rusești și arabe și dacă nu dețin pe teritoriul lor prețioasa resursă. Deja Canada a descoperit gaze neconvenționale în Apalași și în Columbia Britanică. În Polonia se află cele mai mari zăcăminte de gaze de șist din Europa, fiind estimate la 5.300 de miliarde de metri cubi, iar în Ucraina rezervele de gaz de șist se ridică la cel puțin 30 de trilioane de metri cubi.

Fracturarea hidraulică înseamnă forțarea sfărâmării rocilor prin intermediul unor lichide sub presiune. Fracturarea rocilor se poate produce și în mod natural, însă, folosită de om, aceasta este o metodă prin care se exploatează petrolul și gazele de șist.

Primele încercări de fracturare hidraulică au avut loc în 1947, prin foraje verticale. Ulterior, începând din 1998 s-a trecut și la forarea și fracturarea orizontală. Acest tip de exploatare acționează pe o zonă mai extinsă în jurul centrului de forare, având un efect mai amplu. Energia produsă de injectarea sub presiune a fluidului de fracturare creează noi canale în rocă pentru a recupera o cantitate mai mare de hidrocarburi.

Fluidul de fracturare conține în cea mai mare parte apă (se pot consuma câteva milioane de litri pentru fiecare injectare), nisip, dar poate conține și acid clorhidric, substanțe biocide, guma de guar (E412), substanțe pentru emulsifiere și pentru de-emulsifiere și izotopi radioactivi (lantan-140, cobalt-60) pentru urmărirea împrăștierii fluidului. Durata medie de viata a exploatării este de 7,5 ani timp în care procesul de injectare se poate repeta de până la 10 ori, iar

4


cantitatea de apă și aditivi folosiți se multiplică în acest fel. Între 10% și 70% din fluidul de fracturare se întoarce la suprafață după fiecare injectare.

Figura 1.3.a - Instalarea masini de forat

Figura 1.3.b – Locul unde se va realize exploatarea

5


Pentru extragerea gazelor neconvenţionale se efectuează foraje verticale ce intersectează straturile sedimentare (şisturile) la adâncimi cuprinse între 1.800 şi 3.600 m.

Odată ajuns la adâncimea la care este dispus stratul de şisturi (ce poate avea până la200 m grosime), forajul este executat orizontal pe lungimea acestuia pe distanţe de 1.000÷2.000 m, astfel încât sonda forată să intersecteze cât mai multe fisuri. Prin intermediul acestor fisuri urmează a fi drenate/colectate ulterior gazele acumulate în aceste roci.

Figura 1.4. a– Forajul vertical. Forajul orizontal

6


Figura 1.4.b – Forajul orizontal

Deoarece fisurile prezente în mod natural în şisturi nu sunt suficiente pentru debite comerciale şi pentru o producţie profitabilă, se procedează la crearea unora artificiale (fracturare hidraulică) folosindu-se apa pompată cu presiuni foarte mari. Fracturarea hidraulică este procedeul prin care, în straturile geologice cu proprietăţi infime de curgere (permeabilitate extrem de redusă) unde se găsesc gaze naturale, sunt realizate fisuri cu secţiuni foarte mici ce permit captarea acestora.

Fracturarea hidraulică este similară fisurării hidraulice, metodă utilizată în procesul de stimulare a formaţiunilor productive şi pentru extragerea gazelor convenţionale (gaz metan şi gaz de sondă), dar şi a ţiţeiului. Fisurarea hidraulică este specifică producerii de fisuri în rocile colectoare de ţiţei şi gaze (care sunt medii poros-permeabile), pe când fracturarea hidraulică se realizează în roci (şisturi) compacte. Dacă în primul caz (fisurare) rezultatul final al pompării sub presiune a fluidului este realizarea unor fisuri de ordinul a 1-2 m în roca poros permeabilă care are capacitatea de a prelua şi diminua (absorbi) şocul hidraulic, în al doilea caz (fracturare), rezultatul este crearea de fisuri mult mai profunde în masa rocii (şistul fiind mult mai dur), de ordinul sutelor de metri.

După o definiţie a EPA (Agenţia de Protecţia Mediului din SUA), “fracturarea hidraulică este un proces de stimulare a sondelor de petrol, gaze naturale şi energie geotermală pentru maximizarea extracţiei”. Întregul proces include achiziţia sursei de apă, construcţia sondei, stimularea sondei şi depozitarea reziduurilor.Fracturarea hidraulică nu este o metodă care se aplică numai în procesul de extracţie a gazelor şi petrolului. Ea are şi alte aplicaţii în industrie:

Stimularea sondelor care exploatează petrolul, gazele din zăcămintele convenţionale, precum şi apa subterană

7


Precondiţionare sau inducerea golurilor din roci în industria minieră Creşterea eficienţei în procesul de remediere a reziduurilor, în special cele

petroliere Depozitarea reziduurilor, prin injecţie, în formaţiuni geologice adânci Metoda de măsurare a stres-ului în diverse zone la nivel mondial Pentru extragerea căldurii, pentru a produce electricitate în sistemele geotermale Creşterea ratelor de injecţie în procesele de sechestrare geologică a CO2

Pentru a înţelege mai bine fenomenul, ne putem imagina ca lovim cu un ciocan ascuţit, cu aceeaşi forţă, o cărămidă nearsă (prototipul rocilor poros permeabile), dar uscată şi una arsă în cuptor (prototipul rocii şistoase). Deşi din acelaşi material, cărămizile vor prelua şocul potrivit stării funcţionale. Cărămida uscată va avea doar câteva fisuri, iar cea arsă se va sfărâma (fractura) în zeci de bucăţi. În principiu, pentru realizarea fracturării hidraulice se pompează în straturile geologice, la presiuni foarte mari (de ordinul a peste 1.000 bari, aprox 1.050 Kgf/cm2, superioare presiunii din porii rocii colectoare), apă cu nisip şi anumite cantităţi de aditivi, astfel încât să se producă fisurarea şisturilor.

Se pot observa ciclurile de presurizare: în primul se execută deschiderea formaţiunii, în următoarele două realizându-se propagarea fisurii create. În secţiunea orizontală a sondei, în zona de exploatare se efectuează operaţiunea de perforare a sondei (cu ajutorul unor echipamente speciale) sau se introduc segmente de tubing cu perforaturi. Acestea sunt izolate succesiv, după care, prin fiecare, se pompează, aşa cum am precizat anterior, apă cu nisip la presiuni foarte mari. Apa care iese prin perforaturile tubingului erodează stratul de şisturi, provocând fisuri foarte mici (cu secţiuni de ordinul milimetrilor pătraţi). Acestea se propagă pe sute de metri în stratul de sedimente.

La încetarea procesului de pompare, apa se retrage, iar fisurile rămân deschise datorită nisipului, astfel încât se permite drenarea şi acumularea gazului metan (gazele neconvenţionale).Pentru fiecare secţiune se utilizează până la 350.000 de litri de apă, pentru o singurăsondă fiind utilizate câteva milioane de litri (4-28 milioane litri).Mare parte din această apă este reutilizată pentru executarea altor foraje. Problema este că, adusă la suprafaţă, este depozitată temporar în batale, bazine săpate în pământ, impermeabilizate, dar descoperite (seamănă cu nişte ștranduri-piscine), fiind supusă procesului de evaporare.

2. Fluidul de fracturare

Fluidul de fracturare este alcatuit; in principal, dintr-un amestec de apa (cca 90-95%) si nisip sau particule ceramice denumite propanti (cca. 4,5 – 9%) cu rol de a mentine deschise fisurile create, la care se adauga o serie de substante chimice’ intre 0,5% – 2%. Chiar daca in procentul substantelor chimice adaugate pare redus, date fiind cantitatile foarte mari de fluid utilizate la fiecare foraj, rezulta ca si cantitatea substantelor chimice devine insemnata. Astfel, la fiecare 10.000 de metri cubi de fluid se utilizeaza o cantitate de peste 50 de metri cubi de substante chimice, unele extrem de toxice chiar si in cantitati reduse. Acest amestec special (adesea compozitia sa fiind tinuta secreta), este adus cu ajutorul cisternelor la locul de forare.

8


Cantitatea si compozitia fluidului de fracturare difera de la o companie la alta, in functie de echipamentele utilizate si de caracteristicile substratului geologic, respectiv al rocilor fracturate. in medie, se apreciaza ca se folosesc cca. 60 de milioane de litri la fiecare foraj. Mai trebuie mentionat ca procedura de fracturare hidraulica cu astfel de fluide se repeta, conform datelor furnizate de industrie, de pana la 8 -10 ori la fiecare dintre sonde, de fiecare data fiind necesara cantitatea de apa mentionata mai sus.

Figura 1.5. – Fluidul de fracturare

Evaluarea condiţiilor de exploatare eficientă prin fracturare hidraulică necesită o gamă complexă de echipamente, instalaţii, aparatură de măsură şi control, precum şi o tehnologie consacrată, sigură şi cu bune rezultate.

Figura 1.6. – Pistolul de perforare

9


Figura 1.7. – Fracturile create in sisturi si eliberarea metanului

Figura 1.8. – Conducta de foraj

Volumul de apă necesar pentru fracturarea hidraulică la o sondă este, în medie, de 15.000- 19.000 m3. Cantitatea de substanţe chimice în fluid este 0,49% din volumul total.Aditivii folosiţi în procesul de fracturare variază cu litologia formaţiunii fracturate şi folosirea lor urmăreşte obiectivele:

Menţinerea propantului (nisipul sau fragmentele de ceramică) în suspensie în fluid (prin gelificarea acestuia) şi asigurarea că propantul ajunge până la capătul fracturii create. Fără acest efect, particulele propantului fiind mai grele tind să fie depuse în fluid pe verticală, sub acţiunea gravitaţiei. Polimerii care produc gelificarea, cum ar fi guar-ul

10


sau celuloza (similar cu cele folosite în industria alimentară sau cosmetică) sunt utilizaţi la o concentraţie de aproximativ 1%. De asemenea, mai sunt utilizaţi ca agenţi de suspensie boraţi şi săruri metalice la concentraţii foarte scăzute, având ca efect formarea unui gel puternic. În concentraţii mari, aceste substanţe pot fi toxice, dar în concentraţiile utilizate în fluidele de fracturare, fiind foarte scăzute, sunt comparabile cu concentraţiile obişnuite în mod natural din apele minerale.

Schimbarea proprietăţilor fluidului de fracturare în timp. Unii aditivi produc proprietăţi dependente de timp ale fluidelor. De exemplu, să facă fluidul mai puţin vâscos după fracturare, astfel încât curgerea hidrocarburilor spre sondă să se facă mai uşor. Sunt utilizate concentraţii mici dechelanţi (cum sunt cei utilizaţi în curăţirea vaselor de depuneri), precum şi concentraţii mici deoxidanţi şi enzyme (utilizaţi într-o serie de procese industriale) şi care au ca scop ruperea polimerilor gelificaţi la sfârşitul procesului.

Reducerea fricţiunii şi astfel, reducerea puterii necesare pentru a injecta fluidul în sondă. Un astfel de produs este polyacrylamida (larg utilizată ca absorbant al scutecelor copiilor).

Reducerea riscului dezvoltării naturale a bacteriilor în apă, afectând performanţa fluidului de fracturare sau proliferarea acestora în rezervor, având ca efect producerea de hidrogen sulfurat. Reducerea bacteriilor se face utilizând un dezinfectant (biocid), similar cu cele folosite în spitale pentru a dezinfecta instrumentele.

Figura 1.9. – Introducerea lichidului de fracturare

Până de curând, compoziţia chimică a fluidelor de fracturare a fost considerată secretă şi nu a fost publicată, dar această poziţie s-a schimbat datorită insistenţei tot mai mari a opiniei publice. Este de menţionat că listele cu aditivi chimici utilizaţi sunt foarte diferite de la o

11


formaţiune la alta, precum şi în raport cu compoziţia apei folosite la injecţie.Exemplu de principali aditivi utilizaţi:

Figura 1.10.a – Stocarea lichidului recuperate in gropi captusite

Figura 1.10.b – Stocarea lichidului recuperate in gropi captusite

12


Din zecile sau chiar sutele de mii de metn cubi de fluid (apa + nisip + chimicale) injectate in subteran pe parcursul vietii sondei, doar o parte este recuperata, restul ramanand sub presiune in subteran. Acest fluid, adica 60-70% din cel folosit, va mentine initial presiunile apropiate celor la care a fost injectat, direct influentate si de presiunea litostatica a coloanei de roci de deasupra al carei gradient creste cu adancimea.

De exemplu, la nivelul de 2000 m adancime, avem o presiune data de greutatea rocilor de deasupra, care depaseste 1.200 at. Este greu de imaginat, asa cum incearca sa acrediteze sustinatorii acestei industrii, ca acea parte din fluidul de fracturare, ramasa initial in zacamant in cantitati si la presiuni enorme, se va cantona strict in zona in care a fost injectat. Spre deosebire de apele petroliere care sunt uneori utilizate la stimularea zacamintelor in exploatarile conventionale de petrol (in cantitati de cca. 1000 de ori mal mici decat la fracturarea gazelor de sist), lichidul de fracturare ramas in masa zacamintelor de gaze de sist e total diferit tocmai datorita acestor presiuni (presiunea de injectare cca.1000 bari si cea a coloanei rocilor de deasupra), dar si compozitiei. In ceea ce priveste substratul, insusi procesul de fracturare presupune crearea de noi fracturi in depozitele de roci, care dobandesc o permeabilitate crescuta. Iar in ceea ce priveste fluidul de fracturare, spre deosebire de apa obisnuita, acesta are un continut in anumite substante, care il fac mult mai activ pe plan chimic, si mai coroziv. Altfel spus, chiar acolo unde exista posibile bariere pentru apa obisnuita, aceasta solutie ar putea trece, pentru ca a fost proiectata sa treaca prin zacamintele sistoase, bituminoase, greu permisive si va ajunge inevitabil in straturile succesive de ape freatice de adancime mare, medie si chiar de suprafata.

Ramane doar o chestiune de timp si de structura geologica favorabila deplasarii, adica prezenta unor falii si fracturi in straturile respective, ca procentul de 60- 70% din masa totala a fluidului de fracturare remanent in zacamant sa ajunga mai aproape de suprafata. Procesul se poate produce in ani de zile, sub efectul permanent al unei diferente de presiune de cateva sute de atmosfere si prin infiltrari succesive, cucerind astfel fiecare strat din subsol in parte, si toti cei 2-3.000 m de litosfera, pana la suprafata.

Figura 1.11.a – Raspandirea lichidului de fracturare in acvifer

13


Figura 1.11.b – Raspandirea lichidului de fracturare in acvifer

3. Riscurile metodei de fracturare hidraulica. Impactul asupra mediului

Principalul impact asupra mediului datorat de exploatarea gazelor de sist prin metoda fracturarii hidraulice, este dat de:

Constatari principale referitoare la impactul metodei de fracturare hidraulica:• Gradul ridicat de ocupare a terenurilor;• Cantitatea mare de apa utilizata In detrimentul altor activitati;• Emisiile de poluanti, contaminarea panzei freatice datorita scaparilor necontrolate de gaz sau fluide, scurgeri de fluid de fracturare, evacuarile necontrolate de ape uzate;• Fluidele de fracturare pot contine substante periculoase, iar lichidele restrase din zacamant contin, in plus, metale grele si substante radioactive provenite din depozite;• Experienta americana arata ca sunt frecvente accidentele, cu consecinte atat asupra mediului, cat si a sanatatii oamenilor;• Posibila contaminare a apelor subterane cu metan si clorura de potasiu, in apropierea puturilor de extractie;• Posibilitatea inducerii unor cutremure;• Afectarea biodiversitatii;• Poluarea atmosferica si fonica;

14


Gradul de ocupare al terenurilor

Un impact inevitabil al extractiei de gaze de sist si de petrol din formatiuni compacte este gradul ridicat de ocupare al terenurilor si modificarile importante aduse peisajului.

Figura 1.12. – Fotografie aeriana a unei platforme de fracking

Aceste terenuri sunt necesare amplasarii instalatiilor de foraj, spatiilor de stocare a materialului tehnic, compresoarelor, echipamentului, substantelor chimice, apei, spatiilor de parcare si stationare a camioanelor, infrastructurilor de prelucrare si transport al gazului, precum si containerelor sau bazinelor pentru ape reziduale si cai de acces pentru camioane. In Pennsylvania, o platforma medie cu mai multe puturi in faza de forare si fracturare, ocupa aprox. 10.000 de metri patrati. Prin comparatie, o suprafata similara este ocupata de o centrala solara care poate genera 400.000 de kWh de electricitate pe an, care poate produce pentru o perioada mai mare de 20 de ani si ulterior poate fi inlocuita.

Este necesara, de asemenea, o densitate foarte ridicata a sondelor; astfel, in Statele Unite sunt 6 platforme pe km2 – care trebuie pregatite, dezvoltate si conectate prin cai de acces pentru vehicule de transport de mare tonaj. Puturile de productie trebuie apoi conectate prin conducte colectoare, dar si prin unitati de epurare, care sa separe apa si produsele chimice, metalele grele sau ingredientele radioactive de gazul extras inainte ca acesta sa fíe injectat in reteaua de distributie existenta.

O alta problema care necesita atentie este reteaua de conducte de transport. in comparatie cu SUA, unde exista de mult timp o infrastructura bine dezvoltata chiar si la nivel local, in Europa aceste retele sunt mult mai reduse, iar dezvoltarea lor va determina scoaterea din circuit a unor terenuri suplimentare.

Referitor la terenuri, mai trebuie adaugat ca in SUA, detinatorii de terenuri au si drepturile comerciale asupra resurselor din subsolul acestora, spre deosebire de Europa si de

15


Romania, unde aceste drepturi sunt detinute de stat. Desi, initial, unii fermieri americani au realizat profituri din concesionarea terenurilor lor pe care s-au descoperit gaze de sist; nu isi pot mentine ulterior proprietatile a caror valoare scade dramatic, mai ales daca terenul a fost contaminat. Sunt de asemenea tot mai numerosi cei care refuza sa cumpere produse provenite de la ferme din zone in care se permite fracking-ul.

Problemele care ii afecteaza pe fermieri apar in mai multe moduri: studiile mentioneaza pierderi de cherestea, dar si de soluri de inalta calitate, acolo unde contaminarea face ravagii”, ca de exemplu West Virginia. in Louisiana, rapoartele privind calitatea produselor lactate i-au speriat pe unii oameni, demonstrand ca laptele mai multor vaci a suferit modificari in urma unor accidente de contaminare a apei. in Australia, de exemplu, dar si in alte state, se iau in considerare doar zone nelocuite cand se dau asemenea aprobari.

Consumul de apa si riscuri

Unul dintre neajunsurile majore ale acestei tehnologii este legat de consumul urias de apa. Operatiunile de fracturare hidraulica asociate unul singur put necesita un volum de apa ce poate varia intre 9.000 mc sl 29.000 mc sau, potrivit altor studii sl estimari, 60 de milioane de litri de fluid la un foraj. Estimarile consumului mediu Indica valori de 15.000 mc pe sonda pentru zacamantul Bamett, potrivit companiei Chesapeake Energy In 2011, 13.000 mc pentru zacamantul Utica, potrivit Questerre Energy In 2010, intre 15 – 45.000 mc pentru zacamantul Marcellus, potrivit NYCDEP in 2009, samd. Aproximativ echivalentul a 10 piscine olimpice sau 2.000 de cisterne auto, pentru o singura platforma de extractie.Aceste valori pun sub semnul intrebarii sustenabilitatea folosirii resurselor de apa chiar si in tari din zona temperata.

Apa utilizata cu aceasta destinatie este practic restrictionata de la alte activitati: consum, agricultura, alte industrii locale (ex. imbuteliere, preparare bauturi racoritoare sau bere, turism etc.), afectand astfel functionarea si dezvoltarea comunitatilor locale. Nu in ultimul rand, acest consum de apa restrange necesarul pentru dezvoltarea si existenta plantelor si animalelor din zona, cu riscuri in ceea ce priveste biodiversitatea.

Desi licentele acordate in Romania firmelor implicate nu foc referire in mod explicit la sursa acestor sute de mii sau (zeci de) milioane de metri cubi de apa, se prevede pentru contractant dreptul „Sa foloseasca, cu respectarea prevederilor locale din domeniul gospodaririi apelor si al protectiei mediului, surse de apa de suprafata sau subterane, necesare desfasurarii operatiunilor petroliere este deci posbil ca firmele respective sa extraga aceasta apa din foraje de adancime, secatuind astfel acviforele regionale – chestiune absolut critica pentru comunitatile locale din zone relativ aride, cum sunt cele din Dobrogea si chiar blocul Barlad.

Pe termen scurt, efectul ar putea fi devastator pentru comunitati, dar si pentru biodiversitate, iar pe termen lung ar putea produce efecte sociale cum ar fi stramutari masive de populatie.

16


Contaminarea panzei de apa freatica

Figura 1.13 – Straturile afectate de fracturarea hidraulica

In principal, se poate produce prin pierderea integritatii putului, sau din cauza unei contaminari pe seama circulatiei fluidelor spre suprafata, pe diverse cai. Asa cum aratam anterior, legislatia americana a exclus activitatea de fracturare hidraulica din prevederile legislatiei privind Calitatea Apei/Qean Water Act, ceea ce a impiedicat monitorizarile sistematice si studiile pe termen lung si a lipsit populatia afectata de temeiul legal pentru a adresa plangeri si sesizari privind modul in care aceasta industrie ii afecteaza.

Studii recente exprima ingrijorarea cu privire la siguranta surselor de apa in zacamantul Marcellus Shale”, concluzionand ca substantele chimice Injectate in sol prin fracking ar putea migra spre aprovizionarea cu apa potabila mult mal repede decat au prezis anterior expertii. in Marcellus au fost forate peste 5.000 de sonde, intre 2009 sl mijlocul anului 2010, potrivit studiului, care a fost publicat recent in Revista apelor subterane. Operatorii injectau pana la 4 milioane de litri de lichid in fiecare put.

Experienta arata ca pot exista contaminari ca urmare a unor:

• Deversari din bazinele de colectare sau din rezervoarele de reziduuri;• Scurgeri din conducte, accidente provocate de activitatile de suprafata, manipulare gresita, echipamente invechite;• Cimentarea incorecta a puturilor;• Scurgeri prin structurile geologice, facilitate de existenta fisurilor sau pasajelor naturale sau artificiale.

17


Figura 1.13. – Poluarea la locul exploatarii

Analiza facuta de „Colorado Oil and Gas Conservation Commission” a documentat aparitia, intre ianuarie 2003-martie 2008, a 1.549 de asemenea deversari pe teritoriul statului Colorado. Dintre acestea, 20% au produs contaminari ale apelor, iar trendul a fost crescator de la un an la altul. Cercetarile efectuate asupra sistului Marcellus in 2011 arata o crestere a concentratiilor de metan in puturile de apa potabila din zonele active de extractie a gazului, care ating valori ce prezinta risc de explozie. Departamentul de Protectie a Mediului din Pennsylvania a inregistrat peste 1.000 de plangeri si a semnalat 1.614 abateri de la legislatie in sistul Marcellus, intr-un interval de numai doi ani.

Orasul Wichita plateste milioane de dolari pentru a incerca sa remedieze stratul acvifer Equus si a mentine masa de apa contaminata Burrtan departe de fantanile sale municipale. Acest lucru s-a produs recent, in sudul statului Kansas. O explozie uriasa a avut loc in tinutului Harper. In zonele aride din sudul Kansas-ulul, locuitorii sunt preocupati de cantitatile de apa pe care le folosesc aceste companii: peste 13 milioane de litri de apa proaspata pe fora, care se pare ca ulterior au ajuns si in acviferul Mississippian situat la aproximativ 1.200 de metri de zonele forate.

Potrivit relatarilor, asemenea accidente au loc relativ frecvent, populatia fiind afectata deoarece apa din zona respectiva devine nepotabila, iar in unele cazuri inflamabila. Acest gen de poluare este practic ireversibil pe durata a sute, posibil chiar mii de ani.

Statul New York a adoptat un moratoriu pentru exploatarea gazelor sist, considerand ca apa acviferelor sale este in pericoL Autoritatile din Carolina de Nord au indoieli serioase, considerand ca rezervele de gaze naturale sunt mult mai aproape de apele subterane decat in alte locuri sl deci riscul este mal mare. Statul Vermont a interzis definitiv fracturarea pe teritoriul sau.

Cele mal noi studii, aparute chiar in aceste zile, cum ar fl cel publicat in Proceedlngs of the National Academy of Sciences (Academiei Nationale de Stiinte), au prezentat dovezi ca in

18


SUA, desi se produce la mii de metri de suprafata, frackingul poate polua straturi acvifere mai putin adanci.

In Romania, Compania Chevron sustine totusi ca „nu exista pericol de contaminare a stratului acvifer superior”, depinde insa cate straturi acvifere sunt, iar situatia este diferita de la o regiune la alta (si de la o tara la alta). Acest risc al contaminarii panzelor freatice, atat de suprafata, cat sl din adancime, cu produsele chimice sl petrochimice, folosite in fluidul de fracturare, este o certitudine sl este Inevitabil pe termen lung. Singurele variabile sunt: Cand? – In cat timp? si Cum? Cu ce amploare?

Figura 1.14. – Exploatarea gazelor de sist in Romania

Dobrogea reprezinta un tinut arid, cu precipitatii reduse sl aproape lipsit de ape de suprafata. Alimentarea cu apa a localitatilor sl statiunilor de pe litoral se face preponderant din acvifere subterane. Renumitul acvifer Dobrogean reprezinta o apa fosila (cu varsta de peste 20.000 de ani), care se situeaza de la 100 m pana la 700-800 m adancime, formand 2 mari bazine subterane de apa fosila. O sursa strategica de apa freatica de foarte buna calitate, care va deveni cu atat mai pretioasa in contextul schimbarilor climatice si a avansarii poluarii apelor de suprafata.

Acviferul cantonat in depozite de varsta Jurasic – Superior – Barremian curge pe sub Dobrogea cu o viteza mica (maxim doi metri pe zi) si se deplaseaza din directia sud-vest spre

19


nord-est. Acviferul se descarca prin doua drenuri naturale in Lacul Siutghiol si in Balta Mangaliei. Volumul de apa cantonat in acest acvifer este cel mai important din Romania, a declarat seful Serviciului Hidrologic din cadrul Directiei Apelor Dobrogea Litoral (DADL), Adrian Chera. El a adaugat ca apa subterana este cantonata pe aproape intreg arealul judetului, fapt care permite „alimentarea cu apa potabila a mai multor localitati si a tuturor statiunilor turistice de pe litoral”. Potrivit cercetatorului Cristian Lascu, apele carstice care strabat trasee subterane lungi sunt de calitate, pentru ca ele depun pe parcurs suspensiile sl sarurile de prisos, iar o parte dintre bacterii mor.

In cazul fracturarii hidraulice, pericolul vine din doua directii – una legata de contaminarea cu fluide tehnologice (acel cocktall chimic) si a doua, de contaminare cu gaz metan, eliberat spre suprafata in urma procedeului.

Figura 1.15 – Apa de la un robinet in apropierea unei sonde de forare a gazelor de sist

Odata contaminate cu substante toxice, panzele freatice de adancime, asa-numitele acvifere fosile, nu pot fi practic curatate intr-un timp si cu eforturi (financiare) rezonabile. Contaminarea acviferului subteran amintit; care se intinde sub intreaga Dobroge, iar spre sud pana la vecinii bulgari, ar pune in pericol atat ecosistemul Delta Dunarii, cat sl tot ce inseamna apa potabila, irigatii, vegetatie, pesti sl animale. Mai mult decat atat, gazul eliberat in atmosfera poate produce incendii pe suprafete extinse intr-o zona atat de arida.

Problema apei uzate in fracturarea hidraulica

Doar o parte din fluidul de fracturare utilizat - amestecul Injectat in puturi - refuleaza la suprafata, sub denumirea utilizata de reflux - flowback. Potrivit datelor de la companiile din domeniu, se estimeaza ca intre 30-40% din fluidul folosit se intoarce la suprafata, in functie de instalatiile utilizate si caracteristicile substratului geologic, in timp ce restul fluidului de fracturare ramane in subteran.

20


In ceea ce priveste fluidele reziduale, cele care revin la suprafata odata cu gazul de sist, acestea sunt depozitate in iazuri de decantare - cu toate consecintele care decurg de aici si tratate cu substante chimice, menite sa neutralizeze aditivii chimici astfel incat sa se obtina lichide "curate". Pentru a gestiona aceste ape uzate care se intorc la suprafata, exista in practica trei metode: injectarea pentru stocare la mare adancime; tratarea pentru reintroducerea in circuitul exploatarii in cadrul unor fracturari consecutive sau epurarea. Cantitatile foarte mari de fluid reprezinta o tot atat de mare problema, iar reciclarea creste costurile exploatarii. Este evident ca aceste tratamente necesita costuri enorme si de de cele mai multe ori, companiile care exploateaza gazul de sist fie omit sa mai trateze fluidele reziduale, fie nu respecta standardele in domeniu. In SUA, acolo unde aceste fluide de extractie iau calea statiilor de tratare a apelor uzate municipale sau - acolo unde exista - a statiilor de tratare a apelor industriale, acest fapt a creat inconveniente populatiei si administratiei.

Putem in mod justificat sa ne punem intrebarea ce se va intampla cu zecile de mii de metri cubi de ape uzate folosite in sondele din regiunile rurale ale Romaniei, aflate la zeci sau sute de kilometri de cele mai apropiate statii de tratare.

Potrivit prevederilor din textele desecretizate ale Hotararilor de Guvern prin care se acorda concesiunile, li se permite companiilor atat accesul neingradit sl fara nici o contnaprestatle la resursele de apa de pe teritoriul tarii (de suprafata sl din subteran), dar si posibilitatea de a stoca apele uzate rezultate in urma procesului tehnologic de fracturare in subteran, capitolul din brosura care se refera la „Injectarea apelor reziduale in subsol, prin sonde, altele decat cele prevazute in studiul tehnico- economic avizat”. Apreciem ca acesta este un risc suplimentar la care mediul sl populatia sunt supuse, fata de cel al fracturarii propriu-zise. Ar mai fi de mentionat ca in zonele din Romania vizate de respectivele acorduri, nu exista statii de tratare a apelor industriale, iar cele de tratare a apelor uzate municipale ori nu exista defel, ori sunt de mult depasite/invechite.

Contaminarea apelor de suprafata si a solurilor

Exista un risc de poluare a apelor curgatoare prin contaminare ca urmare a unor accidente pe parcursul lucrarilor, legat de stocarea si manevrarea fluidelor de fracturare, substantele chimice, fluidul uzat recuperat; care contine substante toxice. Printre riscurile posibile legate de manevrele incorecte a instalatiilor la sol. Au existat accidente precum refularea cu deversare a apei de fracturare, scurgerile de ape uzate sau din bazine sau conducte cu fluid de fracturare. Apele de suprafata pot fi afectate si ca efect al contaminarii apelor subterane din cauza unei manipulari incorecte sau a cimentarii neprofesioniste a coloanei de tubaj. Pentru prima data in decembrie anul trecut, EPA-Agentia de Protectia Mediului din SUA a recunoscut public”, ca fracturarea hidraulica este responsabila pentru poluari ale apelor din panzele freatice sl la nivelul surselor de alimentare cu apa potabila din statul Wyomlng, ca urmare a sesizarilor facute de populatia orasului Pavillion.

Riscurile asociate chimicalelor din amestecul pentru fracturare hidraulica

21


Referitor la compozitia chimicalelor utilizate, procedurile uzitate in SUA au permis ca aceasta sa ramana mult timp secreta (ca si formula „Coca Cola”). Din aceasta cauza, in SUA, din pacate, nu s-au realizat studii complete, in mod oficial, cu privire la impactul pe care il au asupra mediului si a organismelor vii si care sa fie aduse la cunostiinta publicului larg.

Cele peste 700 de produse chimice si petrochimice sintetice” folosite in fluidul de fracturare sunt inca prea putin cunoscute si, de aceea, foarte Importante. Daca izolarea putului nu este perfecta, aceste substante contamineaza panza freatica, migrand in subteran.

Ceea ce este tinut secret reprezinta identificarea fiecarui compus chimic (denumirile lor stiintifice si formulele chimice), care se pot regasi in diverse produse chimice (lucrarea amintita mentioneaza 2.500], precum si ponderea lor (procentuala, normala, molara) etc. in compozitia globala a „formulei secrete”. Conform raportului „Impacts of shale gas and shale oii extraction on the environment and on human health” al Directiei de Mediu, Sanatate Publica si Siguranta Alimentara din Parlamentul European, compozitia aditivilor folositi in timpul forarilor nu este pe deplin facuta publica datorita secretelor comerciale, dar potrivit unei liste oferite de New York State, aceasta compozitie contine:• 58 de substante, dintr-un total de 260, cu proprietati alarmante.• 6 substante ce fac parte din prima lista prioritara publicata de Comisia Europeana, in ceea ce priveste substantele ce necesita atentie deosebita din cauza efectelor pe care le pot avea asupra omului sl mediului (Acrllamlda, Benzen, Etll Benzen, Isopropylbenzene (cumene), Naftalene, Tetrasodlu, Etllen);• 1 substanta (Naftalen bis [1-metlletil]) care in prezent este considerata ca fiind persistenta, bioacumulativa si toxica (PBT);• 2 substante (Naftalenul si Benzenul] ce sunt in prima lista a celor 33 de substante prioritare indicate in anexa X a Directivei- Cadru privind Apa 2000/60/CE – in prezent; anexa II la Directiva privind substantele prioritare (Directiva 2008/105/CE);• 17 substante care sunt clasificate ca fiind toxice pentru organismele acvatice (toxicitate acuta sau cronica);• 38 de substante clasificate ca fiind toxine foarte periculoase pentru sanatatea umana;• 8 substante care sunt clasificate ca fiind cancerigene cunoscute, cum ar fi Benzen si Acrilamida, Oxidul de etilena si diferitii solventi pe baza de petrol cu continut de substante aromatice;• 6 substante clasificate suspecte ca fiind carcinogene, cum ar fl clorhidratul de hidroxilamina;• 7substante clasiflcate ca mutagene (1B Muta.), cum ar fl Benzen si Oxid de etilena;• 5 substante clasificate ca avand efecte asupra functiei de reproducere.

22


CONCLUZII

23


Fracturarea hidraulica este o metoda de extragere a gazelor de sist ce prezinta reale pericole importante in ceea ce priveste factorii de mediu.

Principalele pericole sunt reprezentate de:• Deversari din bazinele de colectare sau din rezervoarele de reziduuri;• Scurgeri din conducte, accidente provocate de activitatile de suprafata, manipulare gresita, echipamente invechite;• Cimentarea incorecta a puturilor;• Scurgeri prin structurile geologice, facilitate de existenta fisurilor sau pasajelor naturale sau artificiale.

Impactul asupra mediului:

• Gradul ridicat de ocupare a terenurilor;• Cantitatea mare de apa utilizata In detrimentul altor activitati;• Emisiile de poluanti, contaminarea panzei freatice datorita scaparilor necontrolate de gaz sau fluide, scurgeri de fluid de fracturare, evacuarile necontrolate de ape uzate;• Fluidele de fracturare pot contine substante periculoase, iar lichidele restrase din zacamant contin, in plus, metale grele si substante radioactive provenite din depozite;• Experienta americana arata ca sunt frecvente accidentele, cu consecinte atat asupra mediului, cat si a sanatatii oamenilor;• Posibila contaminare a apelor subterane cu metan si dorura de potasiu, in apropierea puturilor de extractie;• Posibilitatea inducerii unor cutremure;• Afectarea biodiversitatii;• Poluarea atmosferica si fonica;

24


BIBLIOGRAFIE

• http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_fracturing• www.Gasland.ro • http://greenly.ro/apa/rezervele-de-apa-din-adancul-dobrogei/ • http://www.greenpeace.org/romania/ro/campaigns/Toxic/Gazele-de-sist/ • Helman, Christopher (23 January 2013)."Energy's Latest Battleground:

Fracking For Uranium". Forbes.• King, George E (2012), Hydraulic fracturing 101 , Society of Petroleum

Engineers, Paper 152596• European Parliament, DIRECTORATE GENERAL FOR INTERNAL

POLICIES, Impacts of shale gas and shale oil extraction on the environment and on human health,

http://www.europarl.europa.eu/document/activities/cont/201107/20110715ATT24183/20110715ATT24183EN.pdf

• Foraj orizontal și fracturare hidraulică, http://www.chevron.ro/developing/ hor_drilling.aspx

25

http://www.kgs.ku.edu/PRS/Fracturing/Frac_Paper_SPE_152596.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Forbes

http://www.forbes.com/sites/christopherhelman/2013/01/23/fracking-for-uranium/

http://www.forbes.com/sites/christopherhelman/2013/01/23/fracking-for-uranium/

exploatarea gazelor de sist prin metoda fracturarii hidraulice. impactul asupra mediului

Documents