Ūdens pamatloma hidropārraušanā un naftas ieguvē

Hidrauliskā pārraušana, kas parasti pazīstama kā pārslodzi, ir būtiski pārveidojusi enerģētikas nozari, ļaujot iegūt naftu un dabasgāzi no slānekļa veidojumiem ar zemu caurlaidību. Šis process ir ļoti atkarīgs no ūdens. Parasti ūdens, smilšu un ķīmisko piedevu maisījums tiek ievadīts ar ārkārtīgi lielu spiedienu, lai radītu lūzumus iežogojumā, ļaujot iesprostotajiem ogļūdeņražiem plūst uz aļģu. Atkarībā no ģeoloģijas un operatora stratēģijas, viena horizontāla aka var prasīt no 2 līdz 15 miljoniem galonu ūdens.

Ūdens izmantošana naftas un gāzes rūpniecībā ir saistīta ar dažādām problēmām, kas saistītas ar ūdens izmantošanu, sākot no sākotnējās ieguves līdz galīgajai apglabāšanai. Pārraušanas šķidrumā izmantotās ķīmiskās piedevas ir ļoti atšķirīgas, bet bieži vien tās ietver biocīdus, lai novērstu baktēriju augšanu, virsmaktīvās vielas, lai samazinātu berzi, un mēroga inhibitorus, lai novērstu minerālu iegulas. Šo šķidrumu precīzs sastāvs ir operatoru cieši apsargāts noslēpums, radot spriedzi ar regulatoriem un sabiedrību, kas cenšas panākt pilnīgu pārredzamību, lai novērtētu vides un veselības apdraudējumus.

Regulatīvā vide: sadrumstalota pieeja

Amerikas Savienotajās Valstīs regulējošā pieeja attiecībā uz ūdens izmantošanu naftas un gāzes nozarē ir ļoti sadrumstalota federālā, valsts un vietējā līmenī, un šī sadrumstalotība rada nekonsekvences, regulējuma nepilnības un neskaidrības gan operatoriem, gan sabiedrībai.

Federālā uzraudzība Amerikas Savienotajās Valstīs

Federālā līmenī Vides aizsardzības aģentūrai (EPA) ir pilnvaras saskaņā ar vairākiem vides statūtiem. Droša dzeramā ūdens likums (SDWA) regulē pazemes injekcijas darbības, izmantojot pazemes injekciju kontroles (UIC) programmu. Tomēr pastāv ievērojama plaisa: 2005. gada Enerģētikas politikas likumā skaidri ir izslēgta hidraulisko pārrāvumu šķidrumu iesmidzināšana no SDWA regulas, kas bieži tiek dēvēta par "Halliburton Loophole". Tas atstāj regulējumu galvenokārt valstīm. Tīrā ūdens likums regulē virszemes ūdens izplūdi no naftas un gāzes operācijām, tomēr tas atbrīvo no būvniecības darbībām noteiktus vētras ūdeņus noteces. Turklāt Resursu saglabāšanas un reģenerācijas likums (RCRA), kas regulē bīstamos atkritumus, atbrīvo lielāko daļu izpētes un ražošanas (E&P) atkritumu, tostarp pārsadales šķidrumus un saražoto ūdeni, no klasifikācijas par bīstamiem atkritumiem. Šī fragmentāru pārvaldība apgrūtina visaptverošu valsts standartu ieviešanu ūdens aizsardzībai. EPA 2016. gada pētījums par orientierēdi par hidraulisko pārsegšanu un dzeramo ūdens resursu apstiprināja iespējamos trūkumus visā ūdens ciklā, tostarp ūdens noplūdes, noplūdes un neatbilstīga būvniecība, bet neatrada sistēmiska ietekme.

Valsts līmeņa prioritāte un izmaiņas

Valstis ir galvenie regulētāji naftas un gāzes darbību, tostarp ūdens ieguves un notekūdeņu apglabāšanas. Tas rada būtiskas atšķirības regulējuma stingrību. Texas, piemēram, ir vēsturiski prioritizējusi minerālu tiesības un racionalizēt ūdens ļauj enerģijas attīstību. Turpretim New York ieviesa valsts mēroga aizliegumu lielpatēriņa hidropārrāvumu 2015.gadā pēc plašas veselības un vides pārskatiem. Ohaio un Oklahoma ir pastiprinājuši noteikumus ap inžekcijas urbumiem, lai novērstu indukciju seismisko raksturu, bet Pensilvānija koncentrējas uz labiem būvniecības standartiem un virszemes noplūdēm. Pensilvānija Vides aizsardzības departaments (PA DEP) ir ieviesusi stingrus kopējos izšķīdušo cieto vielu (TDS) ierobežojumus notekūdeņu izvadīšanai, efektīvi liekot rūpniecībai atkārtoti izmantot. Šī valsts pieeja ļauj piemērot reģionālās adaptācijas, bet rezultāti sarežģītās fragmentācijas operatoriem, kas strādā dažādās valstīs.

Starptautiskā pieeja attiecībā uz hidroakumulācijas ūdens regulējumu

Globālā mērogā regulējuma pieejas ir ļoti atšķirīgas. Kanāda paļaujas uz provinču regulatoriem, Alberta un Britu Kolumbijas ir stabilas ūdens apsaimniekošanas sistēmas. Apvienotā Karaliste sākotnēji atļāva frakcionēšanu, bet efektīvi aizliedza to 2019. gadā, jo bija bažas par inducētu seismisko raksturu un nespēju precīzi paredzēt dreifējošus apstākļus. Austrālijai ir stingra kontrole attiecībā uz ūdens izmantošanu un ķīmisko vielu atklāšanu savā ogļu šuvju gāzes (CSG) nozarē. Šī globālā nekonsekvence uzsver, ka nav starptautiskas vienprātības par labāko praksi, kā pārvaldīt netradicionālās naftas un gāzes attīstības riskus, kas saistīti ar ūdeni.

Ūdens resursu apsaimniekošanas izšķirošās problēmas

Ūdens ieguves regulēšana sašķelšanai rada dažus no vistiešākajiem un redzamākajiem konfliktiem starp enerģijas attīstību un citiem ūdens lietotājiem.

Konkurence par ūdens resursu trūkumu

Sausajos un pussausajos reģionos, piemēram, Permas baseinā (Teksasā un Ņūmeksikā), lauksaimniecības nozare un augošās pašvaldības konkurē par vieniem un tiem pašiem ūdens avotiem. Šo konkurenci pastiprina frakšošana. Sausuma apstākļos valsts ūdens regulatori saskaras ar milzīgu spiedienu, lai līdzsvarotu enerģijas ražošanas ekonomisko vērtību ar pamatvajadzību pēc dzeramā ūdens un pārtikas nodrošinājuma. Grūtības rada tādu ūdens sadales sistēmu izveide, kas dod priekšroku būtiskām cilvēku vajadzībām, vienlaikus ļaujot atbildīgi izmantot rūpnieciskos resursus.

Caurspīdīgums un datu nepilnības ūdens izmantošanas ziņojumos

Precīzi dati par ūdens izņemšanu ir pamats efektīvai regulēšanai. Tomēr pastāv būtiskas datu nepilnības. Valsts ķīmisko vielu un ūdens izmantošanas reģistrs FracFocus ir kritizēts par nekonsekventu ziņošanu, izpildes trūkumu un ierobežotu meklēšanas funkcionalitāti. Dažās valstīs ir nepieciešami detalizēti ikmēneša ziņojumi par ūdens izmantošanu, bet citās ir brīvprātīgas iesniegšanas. Vispusīgas, standartizētas un publiski pieejamas datubāzes trūkums apgrūtina regulatoru un pētnieku kopējo ūdens pieprasījumu visā baseinā. Datu pārredzamības uzlabošana ir būtisks solis ceļā uz ilgtspējīgu ūdens apsaimniekošanu. Bez stingriem datiem nav iespējams novērtēt kumulatīvo ietekmi uz vietējām ūdensšķirtnēm.

Gruntsūdeņu kvalitātes aizsardzība orķestra laikā

Tiešais gruntsūdeņu piesārņojums var rasties, ja berzes šķidrumi vai metāns migrē no urbuma uz apkārtējiem ūdens nesējslāņiem. Šis risks ir visnopietnākais, ja caur dzeramā ūdens nesējslānis nonāk dziļākā veidojumā. Būtiski ir stingri labie būvnoteikumi, tostarp prasības attiecībā uz vairākiem tērauda korpusa un cementa slāņiem, kā arī stingra spiediena testēšana un cementa saites baļķi. Federālais atbrīvojums no berzes šķidruma iesūknēšanas no SDWA rada smagu slogu valsts regulatoriem, lai nodrošinātu, ka urbumu integritāte nekad netiek apdraudēta, sarežģīts uzdevums, ņemot vērā tūkstošiem urbumu ik gadu izurbto urbumu.

Notekūdeņu problēma: atkritumu noglabāšana, seismiskā aktivitāte un iznīcināšana

Ūdens, kas atgriežas virszemē, – tā dēvētais plūsmas ātrums un iegūtais ūdens – apsaimniekošana, iespējams, ir vissarežģītākais vides uzdevums, kas saistīts ar lielpatēriņa hidropārrāvumu. Iegūtais ūdens bieži vien ir ļoti fizioloģisks (brīna), satur kopējās izšķīdušās cietās vielas (TDS) daudzas reizes vairāk nekā jūras ūdeni, kā arī smagos metālus, dabā sastopamos radioaktīvos materiālus (NORM) un pārslodzi izraisošās ķīmiskās vielas.

Ierosina seismisko iedarbību no dziļas injekcijas

Galvenā metode notekūdeņu likvidēšanai ir ievadīšana dziļajās II klases atkritumu apglabāšanas akās. Līdz nesenam laikam tas tika uzskatīts par drošu un pastāvīgu risinājumu. Tomēr krass zemestrīču aktivitātes pieaugums, īpaši Oklahomā un Kanzasas un Teksasas daļās, zinātniski saistīts ar liela apjoma notekūdeņu iesūknēšanu dziļajos pagraba iežos. Oklahomas korporācijas komisija ir ieviesusi plašas satiksmes gaismas sistēmas un apjoma samazināšanas protokolus, reaģējot uz šo krīzi. Šī izraisītā seismiskā ietekme ir piespiedusi regulatorus ieviest jaunas sistēmas, ko bieži sauc par "gaismas sistēmām", kurās inžekcijas operatoriem jāsamazina apjomi vai pilnībā jāslēdz, ja seismiskā darbība pārsniedz noteiktus sliekšņus. Šis jautājums ir būtiska pārbīde regulējošajā vidē, kas pierāda, ka zemvirsma bez sekām nevar absorbēt neierobežotus atkritumu apjomus.

Virsmas izlijumi un mantojuma piesārņojums

Notekūdeņu noplūdes no uzglabāšanas tvertnēm, kravas automašīnu avārijas vai cauruļvadu noplūdes rada tiešu risku virszemes ūdeņiem un augsnei. Sālsūdens galējais sāļums un toksiskās sastāvdaļas var iznīcināt veģetāciju, piesārņot dzeramā ūdens avotus un prasīt dārgu tīrīšanu. Tūkstošiem kilometru kravas automašīnu maršrutu un cauruļvadu regulēšana, kā arī desmitiem tūkstošu uzglabāšanas tvertņu regulēšana ir loģistikas problēma. Pašreizējie noteikumi bieži vien ir atkarīgi no vispārējām atļaujām un pašziņošanas, ar atšķirīgām prasībām attiecībā uz sekundāro lokalizācijas un reaģēšanas pasākumu plānošanu.

Notekūdeņu pārvadājumi

Notekūdeņu pārvietošana no urbuma vietām uz attīrīšanas vai apglabāšanas iekārtām lielā mērā ir atkarīga no kravas automašīnas, kas rada sekundāru ietekmi: satiksmes apjoma pieaugumu, ceļu bojājumus, troksni, gaisa piesārņojumu (dīzeļa izplūdes gāzes) un negadījumu risku. Cauruļvadi ir drošāka alternatīva, bet tiem ir vajadzīgi ievērojami kapitālieguldījumi un regulējošs apstiprinājums. Reģionālo notekūdeņu infrastruktūras attīstība ir svarīgs regulatīvais mērķis, lai samazinātu ar transportēšanu saistītos riskus.

Tehnoloģiskie ierobežojumi ūdens resursu pārvaldībā

Lai risinātu regulējuma un vides problēmas, ir jāturpina inovācijas ūdens resursu apsaimniekošanas tehnoloģijās.

Ūdens otrreizējās pārstrādes un atkārtotas izmantošanas sistēmas

Arvien biežāk tiek apstrādāta un atkārtoti izmantota plūsma un saražotais ūdens turpmākai pārraušanai. Tas samazina pieprasījumu pēc saldūdens un ūdens, kas ir jāaizvāc. Tādas tehnoloģijas kā termiskā destilācija, reversā osmoze un uzlabota filtrēšana var apstrādāt augstus TDS ūdeņus, lai gan tie ir energoietilpīgi un dārgi. Noteikumi, kas racionalizē pārstrādes darbības vai nodrošina stimulus atkārtotai izmantošanai, var paātrināt šo tehnoloģiju ieviešanu. Pārstrādes ekonomika ir ļoti mainīga un lielā mērā atkarīga no saldūdens izmaksām un pieejamības, kā arī no dziļu inžekciju izmaksām.

Izmanto ne- Freishwater avotus

Operatori arvien biežāk pēta alternatīvu ūdens avotu izmantošanu, piemēram, iesāļūdens gruntsūdeņi (ūdens nesējslāņi, kas nav izmantojami dzeršanai vai lauksaimniecībai) vai attīrīti sadzīves notekūdeņi. Šo avotu izmantošana samazina saldūdens krājumu slodzi.

Bezūdens un zema ūdens slāņa lāpīšanas tehnoloģijas

Dažās jomās tiek izstrādātas un ieviestas fragmentācijas tehnoloģijas, kurās ūdens tiek izmantots ievērojami mazāk vai vispār netiek izmantots ūdens. Piemēram, propāna gela, oglekļa dioksīda putu vai slāpekļa izmantošana pārraušanas šķidrumā ir pilnībā apejot ūdens ieguves un notekūdeņu problēmas, bet tām ir savi ekonomiskie un darbības ierobežojumi.

Cilvēka un vides veselības dimensijas

Regulējums par ūdens izmantošanu beršanai nav tikai tehnisks jautājums; tam ir dziļa ietekme uz cilvēku veselību un vidi.

Ietekme uz vietējām kopienām un sabiedrības veselību

Kopienās, kas dzīvo tuvu augstas intensitātes naftas un gāzes attīstībai, bieži tiek ziņots par bažām par ūdens kvalitāti, gaisa kvalitāti un troksni. Pētījumos ir atrastas asociācijas starp berzes darbību un veselības problēmām, piemēram, astmu, elpošanas problēmām un nelabvēlīgiem dzimstības rezultātiem.

Ekosistēmu stress un straumes plūsmas izzušana

Ja virszemes ūdeņus izņem no ūdens, lai tos sašķeltu, var samazināties straumes līmenis, jo īpaši mazākos ūdensstraumēs, kas ir būtiskas ūdens ekosistēmām.Zivju un citu ūdens organismu plūsmas nārstošanai, barošanai un migrācijai ir atkarīgas no konsekventām straumēm.Vides plūsmas novērtējumi ir izšķirošs, bet bieži vien neievērots regulatīvs instruments.

Ceļš uz priekšu: 21. gadsimta regulatīvās sistēmas izveide

Lai risinātu sarežģīto problēmu, kas saistīta ar ūdens izmantošanas regulēšanu naftas un gāzes ieguvē, ir jāpāriet uz visaptverošāku, adaptīvo un pārredzamāku pārvaldību.Neviens politikas veids nebūs pietiekams, bet pieeju kombinācija var būtiski mainīt.

Ūdens apsaimniekošanas plānošana dzīves ciklā

Regulatoriem būtu jāpieprasa, lai operatori pirms urbšanas atļauju apstiprināšanas iesniegtu visaptverošus ūdens apsaimniekošanas plānus, kuros būtu jāietver viss ūdens dzīves cikls: ieguve (daudzums un avota veids), izmantošana (ķīmiskās piedevas), apsaimniekošana (pārstrādes plāni) un apglabāšana (iesūknēšanas aku jauda vai attīrīšanas iespējas), kas pārsniedz fragmentāro atļauju, līdz visaptverošam ūdens izmantošanas ietekmes novērtējumam.

Adaptīvā vadība un pastāvīga uzraudzība

Regulējumam ir jābūt piemērotam jaunai zinātniskai informācijai un jauniem riskiem.Iniciētā seismiskā pieredze ir adaptīvās pārvaldības mācību grāmata. Tā kā monitoringa tehnoloģija uzlabojas (piemēram, reāllaika ķīmiskie sensori, zemūdens un uzglabāšanas tvertņu satelītnovērošana), jāizstrādā noteikumi, lai iekļautu šos jaunos instrumentus. Būtiski ir pieprasīt bāzes ūdens kvalitātes testēšanu un nepārtrauktu uzraudzību urbšanas vietu tuvumā.

Pārredzamības un publiskās piekļuves datiem uzlabošana

Lai nodrošinātu, ka dati par ūdens izmantošanu, notekūdeņu novadīšanas daudzumu un ķīmisko vielu atklāšanu tiek paziņoti standartizētā, mašīnlasāmā formātā un darīti pieejami tiešsaistē gandrīz reālā laikā, ir ļoti svarīgi arī rūpniecības datu neatkarīga zinātniska pārskatīšana.

Enerģētikas un ūdens politikas integrēšana

Vēsturiski enerģētikas politika un ūdens politika ir attīstīta izolēti. Ūdens enerģijas saiknei ir nepieciešama integrētāka pieeja.Tas nozīmē, ka enerģētikas attīstības plāniem ir skaidri jāatskaitās par ūdens pieejamību un ilgtspējību.

Ūdens izmantošanas regulēšana hidropārslodzē ir sarežģīts, arvien aktuālāks uzdevums, kam ir nepieciešams līdzsvarot energoapgādes drošību, ekonomisko attīstību un vides pārvaldību ar nepieciešamību pēc tīra, bagātīga ūdens. Lai gan joprojām pastāv būtiski šķēršļi, ir nepieciešama un sasniedzama stabilas, zinātniski pamatotas un pārredzamas reglamentējošās sistēmas izveide.