В Западном Техасе недостаточно воды для гидроразрыва пласта, она дорога для переработки, дешева для сбросных колодцев и вызывает землетрясения магнитудой 5.
Пермские нефтяные насосные станции в округе Эдди, штат Нью-Мексико.
AFP через Getty Images
Пермский бассейн Западного Техаса и Нью-Мексико по большей части представляет собой пустыню. Пустыня называется Чихуахуа, но это не сырая пустыня, как Сахара, а пустыня из-за среднегодового количества осадков 10 дюймов. Редкие, низкорослые кусты, такие как креозот и мескит, и несколько больших деревьев, таких как тополь, которые растут вдоль русел ручьев, несущих воду. Воды в Перми мало. Но не масло!
Пермский бассейн является основным в США по добыче нефти и газа. Он производит более 5,5 млн баррелей в сутки (миллионов баррелей нефти в сутки), что составляет большую часть общего объема добычи в США, приближающегося к 12 млн баррелей в сутки. Успех позволил Техасу остаться штатом № 1 в США по добыче сырой нефти, а в прошлом году Нью-Мексико выдвинулся на второе место.
Воды для гидроразрыва не хватает.
Фрекинг является ключом к успеху в пермском бассейне, где сланцевая технология начинается с горизонтальной скважины длиной 1-2 мили и закачивает около 40 отдельных операций гидроразрыва вдоль скважины. Общее количество использованной воды составляет 20 миллионов галлонов, что заполнило бы футбольный стадион на высоте 40 футов над травой. Для использования в гидроразрыве пресная вода должна поступать из городов или водоносных горизонтов или путем повторного использования пластовой воды.
Поскольку около 30 лет назад на юго-запад США обрушилась повсеместная засуха, пресная вода перестала быть дешевой. И если вода из гидроразрыва конкурирует с водой из водоносного горизонта, накачиваемой владельцами ранчо, это чревато проблемами.
Дорого в переработке.
Вода добывается вверх по скважине вместе с нефтью и газом. Он слишком соленый для использования, но его можно очистить. Сколько добываемой воды? Обычно от 1 до 5 баррелей на каждый баррель нефти. Пермский бассейн производит 5 млн баррелей в сутки, что соответствует 5–25 млн баррелей в сутки (миллионов баррелей воды в сутки). Такие огромные объемы пластовой воды должны быть каким-то образом утилизированы или переработаны.
Сланец Марцеллус, королева газовых сланцев, имеет очень мало скважин для утилизации по указу правительства штата. Добываемая вода перерабатывается или может быть доставлена грузовиками в Огайо, где ее сливают в колодцы для утилизации.
За последние несколько лет в пермском периоде увеличилось повторное использование пластовых вод. Это включает в себя очистку на месте и переработку грязной воды, чтобы использовать ее для следующего гидроразрыва пласта. Или отправить грязную воду на коммерческую очистку, например, на опреснительную установку.
С 2015 года используется более 100 небольших установок по переработке воды, а к 2022 году планируется ввести в эксплуатацию несколько более крупных установок по переработке воды.
Хотя методы очистки/переработки более дорогие, они набирают обороты, поскольку нефтегазовые компании ощущают необходимость решить проблему, вызвавшую два землетрясения силой 5 баллов, которые произошли с интервалом в один месяц в конце 2022 года. хорошо для имиджа отрасли, даже если землетрясения нанесли ограниченный материальный ущерб.
Вода в колодцах дешевая.
В 2022 году объединенные суббассейны Мидленда и Делавэра Перми произвели 7 миллиардов баррелей, что составляет 19 миллионов баррелей в сутки. Большая часть этого объема была закачана через скважины для захоронения в глубокие геологические пласты. Этот огромный объем воды был намного больше, чем Оклахома произвела в 2015 году, когда в этом штате было зарегистрировано 890 землетрясений с M > 3.
Глядя на округ Калберсон, где произошло большинство недавних землетрясений (см. Рисунок 1), объемы закачки в 2020 г. составили почти 0,7 млн баррелей в сутки.
Рис. 1. Зоны сейсмического реагирования Калберсон и Гардендейл, в которых были зарегистрированы землетрясения магнитудой 5 16 ноября … [+] и 16 декабря 2022 г.
Геологическая служба США
Сбрасываемая вода вызывает землетрясения магнитудой 5.
В пермском бассейне количество землетрясений увеличилось пропорционально объему воды, закачиваемой в колодцы для сброса. Корреляция сильная, как это было в Оклахоме.
Появились предупреждения о том, что Пермский бассейн может следовать траектории землетрясения в Оклахоме, которое привело к землетрясению силой 5,9 балла, крупнейшему за всю историю Оклахомы, даже после того, как регулирующие органы признали проблему и сократили закачки в колодцы для захоронения. Такие задержки попадали в диапазон 6-12 месяцев.
Так что же произошло в Перми? Железнодорожная комиссия Техаса (RRC) отреагировала быстро после землетрясения силой 5,4 балла в округе Калберсон 16 ноября 2022 года (рис. 1).
Объемы закачки в районе Калберсона должны были быть сокращены примерно на 70% с начала 2022 года, и это должно было быть завершено к середине 2023 года. На этом участке имеется 78 действующих очистных скважин. 19 из них являются глубокими скважинами, эксплуатируемыми Chevron и Coterra. Новые лимиты закачки должны были составлять 745 000 баррелей в сутки для 10 скважин Chevron и 615 000 баррелей в сутки для 9 скважин Coterra.
Решающим аргументом RRC было то, как RRC отреагирует, если в этом районе произойдет еще одно землетрясение магнитудой 5. Если в районе Калберсона произойдет еще одно землетрясение магнитудой 4,5 или более, скважины для захоронения отходов вблизи источника землетрясения будут закрыты на два года. Это означало бы поиск альтернатив утилизации пластовой воды: либо транспортировать воду в колодцы для утилизации в других районах, либо очищать/перерабатывать пластовую воду на месте.
Однако это будет всего лишь легкая пощечина, и она едва ли коснется огромных прибылей, получаемых из Пермского бассейна.
Еще одно землетрясение магнитудой 5 произошло всего через месяц.
Еще одно сильное землетрясение, магнитуда 5,3, действительно произошло всего через месяц, 16 декабря 2022 года. Похоже, оно повторяло модель Оклахомы, но с важным отличием. Второе землетрясение магнитудой 5 произошло совсем в другом районе — примерно в 15 милях к западу от Мидленда, штат Техас (рис. 1).
По данным Геологической службы США, землетрясение было широкомасштабным и ощущалось людьми от Амарилло и Абилина в Техасе до Карлсбада, штат Нью-Мексико, на западе.
Чтобы понять это, RCC определила повышенную сейсмическую активность в определенных областях, называемых SRA (зонами сейсмического реагирования). По словам Р. Дж. ДеСильвы, директора отдела коммуникаций Железнодорожной комиссии Техаса, цель состоит в том, чтобы «устранить и снизить сейсмичность, а также защитить жителей и окружающую среду в различных частях Западного Техаса. Каждый SRA адаптирован для соответствующих регионов».
Северный Калберсон-Ривз SRA — это место, где 16 ноября 2022 года произошло первое землетрясение магнитудой 5.
Второе землетрясение магнитудой 5, произошедшее недалеко от Мидленда 16 декабря 2022 года, относится к отдельному SRA, называемому SRA Gardendale. По словам ДеСильвы, все глубокие нагнетательные скважины в SRA Гардендейл были приостановлены.
Самое простое объяснение двух землетрясений магнитудой 5 заключается в том, что они перекрывают две отдельные системы разломов в гранитном фундаменте ниже. ДеСильва говорит, что эти разломы в фундаменте простираются до осадочной части, где расположены глубокие скважины для захоронения. Вот так давление воды из колодцев попадает в разломы фундамента, которые находятся под критическим напряжением и склонны к смещению и возникновению землетрясений.
Контроль забойных колодцев в СРО.
В целом, RRC в 2019 году принял руководство по эксплуатации скважин для захоронения в сейсмоактивных районах, которое включает ограничения по объему и давлению, а также учет местных геологических условий. В настоящее время RRC следует этим рекомендациям.
Gardendale SRA: Глубокие скважины для захоронения обычно означают ниже кровли формации Strawn, которая находится под формацией Wolfcamp, которая имеет самые глубокие интервалы добычи нефти. Все скважины глубокого захоронения в SRA Гардендейл были приостановлены.
Северный Калберсон-Ривз SRA: Глубокие скважины для захоронения обычно означают ниже основания формации Вольфкамп, опять же, самой глубокой продуктивной формации. По словам ДеСильвы, две глубокие скважины в SRA уже были приостановлены в марте 2022 года после землетрясения силой 4,5 балла.
Кроме того, после землетрясения 16 ноября 2022 г. общее руководство было специально расширено, чтобы включить следующее: «Если в будущем событие силой 4,5 млн. км граница будет закрыта на 24 месяца с даты события». Таким образом, не все скважины в пределах SRA будут приостановлены, а только скважины в радиусе 9 км.
