У Західному Техасі вода дефіцитна для гідророзриву, дорога для вторинної переробки, дешева для свердловин для утилізації, і вона спричиняє землетруси рівня M5.

Пермські нафтові насосні домкрати в окрузі Едді, Нью-Мексико.

AFP через Getty Images

Пермський басейн Західного Техасу та Нью-Мексико здебільшого є пустелею. Пустелю називають Чіуауа, але це не сира пустеля, як Сахара, а пустеля, через яку випадає в середньому 10 дюймів опадів на рік. Рідкісні чагарникові чагарники, як-от креозот і мескіт, і кілька великих дерев, як-от ватник, що ростуть уздовж русла струмків, що несуть воду. Води в пермі мало. Але не масло!

Пермський басейн є основним басейном США для видобутку нафти та газу. Він виробляє понад 5,5 млн барелів нафти на день, що становить велику частину загального видобутку в США, що наближається до 12 млн барелів нафти. Успіх там дозволив Техасу залишатися штатом США №1 за видобутком сирої нафти, а минулого року підняв Нью-Мексико на №2.

Для фрекінгу бракує води.

Фракінг є ключем до успіху в Пермському басейні, де сланцева технологія починається з горизонтальної свердловини довжиною 1-2 милі, і вздовж свердловини виконується приблизно 40 окремих процедур гідророзриву. Загальна кількість використаної води становить 20 мільйонів галонів, що заповнило б футбольний стадіон на висоту 40 футів над газоном. Для використання у фрекінгу прісна вода повинна надходити з міст, або водоносних горизонтів, або шляхом переробки видобутої води.

З тих пір, як приблизно 30 років тому на південному заході США вразила масштабна посуха, прісна вода більше недешева. І якщо вода з гідророзриву конкурує з водою з водоносного шару, яку закачують тваринники, це означає проблеми.

Дорого переробляти.

Вода видобувається зі свердловини разом із нафтою та газом. Він занадто солоний для використання, але його можна очистити. Скільки вироблено води? Зазвичай 1-5 барелів на кожен барель нафти. Пермський басейн виробляє 5 млн барелів води на день, що означає 5–25 млн барелів води на день. Такі величезні обсяги виробленої води потрібно якимось чином утилізувати або переробити.

Сланці Marcellus, королева газових сланців, мають дуже мало свердловин для утилізації згідно з указом уряду штату. Вироблена вода переробляється або також може бути транспортована вантажівками до Огайо, де її зливають у сміттєві колодязі.

Повторне використання видобутої води зросло в Пермі за останні кілька років. Це включає в себе очищення на місці та переробку брудної води для використання її під час наступної роботи з гідророзриву. Або відправлення брудної води на промислове очищення, наприклад, на опріснювальний завод.

З 2015 року працювало понад 100 невеликих заводів з переробки води, а до 2022 року було заплановано ввести в експлуатацію кілька великих заводів з переробки води.

Хоча методи очищення/переробки є дорожчими, вони набирають обертів, оскільки нафтогазові компанії відчувають тиск, щоб вирішити проблему, яка спричинила два землетруси М5 (магнітуда 5), які сталися з інтервалом у один місяць наприкінці 2022 року. Це не добре для іміджу галузі, навіть якщо землетруси завдали незначної шкоди майну.

Вода для водовідвідних колодязів дешева.

У 2022 році об’єднані суббасейни Мідленд і Делавер пермського періоду видобули 7 мільярдів барелів, що становить 19 млн барелів на добу. Велика частина цього була закачана через свердловини для утилізації в глибокі геологічні шари. Цей величезний об’єм води був набагато більшим, ніж той, який виробила Оклахома за 2015 рік, коли в цьому штаті було зафіксовано 890 землетрусів з М>3.

Дивлячись на округ Калберсон, де сталася більшість останніх землетрусів (див. рисунок 1), обсяг закачуваного газу у 2020 році становив майже 0,7 млн барт води на добу.

Рисунок 1. Зони сейсмічного реагування в Калберсоні та Гардендейлі, які зафіксували землетруси М5 16 листопада … [+] та 16 грудня 2022 року.

USGS

Утилізація води викликає землетруси М5.

У Пермському басейні кількість землетрусів зросла пропорційно до обсягів води, закачуваної у водозбірні свердловини. Кореляція сильна, як це було в Оклахомі.

З’явилися попередження про те, що Пермський басейн може слідувати за траєкторією землетрусу в Оклахомі, що призвело до землетрусу силою 5,9 М, найбільшого за всю історію Оклахоми, навіть після того, як регулятори визнали проблему та зменшили закачування у свердловини для утилізації. Такі затримки становили 6-12 місяців.

Отже, що сталося в Пермі? Залізнична комісія Техасу (RRC) швидко відреагувала після того, як 16 листопада 2022 року в окрузі Калберсон стався землетрус силою 5,4 М (Малюнок 1).

З початку 2022 року обсяги закачування в район Калберсона потрібно було скоротити приблизно на 70%, і це мало бути завершено до середини 2023 року. На цій ділянці є 78 діючих свердловин. 19 із них — це глибокі свердловини, які експлуатуються Chevron і Coterra. Нові обмеження закачування повинні були становити 745 000 барелів на добу в 10 свердловинах Chevron і 615 000 барелів на добу в 9 свердловинах Coterra.

Основним питанням RRC було те, як RRC відреагує, якщо в цьому районі станеться ще один землетрус М5. Якщо в районі Калберсона станеться інший землетрус магнітудою 4,5 або більший, глибокі свердловини поблизу джерела землетрусу будуть закриті на два роки. Це означало б знайти альтернативи утилізації виробленої води: або транспортувати воду до свердловин для утилізації в інших районах, або очищати/переробляти видобуту воду на місці.

Однак це було б лише м’яким ляпасом і майже не торкнулося б величезних прибутків, отриманих від Пермського басейну.

Лише через місяць стався ще один землетрус М5.

Ще один потужний землетрус, M5.3, стався всього через місяць, 16 грудня 2022 року. Здавалося, це повторило схему Оклахоми, але з важливою відмінністю. Другий землетрус М5 стався зовсім в іншому районі – приблизно в 15 милях на захід від Мідленда, штат Техас (рис. 1).

За даними Геологічної служби США, землетрус був широкомасштабним, його відчули люди від Амарілло й Абіліна в Техасі до Карлсбада, Нью-Мексико.

Щоб зрозуміти це, RCC визначила підвищену сейсмічну активність у певних областях, які називаються SRA (зони сейсмічного реагування). За словами Р. Дж. ДеСільви, директора відділу комунікацій залізничної комісії Техасу, метою є «вирішити питання та зменшити сейсмічність і захистити мешканців і навколишнє середовище в різних частинах Західного Техасу». Кожен SRA адаптований до відповідних регіонів».

Північний Калберсон-Рівз SRA — це місце, де 16 листопада 2022 року стався перший землетрус М5.

Другий землетрус М5, який стався поблизу Мідленда 16 грудня 2022 року, знаходиться в окремій SRA під назвою Gardendale SRA. Усі глибокі нагнітальні свердловини були призупинені в Gardendale SRA, сказав ДеСільва.

Найпростішим поясненням двох землетрусів М5 є те, що вони перекривають дві окремі системи розломів у гранітному фундаменті нижче. ДеСільва каже, що ці розломи, розташовані в фундаменті, простягаються вгору в осадову секцію, де розташовані глибокі свердловини. І ось як тиск води з утилізаційних свердловин потрапляє в розломи фундаменту, які є критично напруженими та схильними до зміщення та спричинення землетрусів.

Контроль водовідливних свердловин у SRA.

Загалом RRC у 2019 році прийняв інструкції щодо експлуатації свердловин для утилізації в сейсмоактивних районах, які включають обмеження обсягу та тиску та врахування місцевих геологічних умов. Зараз RRC дотримується цих вказівок.

Gardendale SRA: глибокі свердловини для утилізації зазвичай означають нижчу частину пласта Строун, яка лежить під пластом Wolfcamp, який має найглибші інтервали видобутку нафти. Усі свердловини глибокого захоронення були призупинені в Gardendale SRA.

Northern Culberson-Reeves SRA: Глибокі свердловини для утилізації, як правило, означають, що вони розташовані нижче основи формації Wolfcamp, знову ж таки найглибшої продуктивної формації. За словами ДеСільви, дві глибокі свердловини в SRA вже були призупинені в березні 2022 року після землетрусу магнітудою 4,5.

Крім того, після землетрусу 16 листопада 2022 року загальні вказівки було розширено, щоб включити наступне: «Якщо майбутня подія 4,5 млн+ станеться в межах 9 км (приблизно 5 миль), визначених 9 грудня 2022 року, глибокі свердловини в межах 9 км буде закрито на 24 місяці з дати події». Отже, не всі свердловини в межах SRA будуть призупинені, а лише свердловини в радіусі 9 км.