Skiffergas Teknik och Miljö Anna Nordling, ELMA

Transkript

1 Skiffergas Teknik och Miljö Anna Nordling, ELMA 1

2 Rapport (uppdaterad) På uppdrag av Energigas Sverige och Svensk Energi En uppdatering av Skiffergas i Världen dagens spridning och framtida potential

3 Skiffergasens utveckling talet, talet 2000-talet, Första skiffergasbrunnarna i Fredonia, New York Utvinning ur grunda lågtrycksfyndigheter Hydraulisk sprickbildning används för första gången Ny teknik för hydraulisk sprickbildning och horisontalborrning Bcm Under 2012 importerades mindre än 7 % av naturgasen som användes i landet. Produktion av skiffergas i USA Källa: U.S. Energy Information Administration, Annual Energy Outlook,

4 Skiffergas i världen TRR = Technical Recoverable Resources Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

5 Skiffergasens utveckling- Europa Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

6 Förekomst av skiffergas Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

7 För-prospektering& prospektering Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

8 Geologisk karaktär- gaskvalitet Geologisk tidsperiod Totalt organiskt kol Organiskt material bidrar med kol, syre, och väte för att bilda gas och olja Hög halt organisakt material kan potentiellt innebära stor mängd gas Bör ligga över 0,5% Termisk mognad Mått på hur långt metamorfosen av organisakt material gått -> hur mycket organiskt material har omvandlats till gas Mått på maximal temperatur som skiffern har utstått Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

9 Gasinnehåll- mängden gas Risked gas in-place (GIP) Free gas in-place Adsorbed gas in-place Sannolikhetsfaktor Riskfaktor TRR Kvantifiering - framtida gasproduktionen Multiplikation av GIP med shale gas recovery factor (skiffergasformationens troliga respons till hydraulisk sprickbildning) Free gas in-place Mängden kolväten som uppskattas återfinns fritt i en reservoar. Beräknas genom: - Formationens storlek - Porositeten - Mättnadsgrad kolväten Adsorbed gas inplace Mängden gas adsorberad på ytan av det organiska materialet i en skiffergasformation Sannolikhetsfaktor Sannolikheten att den aktuella skiffergasformationen producerar en gas med tillräckligt högt flöde Riskfaktor Risker som kan uppstå med området: - områdets strukturella komplexitet - låg termisk mognad - låg organisk tjocklek Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

10 Utvinning Källa: Källa: Källa: World Energy Outlook Källa: 10

11 Sprickbildning Källa: 11

12 Exploatering- utvinning Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

13 Exploatering- Utvinning Genom grundvattennivån Marcellus Shale Källa: World Energy Outlook, Nationalgeographic.com 13

14 Skiffergas livscykel Källa: Accenture

15 Morgondagens teknik Modellering Framtagande av bilder av berggrundens beteende under sprickbildningen och efter Idag finns 2D modelverktyg för att modellera sprickbildningen med dessa kan inte ge tillräcklig detaljnivå av beteendet/responsen. 3D-modeller krävs för att få tillräcklig nogrannhet Genom att ha ett 3D-verktyg kan vattenanvändning och trycksättningen optimeras och därigenom effektivisera sprickbildningsprocessen Detta kan också hjälpa till att minska densiteten av borrhål Källa: 15

16 Morgondagens teknik Lyssna på sprickbildningen En annan metod att kartlägga sprickbildningen är att lyssna när berggrunden spricker. Genom att kartlägga ljud som kommer av sprickbildningen kan också hjälpa till att visualisera sprickbildningen Källa: 16

17 Morgondagens teknik Vattenanvändning Utveckla alternative till den hydrauliska sprickbildningen Alternativ till att använda vatten Innovation med andra substanser än sand för att hålla sprickorna öppna. Substanser som är både lättare och starkare skulle kräva mindre vatten och andra tillsattser Utveckling av teknik för att återvinna tillbakaflödesvattnet från sprickbildningen. Idag återvinns 15-30% vid Barnett och 90% vid Marcellus 17

18 Miljöpåverkan Vattenanvändning Föroreningar till vatten Utsläpp till luft Påverkan på landskapet Jordbävningar 18

19 Miljöpåverkan Vattenanvändning Föroreningar till vatten Utsläpp till luft Påverkan på landskapet Jordbävningar - Borrning vatten för kylning - Mest vattenintensiva processen är hydraulisk sprickbildning - Genomsnittlig vattenförbrukning vid hydraulisk sprickbildning är m3 - Motsvarande staden New Yorks vattenförbrukning under 7 minuter - För brunn-borrning behövs mellan m3 19

20 Vattenanvändning 20

21 Vattenanvändning Källa: Accenture

22 Vattenanvändning Olika steg Källa: 22

23 Vattenanvändning Steg 1: Vattentillgång Stora volymer vatten måste tas från grundvatten och ytvatten (källa öppen till atmosfären, sjöar, reservoarer, floder, hav etc.) för att användas i den hydrauliska sprickbildningen Potentiell risk Förändrad tillgång Förändrad kvalitet Källa: 23

24 Vattenanvändning Steg 2: Kemikalisk mix När vattnet levererats till site kombineras vattnet med kemikalier och sand för att skapa den hydraulisk sprickbildningsvätskan Potentiell Risk Utsläpp till ytvatten och grundvatten genom spill eller läckor Källa: 24

25 Vattenanvändning Steg 3: Hydraulisk sprickbildning Vatten injiceras under högt tryck I borrhålet och skapar sprickor I den geologiska formationen som I sin tur frigör olja och gas som färdas genom borrhålet och samlas upp vid ytan Potentiell Risk Läckage av hydrauliska sprickbildningsvätska till grundvatten på grund av dålig isolering av borrhålet Movement into drinking water aquifers of natural substances found underground, such as metals or radioactive materials, which are mobilized during hydraulic fracturing activities Källa: 25

26 Vattenanvändning Steg 4: Tillbakaflöde av vatten När trycket på borrhålet lättar kommer den hydrauliska sprickbildningsvätskan tillsammans med gasen att flöda tillbaka genom borrhålet Denna vätska som kommer tillbaka måste förvaras på site, typiskt i tankar innan den behandlas, renas, återvinns etc. Potentiell risk Spill eller läckage från förvaring på site Källa: 26

27 Vattenanvändning Steg 5: Behandling och hantering av avfallsvatten Avfallsvattnet behandlas till exempel på något av följande sätt: underjordisk injektion, behandling och sedan tillbakaförsel till ytvattendrag, återvinning (med eller utan rening) för användning i framtida hydraulisk sprickbildning Potentiell risk Förorening når dricksvatten på grund av ytvattenläckage eller dålig behandling av avfallsvatten Biprodukter bildas i dricksvattenreningen genom reaktion mellan hydrauliska sprickbildnings föroreningar och desinfektering Källa: 27

28 Vattenförorening Källa: Accenture

30 Vattenanvändning Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

31 Vattenanvändning Produkt Ändamål Resultat i borrhål Andra vanliga användningsområden Vatten Expandera sprickorna och leverera sand En del stannar i formationen medan återstående returneras tillsammans med naturligt vatten i formationen som producerat vatten. Sand Lägga sig i sprickorna Stannar i formationen, inbäddad i sprickorna. Medför att dessa förblir öppna och släpper ut gas Filtrering av dricksvatten, leksand, cement, byggmaterial. Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

32 Vattenanvändning Produkt Ändamål Resultat i borrhål Andra vanliga användningsområden Acid (Syra) Hjälper lösa upp mineraler och inleda sprickbildningen Reagerar med mineraler i formationen och skapar salter, vatten och koldioxid (neutraliserad). Rengöringskemikalie för swimmingpool. Corrosion Inhibitor Iron Control Anti- Bacterial Agent Scale Inhibitor Clay Stabiliser Förhindra korrosion i rörverk Förhindra bottenfällning av metall i rörverk Avlägsna bakterier i vattnet som producerar nedbrytande biprodukter Förhindra avskalat avfall i bottenhål och hos utrustning vid ytan Förhindra formationens lera från att svälla Fäster vid metallytor nedrörs. Resterande oanvänd produkt bryts ned av mikroorganismer eller returneras i producerat vatten. Reagerar med mineraler i formationen och bildar enkla salter, koldioxid och vatten som alla returneras med producerat vatten. Reagerar med mikroorganismer som kan existera i behandlingsvätskan och formationen. Dessa mikroorganismer produkten med lite restprodukt återförd med producerat vatten. Fäster vid formationen nere i borrhålet. Mestadels av produkten återförs med producerat vatten medan resterande konsumeras av nedbrytande mikroorganismer. Reagerar med lera i formationen i ett natriumkalium-jonutbyte. Reaktionen medför natriumklorid (bordssalt) som returneras med producerat vatten. Läkemedel, akrylfibrer och plaster. Tillsats i mat och dryck, t.ex. citronjuice. Desinfektionsmedel, steriliserare för medicinska och tandläkarverktyg. Hushållsrengöring, avfrostning, färg, tätningsämnen. Substitute till lågnatrium-bordssalt, mediciner, intravenösa vätskor. Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

33 Vattenanvändning Friction reducer Surfacant Gelling Agent Breaker Crosslinker ph Adjusting Agent Smörjer vattnet för att minska friktion Ökar viskositeten hos använt vatten Förtjocka vattnet för att lösa upp sanden Tillåter en försenad nedbrytning av gelen Upprätthålla vätskans viskositet trots temperaturökning Upprätthålla effektiviteten hos andra komponenter som t.ex. Crosslinkers producerat vatten. Förblir i formationen i vilken temperatur och produkten breaker bryter ned den och konsumeras sedan av befintliga mikroorganismer. En liten andel återförs med producerat vatten. Generellt återförs produkten med producerat vatten. I vissa formationer tas den upp av gasströmmen och returneras via producerad gas. Kombineras med breaker i formationen och förenklar kraftigt vätskans förmåga att flöda i borrhålet och returneras med producerat vatten. Reagerar med crosslinker och gel nere i formationen och förenklar vätskans resa i borrhålet. Reaktionen producerar ammoniak och sulfat-salter som returneras med producerat vatten. Kombineras med breaker i formationen och skapar salter som returneras med producerat vatten. Reagerar med syrliga agenter i behandlingsvätskan för att upprätthålla ett neutralt ph. Reaktionen medför mineralsalter, vatten och koldioxid som returneras med producerat vatten. vätskor. Kosmetika innefattande hår-, smink-, nageloch hudprodukter. Glasrengörare, ytrengörare, antiperspirant, deodorant, hårfärg. Kosmetika, bakade varor, glass, tandkräm, såser och salladsdressing. Hårfärg, desinfektionsmedel, tillverkning av hushållsplast. Tvättmedel, handtvål, kosmetika. Tvättmedel, tvål, mjuka upp vatten, diskmedel. Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

34 Barnett Shale 34

35 Borrningsdjup / grundvattendjup 35

37 Utsläpp av växthusgaser Källa: Skiffergas i världen, dagens spridning och framtida potential, uppdaterad

38 Utsläpp till luft Ökad lastbilstrafik Enligt National Park Service report kan ett genomsnittligt borrhål kräva 320 lastbilsleveranser per dag av vatten, kemikalier, sand och annan utrustning Dieseldrivna pumpar Fackling eller ventilering av gas Minska trycket Icke plannerade läckage på grund av trasig utrustning etc. Förvaring av fracturing fluid och använt vatten - förångning 38

40 Påverkan på landskapet Källa: World Energy Outlook 40

41 Tack! Frågor? Källa: Accenture