Hogy a francba csinálják? Hidraulikus repesztés 101

Nemrég New Yorkban tüntetők vonultak ki a Rockaways-i sétányra, hogy hangot adjanak a Rockaway Lateral Project ellen, amelynek célja, hogy a New York-i Jacob Riis és Fort Tilden strandok alatt csővezetéket telepítsenek a két meglévő földgázelosztó rendszer összekötésére. A Williams Partners L.P. által ellenőrzött csővezeték lehetővé tenné, hogy a pennsylvaniai Marcellus palából kitermelt földgáz a brooklyni Floyd Bennett Fieldnél lévő új mérő- és szabályozóállomáshoz, majd a Flatbush Avenue-n futó jelenlegi elosztóvezetékekhez áramoljon. Egyre több a bizonyíték a szabályozatlan fracking-eljárások által okozott környezeti károkra, miközben az Egyesült Államok igyekszik csökkenteni a kőolaj- és szénfüggőségét. A fracking a kisebbik rossz? Vagy lehet?

Bár az eljárás már körülbelül 60 éve létezik, a hidraulikus repesztés az utóbbi időben két fő okból vált az ipar kedvenceivé. Először is, a fracking segítségével kőolaj és földgáz nyerhető ki olyan kőzetformációkból, amelyek egyébként hozzáférhetetlenek lennének. Másodszor, a vízszintes fúrással kombinálva egyetlen fúrótoronnyal több kőolajat és földgázt lehet kinyerni, mint korábban lehetséges volt. Napjainkban egyfajta “fracking reneszánszát” éljük; csak 2011-ben körülbelül 27 000 új frackingkutat fúrtak az Egyesült Államokban. De mi is történik valójában a hidraulikus repesztés során?

A kőzetek

A kőolaj és a földgáz mélyen a földfelszín alatt található homokkő és pala kőzetformációkban rejlik. Évmilliárdokkal ezelőtt, amikor ezek a kőzetek az üledékképződés során kialakultak, az ásványokkal együtt olyan organizmusok is csapdába estek, mint a plankton és az algák. Ezeknek a mikroorganizmusoknak a teste szerves, szénalapú anyagokat tartalmazó zsebet alkotott. Ahogy a kőzet öregedett és egyre mélyebbre hatolt a földbe, a hő és a nyomás lassan szénhidrogénekké alakította ezeket az organizmusokat, és így olyan fosszilis tüzelőanyagok jöttek létre, mint az olaj, a szén és a földgáz (vagy metán). Amikor újonnan keletkezik, a metán visszavándorol a felszín felé a forráskőzetből a tároló kőzetbe, jellemzően homokkőbe vagy palába, ahol csapdába esik.

A homokkő, amelyet gyakran fúrnak hagyományos olajért, meglehetősen porózus, és úgy tartja meg az olajat, mint a szivacs a vizet. Fúráskor a homokkő elég porózus ahhoz, hogy a kútfúrás és a kőzet közötti nyomáskülönbség (az olaj ismét felfelé akar mozogni, de csapdába esik) és a kőzetszemcsék közötti nagy rések lehetővé teszik, hogy az olaj kifolyjon a kőzetből a felszínre. A pala ezzel szemben sokkal tömörebb, és nem lehet ugyanígy megcsapolni. Ehelyett fúrásra van szükség.

A fúrás

Amint egy palakőzetet megcéloznak, az energiavállalat fúrótornyot, vagy otthoni bázist állít fel a fúráshoz. Az első lépés az, hogy (egy általában 18-20 hüvelyk átmérőjű fúrófejjel) függőlegesen lefelé fúrnak a fiatalabb kőzetrétegek mellett, amelyek esetleg vízkészletet vesznek körül, vagy fiatalabb típusú gázokat tartalmaznak. Amikor a lyuk körülbelül 1000 láb mélyen van, a lyuknál vékonyabb acélburkolatot helyeznek be. Ezután cementet pumpálnak a burkolatba, majd nagynyomású levegőt, amely a cementet a fúrólyuk aljára és felfelé nyomja az acélburkolat és a környező kőzet közötti résbe vagy húrba. Ez lesz a függőleges kútfúrás. A folyamatot addig ismétlik, amíg a fúrólyuk elég mély nem lesz ahhoz, hogy elérje a palát, ami akár 10 000 láb mélyen is lehet a felszín alatt, de általában 7 000-8 000 láb körül ér véget.

A vízszintes fúrófejek feltalálása lehetővé teszi, hogy a kútfúrás irányt változtasson, amint elérte a célmélységet. Egyetlen fúrótoronyból tehát az energiavállalatok képesek több függőleges kútfúrást fúrni egymástól öt lábnyi távolságon belül, amelyek a fúrótoronytól nagyon széles, néha kilométeres körzetet képesek elérni, így nincs szükség több fúrótorony felállítására szerte a tájban. A következő lépés az, hogy kis robbanóanyagokat vagy perforációs pisztolyt küldenek le a vízszintes kútfúrás célzott szakaszára, hogy lyukakat üssön az acélburkolaton és a cementen keresztül. Miután a lyukak elkészültek, 3-5 millió gallonnyi, homok és vegyszerek keverékét tartalmazó vizet szivattyúznak rendkívül nagy nyomáson a kútfúrásba. Ez a fúrófolyadék kirobban a lyukakból, szétporlasztja a palakőzetet, és többszörös repedéseket vagy hasadékokat hoz létre a formációban. (A FracFocus, egy nonprofit weboldal, listát vezet a fracking során országszerte használt vegyi anyagokról, de a közzététel nem jogszabályilag kötelező, és a felsorolt vállalatok önkéntesen nyújtják be a frackingoldat “összetevőit”). A frackingfolyadék homokja és vegyszerei beosonnak a kőzetben keletkezett repedésekbe, és nyitva tartják azokat, lehetővé téve, hogy a csapdába esett földgáz visszaáramoljon a vízszintes kútfúrásba. A kőzetet akár néhány apró homokszemcse is nyitva tarthatja.

Mivel a gáz könnyebb, mint a frackingoldat, a felszínre emelkedik, és csővezetékekbe kerül, amelyek vagy egy gázkezelő üzembe, vagy egy leválasztó létesítménybe, vagy tárolóba viszik. A frackingfolyadék körülbelül 10-30 százaléka (amit ma flowbacknek neveznek) visszakerül a kúton keresztül. Ideális esetben a következő munka során újrahasznosítják, mivel az oldatban lévő vegyi anyagok és homok miatt másra már nemigen használható. Ha nem kerül újrahasznosításra, a visszaáramló folyadékot egy mélyen a földben lévő lerakó kútban helyezik el. A kútban maradó vizet a repedezett kőzet felszívja.

A kockázatok

A repedéskitermelésben rejlik a lehetőség, hogy olcsóbb és tisztább energiaalternatívát nyújtson a szénnel és a kőolajjal szemben, valamint hogy hatalmas profitot termeljen az energiavállalatoknak. De a kockázatok is nagyok: A metán sokkal pusztítóbb üvegházhatású gáz, mint a szén-dioxid, így a szivárgás alááshatja a szén-dioxid-kibocsátás visszaszorítására irányuló erőfeszítéseket. A vízkészleteket már most is szennyezi a frackingfolyadék, és a környezetre és a közegészségügyre gyakorolt hatásai még mindig nagyrészt ismeretlenek. A folyamatban lévő kutatások a fracking és a földrengések közötti lehetséges összefüggéseket is vizsgálják.

A kőolajfüggőségünk csökkentésének ismert előnyei és a fracking nagyrészt ismeretlen költségei és kockázatai közötti egyensúlyozás kényes út. Fred Krupp, a Környezetvédelmi Alap elnöke a Foreign Affairs magazinnak adott interjújában “ambiciózus pragmatizmusra” szólított fel a frackinggel kapcsolatban: “A való világban élünk, és az olyan dolgok, mint a fracking és az amerikai földgázforrások kiaknázása meg fognak történni. Tehát maximalizáljuk a szénerőművek földgázra való átállásából származó előnyöket, miközben gázt adunk a szélenergia és a napenergia bevezetésének felgyorsítására.”