Hur i helvete gör de det? Hydraulic Fracturing 101

När nyligen demonstrerade man i New York City på strandpromenaden i Rockaways för att uttrycka sitt motstånd mot Rockaway Lateral Project, som syftar till att installera en rörledning under New York Citys Jacob Riis- och Fort Tilden-stränder för att koppla ihop två befintliga distributionssystem för naturgas. Rörledningen, som kontrolleras av Williams Partners L.P., kommer att göra det möjligt för frackad naturgas från Marcellus Shale i Pennsylvania att strömma till en ny mät- och regleringsstation vid Floyd Bennett Field i Brooklyn och sedan till de nuvarande distributionsledningarna som löper uppför Flatbush Avenue. Bevisen för miljöskador som orsakas av oreglerade frackingförfaranden ökar samtidigt som USA strävar efter att minska sitt beroende av olja och kol. Är fracking det minsta av två onda ting? Eller skulle det kunna vara det?

Trots att processen har funnits i ungefär 60 år har hydraulisk spräckning nyligen blivit industrins älskling av två huvudskäl. För det första kan man genom fracking utvinna olja och naturgas ur bergsformationer som normalt sett skulle vara otillgängliga. För det andra kan man i kombination med horisontell borrning utvinna mer olja och gas från en enda borrplats än vad som tidigare varit möjligt. I dag lever vi i en slags ”frackingrenässans”; bara under 2011 borrades cirka 27 000 nya frackingbrunnar i USA. Men vad händer egentligen vid hydraulisk spräckning?

Rocken

Oil och naturgas finns i sandstens- och skifferformationer djupt under jordytan. För miljarder år sedan, när dessa bergarter bildades genom sedimentation, fastnade organismer som plankton och alger tillsammans med mineralerna. Dessa mikroorganismers kroppar bildade fickor av organiskt, kolbaserat material. När berget åldrades och trycktes djupare in i jorden omvandlades organismerna långsamt till kolväten genom värme och tryck, vilket gav upphov till fossila bränslen som olja, kol och naturgas (eller metan). När metanet är nybildat migrerar det tillbaka upp mot ytan från källberget till reservoarberget, vanligtvis sandsten eller skiffer, där det fastnar.

Sandsten, som ofta borras efter konventionell olja, är ganska porös och håller kvar olja på samma sätt som en svamp håller kvar vatten. När sandstenen borras är den tillräckligt porös för att tryckskillnaden mellan borrhålet och berget (återigen, oljan vill uppåt men är instängd) och de stora luckorna mellan kornen i berget gör att oljan kan strömma ut ur berget och upp till ytan. Skiffer däremot är mer tätt packad och kan inte tappas på samma sätt. I stället måste den frackas.

Borrningen

När en skifferformation väl är måltavla kommer ett energibolag att sätta upp en borrplatta, eller hemmabas, för borrning. Det första steget är att borra (med en borrkrona som vanligtvis har en diameter på 18-20 tum) vertikalt nedåt förbi yngre lager av bergarter som kan omge en vattentäkt eller innehålla yngre typer av gas. När hålet är cirka 1 000 fot djupt sätts ett stålhölje in som är tunnare än själva hålet. Därefter pumpas cement ner i höljet, följt av högtrycksluft som trycker cementet till botten av borrhålet och upp i spalten, eller strängarna, mellan stålhöljet och den omgivande berggrunden. Detta blir det vertikala borrhålet. Processen upprepas tills borrhålet är tillräckligt djupt för att nå skiffern, som kan vara så djupt som 10 000 fot under ytan, men som vanligtvis når sin kulmen runt 7 000-8 000 fot.

Uppfinningen av horisontella borrkronor gör det möjligt för borrhålet att ändra riktning när det har nått ett måldjup. Från en enda borrplatta kan energibolagen därför borra flera vertikala borrhål inom fem fot från varandra som kan nå en mycket stor radie, ibland flera kilometer, från borrplattan, vilket eliminerar behovet av att sätta upp flera borrplattor i ett landskap. Nästa steg är att skicka små sprängladdningar eller en perforeringspistol ner till den avsedda delen av det horisontella borrhålet för att slå hål genom stålhöljet och cementet. När hålen väl är gjorda pumpas mellan 3 och 5 miljoner liter vatten med en blandning av sand och kemikalier ned i borrhålet med extremt högt tryck. Denna frackningsvätska exploderar ut ur hålen, pulveriserar skifferberget och skapar flera sprickor eller klyftor i hela formationen. (FracFocus, en ideell webbplats, upprätthåller listor över kemikalier som används vid frackning i hela landet, men det finns inget lagstadgat krav på offentliggörande, och de företag som anges i listorna lämnar frivilligt in sina frackningslösningars ”ingredienser”). Sanden och kemikalierna i frackningsvätskan smyger sig in i de sprickor som skapats i berget och håller dem öppna, så att den instängda naturgasen kan strömma tillbaka in i det horisontella borrhålet. Klippan kan hållas öppen av bara några få små sandkorn.

Då gasen är lättare än frackningslösningen stiger den upp till toppen och leds in i rörledningar som för den antingen till ett gasreningsverk, en separeringsanläggning eller en lagringsanläggning. Ungefär 10 till 30 procent av frackningsvätskan (numera kallad flowback) går tillbaka upp genom brunnen. Helst återanvänds den i nästa jobb, eftersom kemikalierna och sanden i lösningen gör den oanvändbar för mycket annat. Om flödet inte återvinns, deponeras det i en brunn djupt nere i jorden. Det vatten som blir kvar i brunnen absorberas i den spruckna berggrunden.

Riskerna

Fracking har potential att erbjuda ett billigare och renare energialternativ till kol och olja, samt att skapa enorma vinster för energibolagen. Men riskerna är stora: Metan är en mycket mer förödande växthusgas än koldioxid, så läckor kan undergräva ansträngningarna att minska koldioxidutsläppen. Frackingvätska förorenar redan vattenresurserna, och dess effekter på miljön och folkhälsan är fortfarande till stor del okända. Pågående forskning undersöker också potentiella kopplingar mellan fracking och jordbävningar.

Avvägningen mellan de kända fördelarna med att minska vårt oljeberoende och de i stort sett okända kostnaderna och riskerna med fracking är en känslig väg att vandra. Fred Krupp, ordförande för Environmental Defense Fund, efterlyste ”ambitiös pragmatism” när det gäller fracking i en intervju med tidskriften Foreign Affairs: ”Vi lever i den verkliga världen och saker som fracking och exploatering av USA:s naturgasresurser kommer att ske. Så låt oss maximera den nytta vi får av att omvandla ett kolkraftverk till naturgas samtidigt som vi sätter gasen i botten för att påskynda införandet av vindkraft och solenergi.”