Khí đá phiến là gì?

NộI Dung

• Khí đá phiến là gì và tại sao nó quan trọng?
• Khoan ngang và bẻ gãy thủy lực
• Hoa Kỳ có nguồn tài nguyên khí đá phiến dồi dào
• Đủ cho 110 năm sử dụng
• Đá phiến "Chơi" là gì?
• Khoan ngang
• Gãy thủy lực
• Khí đá phiến so với khí thông thường
• Khí đốt tự nhiên: Nhiên liệu đốt sạch
• Mối quan tâm về môi trường

Bản đồ của khí đá phiến chính chơi ở 48 tiểu bang thấp hơn, bao gồm các lưu vực trầm tích chứa chúng. Nhấn vào đây để xem lớn hơn.

Khí đá phiến là gì và tại sao nó quan trọng?

Khí đá phiến dùng để chỉ khí tự nhiên bị giữ lại trong các thành tạo đá phiến. Đá phiến là đá trầm tích hạt mịn có thể là nguồn phong phú của dầu mỏ và khí đốt tự nhiên.

Khoan ngang và bẻ gãy thủy lực

Trong thập kỷ qua, sự kết hợp giữa khoan ngang và phá vỡ thủy lực đã cho phép tiếp cận với khối lượng lớn khí đá phiến mà trước đây không kinh tế để sản xuất. Việc sản xuất khí đốt tự nhiên từ các thành tạo đá phiến đã làm trẻ hóa ngành công nghiệp khí đốt tự nhiên tại Hoa Kỳ.

Video này cung cấp một cái nhìn tổng quan về khí đá phiến, bắt đầu từ giếng khí đầu tiên gần Fredonia, New York vào năm 1821 cho đến tháng 1 năm 2010 và các loại khí đá phiến chính đóng. Diễn giả là John Curtis, Giáo sư Địa hóa học và Giám đốc Cơ quan Khí đốt Tiềm năng tại Trường Mỏ Colorado.

Hoa Kỳ có nguồn tài nguyên khí đá phiến dồi dào

Trong số khí đốt tự nhiên được tiêu thụ ở Hoa Kỳ năm 2009, 87% được sản xuất trong nước; do đó, việc cung cấp khí đốt tự nhiên không phụ thuộc vào các nhà sản xuất nước ngoài cũng như việc cung cấp dầu thô và hệ thống phân phối ít bị gián đoạn. Sự sẵn có của một lượng lớn khí đá phiến sẽ tiếp tục cho phép Hoa Kỳ tiêu thụ một nguồn cung cấp khí đốt chủ yếu trong nước.

Theo Triển vọng năng lượng hàng năm của EIA 2011, Hoa Kỳ sở hữu 2.552 nghìn tỷ feet khối (Tcf) tài nguyên khí đốt tự nhiên tiềm năng. Khí tự nhiên từ tài nguyên đá phiến, được coi là không kinh tế chỉ vài năm trước, chiếm 827 Tcf của ước tính tài nguyên này, nhiều hơn gấp đôi so với ước tính được công bố năm ngoái.

Video này cung cấp một cái nhìn tổng quan về khí đá phiến, bắt đầu từ giếng khí đầu tiên gần Fredonia, New York vào năm 1821 cho đến tháng 1 năm 2010 và các loại khí đá phiến chính đóng. Diễn giả là John Curtis, Giáo sư Địa hóa học và Giám đốc Cơ quan Khí đốt Tiềm năng tại Trường Mỏ Colorado.

Đủ cho 110 năm sử dụng

Với tốc độ tiêu thụ năm 2009 của Hoa Kỳ (khoảng 22,8 Tcf mỗi năm), 2.552 Tcf khí đốt tự nhiên đủ để cung cấp khoảng 110 năm sử dụng. Ước tính tài nguyên và sản xuất khí đá phiến tăng đáng kể giữa các báo cáo Outlook 2010 và 2011 và có khả năng sẽ tăng hơn nữa trong tương lai.

Sơ đồ hiển thị hình học của tài nguyên khí đốt tự nhiên thông thường và độc đáo. Hình ảnh của ĐTM. Nhấn vào đây để xem lớn hơn.

Đá phiến "Chơi" là gì?

Khí đá phiến được tìm thấy trong các "vở kịch" đá phiến, là các thành tạo đá phiến chứa sự tích lũy đáng kể của khí tự nhiên và có chung các đặc tính địa chất và địa lý tương tự. Một thập kỷ sản xuất đã đến từ vở kịch Barnett Shale ở Texas. Kinh nghiệm và thông tin thu được từ việc phát triển Đá phiến Barnett đã cải thiện hiệu quả phát triển khí đá phiến trên khắp đất nước.

Các vở kịch quan trọng khác là Đá phiến Marcellus và Đá phiến Utica ở miền đông Hoa Kỳ; và, đá phiến Haynesville và đá phiến Fayetteville ở Louisiana và Arkansas. Các nhà khảo sát và nhà địa chất xác định các vị trí giếng phù hợp trong các khu vực có tiềm năng sản xuất khí kinh tế bằng cách sử dụng cả các kỹ thuật quan sát cấp độ bề mặt và bản đồ dưới mặt đất do máy tính tạo ra.

Khoan ngang

Hai kỹ thuật khoan chính được sử dụng để sản xuất khí đá phiến. Khoan ngang được sử dụng để cung cấp quyền truy cập lớn hơn vào khí bị mắc kẹt sâu trong đội hình sản xuất. Đầu tiên, một giếng thẳng đứng được khoan vào sự hình thành đá mục tiêu. Ở độ sâu mong muốn, mũi khoan được chuyển thành giếng khoan trải dài qua hồ chứa theo chiều ngang, để lộ giếng với nhiều đá phiến sản xuất.

Sơ đồ cho thấy khái niệm giếng ngang với vùng nứt thủy lực. Bản quyền hình ảnh.

Gãy thủy lực

Phá vỡ thủy lực (thường được gọi là "fracking" hoặc "hydrofracking") là một kỹ thuật trong đó nước, hóa chất và cát được bơm vào giếng để giải phóng hydrocarbon bị mắc kẹt trong các thành tạo đá phiến bằng cách mở các vết nứt (vết nứt) trong đá và cho phép khí tự nhiên chảy từ đá phiến vào giếng. Khi được sử dụng cùng với khoan ngang, thủy lực bẻ gãy cho phép các nhà sản xuất khí khai thác khí đá phiến với chi phí hợp lý. Không có các kỹ thuật này, khí tự nhiên không chảy vào giếng một cách nhanh chóng và số lượng thương mại không thể được sản xuất từ ​​đá phiến.

Các hồ chứa khí thông thường được tạo ra khi khí tự nhiên di chuyển về phía bề mặt Trái đất từ ​​sự hình thành nguồn giàu hữu cơ thành đá hồ chứa có tính thấm cao, nơi nó bị giữ lại bởi một lớp đá không thấm nước.

Khí đá phiến so với khí thông thường

Các hồ chứa khí thông thường được tạo ra khi khí tự nhiên di chuyển về phía bề mặt Trái đất từ ​​sự hình thành nguồn giàu hữu cơ thành đá hồ chứa có tính thấm cao, nơi nó bị giữ lại bởi một lớp đá không thấm nước. Ngược lại, tài nguyên khí đá phiến hình thành trong đá nguồn đá phiến giàu hữu cơ. Tính thấm thấp của đá phiến có tác dụng ức chế rất lớn khí di chuyển đến đá hồ chứa dễ thấm hơn. Nếu không khoan ngang và phá vỡ thủy lực, việc sản xuất khí đá phiến sẽ không khả thi về mặt kinh tế vì khí tự nhiên sẽ không chảy từ hệ tầng với tốc độ đủ cao để biện minh cho chi phí khoan.

Biểu đồ cho thấy khí đá phiến được phát ra từ EIA, Triển vọng năng lượng hàng năm 2011. Hình ảnh của EIA.

Khí đốt tự nhiên: Nhiên liệu đốt sạch

Khí đốt tự nhiên sạch hơn than hoặc dầu. Quá trình đốt cháy khí tự nhiên thải ra lượng chất ô nhiễm chính thấp hơn đáng kể, bao gồm cả carbon dioxide (CO₂), oxit nitơ và lưu huỳnh điôxít, hơn là đốt than hoặc dầu. Khi được sử dụng trong các nhà máy điện chu trình hỗn hợp hiệu quả, quá trình đốt cháy khí tự nhiên có thể phát ra ít hơn một nửa lượng CO₂ khi đốt than, trên một đơn vị năng lượng được giải phóng.

Mối quan tâm về môi trường

Tuy nhiên, có một số vấn đề môi trường tiềm ẩn cũng liên quan đến việc sản xuất khí đá phiến. Khoan khí đá phiến có vấn đề cấp nước đáng kể. Việc khoan và phá vỡ các giếng đòi hỏi một lượng lớn nước. Ở một số vùng trong nước, việc sử dụng nước đáng kể để sản xuất khí đá phiến có thể ảnh hưởng đến nguồn nước cho các mục đích sử dụng khác và có thể ảnh hưởng đến môi trường sống dưới nước.

Khoan và phá vỡ cũng tạo ra một lượng lớn nước thải, có thể chứa hóa chất hòa tan và các chất gây ô nhiễm khác cần xử lý trước khi xử lý hoặc tái sử dụng. Do số lượng nước được sử dụng và sự phức tạp vốn có trong việc xử lý một số hóa chất được sử dụng, xử lý và xử lý nước thải là một vấn đề quan trọng và đầy thách thức.

Nếu quản lý sai, chất lỏng nứt vỡ thủy lực có thể được giải phóng bởi sự cố tràn, rò rỉ hoặc các con đường tiếp xúc khác. Việc sử dụng các hóa chất nguy hiểm tiềm tàng trong chất lỏng nứt vỡ có nghĩa là bất kỳ sự giải phóng chất lỏng này có thể dẫn đến ô nhiễm các khu vực xung quanh, bao gồm cả nguồn nước uống và có thể tác động tiêu cực đến môi trường sống tự nhiên.