Inhalt
- Was ist Schiefergas und warum ist es wichtig?
- Horizontalbohren und Hydraulic Fracturing
- Die USA haben reichlich Schiefergasvorkommen
- Genug für 110 Jahre
- Was ist ein Shale "Play"?
- Horizontalbohren
- Hydraulische Frakturierung
- Schiefergas vs. konventionelles Gas
- Erdgas: Ein sauberer Brennstoff
- Umweltsorgen
Karte der wichtigsten Schiefergasvorkommen in den unteren 48 Bundesstaaten, einschließlich der sie enthaltenden Sedimentbecken. Klicken Sie für eine größere Ansicht.
Was ist Schiefergas und warum ist es wichtig?
Schiefergas bezieht sich auf Erdgas, das in Schieferformationen eingeschlossen ist. Schiefer sind feinkörnige Sedimentgesteine, die reich an Erdöl und Erdgas sein können.
Horizontalbohren und Hydraulic Fracturing
In den letzten zehn Jahren ermöglichte die Kombination von Horizontalbohren und hydraulischem Brechen den Zugang zu großen Mengen an Schiefergas, die zuvor unwirtschaftlich waren. Die Förderung von Erdgas aus Schieferformationen hat die Erdgasindustrie in den Vereinigten Staaten verjüngt.
Dieses Video bietet einen Überblick über Schiefergas, beginnend mit der ersten Gasquelle in der Nähe von Fredonia, New York, im Jahr 1821 bis Januar 2010 und den wichtigsten Schiefergasspielen. Der Sprecher ist John Curtis, Professor für Geochemie und Direktor der Potential Gas Agency an der Colorado School of Mines.
Die USA haben reichlich Schiefergasvorkommen
87% des in den USA im Jahr 2009 verbrauchten Erdgases wurden im Inland produziert; Somit ist die Versorgung mit Erdgas nicht so abhängig von ausländischen Produzenten wie die Versorgung mit Erdöl, und das Versorgungssystem ist weniger störanfällig. Die Verfügbarkeit großer Mengen von Schiefergas wird es den Vereinigten Staaten ferner ermöglichen, eine überwiegend inländische Gasversorgung zu verbrauchen.
Nach dem EIA Annual Energy Outlook 2011 verfügen die Vereinigten Staaten über 2,552 Billionen Kubikfuß (Tcf) potenzieller Erdgasressourcen. Erdgas aus Schieferressourcen, das noch vor wenigen Jahren als unwirtschaftlich galt, macht 827 Tcf dieser Ressourcenschätzung aus, mehr als das Doppelte der im letzten Jahr veröffentlichten Schätzung.
Dieses Video bietet einen Überblick über Schiefergas, beginnend mit der ersten Gasquelle in der Nähe von Fredonia, New York, im Jahr 1821 bis Januar 2010 und den wichtigsten Schiefergasspielen. Der Sprecher ist John Curtis, Professor für Geochemie und Direktor der Potential Gas Agency an der Colorado School of Mines.
Genug für 110 Jahre
Bei einer Verbrauchsrate in den USA von 2009 (ca. 22,8 Tcf pro Jahr) reichen 2.552 Tcf Erdgas aus, um eine Nutzungsdauer von ca. 110 Jahren zu gewährleisten. Die Schätzungen für die Schiefergasressourcen und -produktion haben sich zwischen den Outlook-Berichten 2010 und 2011 erheblich erhöht und dürften in Zukunft weiter zunehmen.
Diagramm zur Darstellung der Geometrie konventioneller und unkonventioneller Erdgasvorkommen. Bild von EIA. Klicken Sie für eine größere Ansicht.
Was ist ein Shale "Play"?
Schiefergas kommt in Schiefer- "Stücken" vor, bei denen es sich um Schieferformationen handelt, die erhebliche Erdgasansammlungen enthalten und ähnliche geologische und geografische Eigenschaften aufweisen. Ein Jahrzehnt der Produktion stammt aus dem Stück Barnett Shale in Texas. Erfahrungen und Informationen aus der Entwicklung des Barnett Shale haben die Effizienz der Schiefergasentwicklung im ganzen Land verbessert.
Andere wichtige Stücke sind Marcellus Shale und Utica Shale im Osten der Vereinigten Staaten; und der Haynesville Shale und Fayetteville Shale in Louisiana und Arkansas. Vermessungsingenieure und Geologen identifizieren geeignete Bohrlochstandorte in Gebieten mit Potenzial für eine wirtschaftliche Gasproduktion, indem sie sowohl Beobachtungstechniken auf Oberflächenebene als auch computergenerierte Karten des Untergrunds verwenden.
Horizontalbohren
Zwei Hauptbohrtechniken werden verwendet, um Schiefergas zu produzieren. Durch horizontales Bohren wird ein besserer Zugang zu dem tief in der produzierenden Formation eingeschlossenen Gas ermöglicht. Zunächst wird ein vertikaler Brunnen zur Zielfelsformation gebohrt. In der gewünschten Tiefe wird der Bohrer gedreht, um einen Brunnen zu bohren, der sich horizontal durch das Reservoir erstreckt und den Brunnen einem größeren Teil des produzierenden Schiefers aussetzt.
Diagramm, das das Konzept eines horizontalen Brunnens mit hydraulischer Bruchzone zeigt. Bildrechte.
Hydraulische Frakturierung
Hydraulic Fracturing (im Allgemeinen als "Fracking" oder "Hydrofracking" bezeichnet) ist eine Technik, bei der Wasser, Chemikalien und Sand in den Brunnen gepumpt werden, um die in Schieferformationen eingeschlossenen Kohlenwasserstoffe zu entsperren, indem Risse (Brüche) im Gestein geöffnet und Erdgas freigesetzt werden aus dem Schiefer in den Brunnen fließen. In Verbindung mit Horizontalbohrungen ermöglicht das hydraulische Aufbrechen den Gasproduzenten, Schiefergas zu angemessenen Kosten zu fördern. Ohne diese Techniken fließt Erdgas nicht schnell zum Bohrloch, und kommerzielle Mengen können nicht aus Schiefer gewonnen werden.
Herkömmliche Gasspeicher entstehen, wenn Erdgas von einer organisch reichen Quellenformation in hochpermeables Speichergestein zur Erdoberfläche wandert und dort von einer darüber liegenden Schicht undurchlässigen Gesteins eingeschlossen wird.
Schiefergas vs. konventionelles Gas
Herkömmliche Gasspeicher entstehen, wenn Erdgas von einer organisch reichen Quellenformation in hochpermeables Speichergestein zur Erdoberfläche wandert und dort von einer darüber liegenden Schicht undurchlässigen Gesteins eingeschlossen wird. Im Gegensatz dazu bilden sich Schiefergasressourcen im organisch reichen Schieferquellgestein. Die geringe Durchlässigkeit des Schiefers verhindert in hohem Maße, dass das Gas in durchlässigere Reservoirgesteine wandert. Ohne horizontales Bohren und hydraulisches Brechen wäre die Schiefergasproduktion wirtschaftlich nicht realisierbar, da das Erdgas nicht mit ausreichenden Raten aus der Formation strömen würde, um die Bohrkosten zu rechtfertigen.
Diagramm mit der Schiefergasprognose aus der UVP, Annual Energy Outlook 2011. Bild von der UVP.
Erdgas: Ein sauberer Brennstoff
Erdgas verbrennt sauberer als Kohle oder Öl. Bei der Verbrennung von Erdgas werden wesentlich weniger wichtige Schadstoffe freigesetzt, darunter Kohlendioxid (CO2), Stickoxide und Schwefeldioxid als bei der Verbrennung von Kohle oder Öl. Beim Einsatz in effizienten Kombikraftwerken kann die Erdgasverbrennung weniger als die Hälfte des CO-Ausstoßes verursachen2 als Kohleverbrennung, je freigesetzte Energieeinheit.
Umweltsorgen
Es gibt jedoch einige potenzielle Umweltprobleme, die auch mit der Produktion von Schiefergas verbunden sind. Schiefergasbohrungen haben erhebliche Probleme mit der Wasserversorgung. Das Bohren und Brechen von Brunnen erfordert große Mengen Wasser. In einigen Gebieten des Landes kann eine erhebliche Verwendung von Wasser für die Schiefergasproduktion die Verfügbarkeit von Wasser für andere Zwecke beeinträchtigen und aquatische Lebensräume beeinträchtigen.
Beim Bohren und Brechen fallen außerdem große Mengen an Abwasser an, das möglicherweise gelöste Chemikalien und andere Verunreinigungen enthält, die vor der Entsorgung oder Wiederverwendung behandelt werden müssen. Aufgrund der verwendeten Wassermengen und der Komplexität bei der Behandlung einiger der verwendeten Chemikalien ist die Abwasserbehandlung und -entsorgung ein wichtiges und herausforderndes Thema.
Bei unsachgemäßer Handhabung kann die hydraulische Spaltflüssigkeit durch Verschütten, Auslaufen oder verschiedene andere Expositionspfade freigesetzt werden. Die Verwendung potenziell gefährlicher Chemikalien in der Fracturing-Flüssigkeit bedeutet, dass eine Freisetzung dieser Flüssigkeit zur Kontamination der umliegenden Gebiete, einschließlich der Trinkwasserquellen, und zu negativen Auswirkungen auf die natürlichen Lebensräume führen kann.