Co je břidlicový plyn?

Obsah

• Co je břidlicový plyn a proč je to důležité?
• Horizontální vrtání a hydraulické štěpení
• USA má bohaté zdroje břidlicového plynu
• Dostatek na 110 let používání
• Co je to „Přehrát“ břidlice?
• Horizontální vrtání
• Hydraulické štěpení
• Břidlicový plyn vs. konvenční plyn
• Zemní plyn: Čisté palivo
• Environmentální zájmy

Mapa hlavních břidlicových plynů hraje v dolních 48 státech, včetně sedimentárních pánví, které je obsahují. Klikněte pro větší zobrazení.

Co je břidlicový plyn a proč je to důležité?

Břidlicový plyn označuje zemní plyn, který je zachycen v břidlicových formacích. Břidlice jsou jemnozrnné sedimentární horniny, které mohou být bohatými zdroji ropy a zemního plynu.

Horizontální vrtání a hydraulické štěpení

V posledním desetiletí umožnila kombinace horizontálního vrtání a hydraulického lomu přístup k velkým objemům břidlicového plynu, které byly dříve nehospodárné k výrobě. Produkce zemního plynu z břidlicových formací omladila průmysl zemního plynu ve Spojených státech.

Toto video poskytuje přehled o břidlicovém plynu, počínaje první plynovou studnou poblíž Fredonie v New Yorku v roce 1821 až do ledna 2010 a hraje hlavní břidlicový plyn. Řečníkem je John Curtis, profesor geochemie a ředitel Agentury pro potenciální plyn na Colorado School of Mines.

USA má bohaté zdroje břidlicového plynu

Ze zemního plynu spotřebovaného ve Spojených státech v roce 2009 bylo 87% vyrobeno na domácím trhu; dodávka zemního plynu tedy není tak závislá na zahraničních výrobcích, jako je dodávka ropy, a systém dodávek je méně přerušován. Dostupnost velkého množství břidlicového plynu dále umožní Spojeným státům spotřebovávat převážně tuzemskou dodávku plynu.

Podle ročního energetického výhledu EIA 2011 mají Spojené státy potenciální zdroje zemního plynu 2 522 bilionů kubických stop (Tcf). Zemní plyn z břidlicových zdrojů, který byl před několika lety považován za neekonomický, představuje 827 Tcf tohoto odhadu zdrojů, což je více než dvojnásobek odhadu zveřejněného v loňském roce.

Toto video poskytuje přehled o břidlicovém plynu, počínaje první plynovou studnou poblíž Fredonie v New Yorku v roce 1821 až do ledna 2010 a hraje hlavní břidlicový plyn. Řečníkem je John Curtis, profesor geochemie a ředitel Agentury pro potenciální plyn na Colorado School of Mines.

Dostatek na 110 let používání

Při míře spotřeby v USA v roce 2009 (asi 22,8 Tcf ročně) stačí 2 522 Tcf zemního plynu k dodání přibližně 110 let používání. Odhady zdrojů břidlicového plynu a produkce se mezi zprávami Outlook 2010 a 2011 výrazně zvýšily a je pravděpodobné, že se v budoucnu dále zvýší.

Schéma znázorňující geometrii konvenčních a nekonvenčních zdrojů zemního plynu. Obrázek od EIA. Klikněte pro větší zobrazení.

Co je to „Přehrát“ břidlice?

Břidlicový plyn se nachází v břidlicových „hrách“, což jsou břidlicové útvary obsahující významné akumulace zemního plynu a které sdílejí podobné geologické a geografické vlastnosti. Desetiletí produkce pochází z hry Barnett Shale v Texasu. Zkušenosti a informace získané z vývoje Barnett Shale zlepšily účinnost rozvoje břidlicového plynu v celé zemi.

Jiné důležité hry jsou Marcellus Shale a Utica Shale ve východních Spojených státech; a Haynesville Shale a Fayetteville Shale v Louisianě a Arkansasu. Zeměměřiči a geologové identifikují vhodné lokality dobře v oblastech s potenciálem pro ekonomickou produkci plynu pomocí jak technik povrchového pozorování, tak počítačově generovaných map podpovrchu.

Horizontální vrtání

K výrobě břidlicového plynu se používají dvě hlavní vrtné techniky. Horizontální vrtání se používá k zajištění lepšího přístupu k plynu zachycenému hluboko v produkční formaci. Nejprve se do cílového skalního útvaru vyvrtá svislá studna. V požadované hloubce se vrták otočí tak, aby vrtal vrt, který se horizontálně táhne skrz nádrž, čímž se vrt vystaví většímu množství produkující břidlice.

Schéma znázorňující koncept horizontální studny s hydraulickou zlomeninovou zónou. Autorská práva k obrázkům.

Hydraulické štěpení

Hydraulické štěpení (běžně nazývané „štěpení“ nebo „hydrofracking“) je technika, při které se do studny čerpá voda, chemikálie a písek, aby se uvolnily uhlovodíky zachycené v břidlicových formacích otevřením trhlin (zlomenin) ve skále a umožněním zemního plynu proudit z břidlice do studny. Při použití ve spojení s horizontálním vrtáním umožňuje hydraulické štěpení výrobcům plynu těžbu břidlicového plynu za rozumnou cenu. Bez těchto technik zemní plyn neproudí do studny rychle a z břidlic nelze vyrábět komerční množství.

Konvenční zásobníky plynu se vytvářejí, když zemní plyn migruje směrem k zemskému povrchu z organického zdroje bohatého na vysoce propustnou rezervoárovou horninu, kde je zachycen překrývající vrstvou nepropustné horniny.

Břidlicový plyn vs. konvenční plyn

Konvenční zásobníky plynu se vytvářejí, když zemní plyn migruje směrem k zemskému povrchu z organického zdroje bohatého na vysoce propustnou rezervoárovou horninu, kde je zachycen překrývající vrstvou nepropustné horniny. Naproti tomu zdroje břidlicového plynu se tvoří v hornině břidlicového zdroje bohatého na organické látky. Nízká propustnost břidlice silně brání plynu v migraci na propustnější horniny rezervoáru. Bez vodorovného vrtání a hydraulického štěpení by těžba břidlicového plynu nebyla ekonomicky proveditelná, protože by zemní plyn nevytekal z formace dostatečně vysokými rychlostmi, které by ospravedlňovaly náklady na vrtání.

Graf znázorňující odhad břidlicového plynu z EIA, roční energetický výhled 2011. Image by EIA.

Zemní plyn: Čisté palivo

Zemní plyn spaluje čistěji než uhlí nebo ropa. Spalování zemního plynu emituje výrazně nižší úrovně klíčových znečišťujících látek, včetně oxidu uhličitého (CO₂), oxidů dusíku a oxidu siřičitého, než spalování uhlí nebo oleje. Při použití v efektivních elektrárnách s kombinovaným cyklem může spalování zemního plynu emitovat méně než polovinu tolika CO₂ jako spalování uhlí, na uvolněnou jednotku energie.

Environmentální zájmy

S výrobou břidlicového plynu jsou však spojeny i potenciální environmentální problémy. Vrtání břidlicového plynu má značné problémy s dodávkou vody. Vrtání a lomení studní vyžaduje velké množství vody. V některých oblastech země může významné využití vody pro výrobu břidlicového plynu ovlivnit dostupnost vody pro jiné účely a může ovlivnit vodní stanoviště.

Vrtání a lomení také produkuje velké množství odpadní vody, která může obsahovat rozpuštěné chemikálie a další kontaminanty, které vyžadují úpravu před likvidací nebo opětovným použitím. Vzhledem k množství použité vody a složitosti spojené s úpravou některých použitých chemikálií je čištění a likvidace odpadních vod důležitým a náročným problémem.

Při špatném zacházení může být hydraulická frakční kapalina uvolněna rozlitím, únikem nebo různými jinými expozičními cestami. Použití potenciálně nebezpečných chemikálií v lomové tekutině znamená, že jakékoli uvolnění této tekutiny může mít za následek kontaminaci okolních oblastí, včetně zdrojů pitné vody, a může negativně ovlivnit přírodní stanoviště.