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Fossile Brennstoffe.
Extraktion von Öl

Wärmekraftwerk Cercs. Katalonien

Behandlung von fossilen Brennstoffen

I Verbrennung thermische Energie.
Auswirkungen der Thermodynamik

Fracking

Fracking

Hydraulisches Fracturing oder geotechnisches Fracking ist die Ausnutzung des Druckes einer Flüssigkeit, typischerweise Wasser, um eine Fraktur in einer Gesteinsschicht im Untergrund zu erzeugen und dann zu propagieren. Fracking wird nach einer Bohrung in einer Gesteinsformation durchgeführt, die Kohlenwasserstoffe (Öl oder Erdgas) enthält. Ziel ist es, die Durchlässigkeit zu erhöhen. Die Verbesserung der Durchlässigkeit verbessert die Produktion von Öl oder Gas im Untergrund und erhöht dessen Rückgewinnungsrate.

Hydraulische Frakturen in Felsen können sowohl natürlich als auch von Menschen verursacht sein; sie werden durch den Druck der in der Fraktur enthaltenen Flüssigkeit erzeugt und vergrößert. Die häufigsten natürlichen hydraulischen Frakturen sind Dykes und Strangschichten, zusätzlich zu Rissen, die durch Eis in Gebieten mit kaltem Klima verursacht werden. Künstliche Frakturen werden tief in bestimmten Gesteinsschichten innerhalb der Öl- und Gasfelder induziert. Sie werden durch Pumpen von Fluid unter Druck ausgebreitet und dann offen gehalten, indem Sand, Kies, keramische Mikrokügelchen als ein permeables Füllmaterial eingeführt werden. Auf diese Weise können entstandene Brüche nicht geschlossen werden, wenn der Wasserdruck versagt.

Scheinanträge

Die Technik der hydraulischen Frakturierung wird verwendet, um die Geschwindigkeit der Extraktion von Fluiden wie Öl, Gas und Wasser zu erhöhen oder wiederherzustellen, einschließlich unkonventioneller Lagerstätten wie Kohle oder bituminösen Gesteinen. Fracking ermöglicht die Extraktion von Kohlenwasserstoffen aus permeablen Gesteinen (zB kompakte Kalkstein, Sandstein und Ton zementierten), die sonst in solchen Mengen zu ermöglichen, Extraktion zu einer wirtschaftlich lebensfähigen Rate fließen würde.

Zum Beispiel ermöglicht Fracturing die Extraktion von Erdgas aus bituminösen Gesteinen, einem extrem undurchlässigen Material.

Induced Frakturen erhöhen die Durchlässigkeit des Gesteins um das Bohrloch, die Strömungsgeschwindigkeit des Extraktions erhöhen.

Obwohl die industrielle Nutzung von Hydraulic Fracturing hauptsächlich die Gewinnung fossiler Brennstoffe wie Öl und Erdgas fördert, wird es auch verwendet:

  • beim Bau von Wasserbrunnen.
  • um die Steine für Bergbaubohrungen vorzubereiten
  • Prozesse zur Verringerung der Verluste (in der Regel Kohlenwasserstoff-Lecks)
  • Lecke durch Injizieren in geeignete Gesteinsformationen
  • als Methode zur Messung von Spannungen in der Erdkruste

Methodik des Hydraulic Fracturing

Ein hydraulischer Bruch wird erzeugt, indem die Frakturierflüssigkeit in den Schacht gepumpt wird, mit ausreichendem Druck, um den Bruchgradienten des Gesteins zu überwinden. Dies führt zu einem oder mehreren Rissen, in die die Flüssigkeit eindringt und eine zusätzliche Verlängerung bewirkt. Um den Riss nach der Unterbrechung der Pumpflüssigkeit offen zu halten, wird ein festes Material hinzugefügt. Dieses Material wird als Support-Agent bezeichnet. Normalerweise besteht dieses Material aus ausgewählten Körnern aus Quarzsand oder keramischen Mikrokügelchen. Dieses zusätzliche Material bei Brüchen, die durch Fracking verursacht werden, verhindert, dass der Druckverlust vollständig geschlossen wird, wodurch ein Kanal mit hoher Permeabilität für die fossile Brennstoffflüssigkeit erhalten wird.

Hydraulischer Bruch - Fracking erzeugt ein Loch Bohrgestein Chips und Trümmer, die in Risse und Poren des Bohrloches verrutschen kann, teilweise die Grube und die Verringerung der Durchlässigkeit Dichtungs: Hydraulic Fracturing a wiederherstellen Ausreichender Abfluss aus der Lagerstätte. Aus diesem Grunde ist es ein Standardmaß in allen Vertiefungen in niedrigen Permeabilität Felsen, und etwa 90% aller Erdgasquellen in den Vereinigten Staaten verwendet Hydraulic Fracturing Gas zu einem wettbewerbsfähigen Preis zu produzieren.

Das in die Fracking-Wells injizierte Fluid kann Wasser, Gel, Schaum oder komprimiertes Gas wie Stickstoff, Kohlendioxid oder einfache Luft sein. Verschiedene Arten von festem Instandhaltungsmaterial werden ebenfalls verwendet: üblicherweise Sand, aber auch Sand mit Harzbeschichtungen oder Keramikkügelchen.

Um die Größe und Orientierung der verursachten Frakturen zu erfassen, wird während des Pumpens der Frakturierung eine mikroseismische Überwachung durchgeführt, die Installation von Geophonenfeldern in den benachbarten Vertiefungen. Durch die Abbildung der Mikrosysteme aufgrund wachsender Frakturen können wir die ungefähre Geometrie der Frakturen ableiten. Weitere wichtige Informationen über induzierte Spannungen in Gesteinen erhält man durch Einbringen von inklinometrischen Matrizen.

Standardfrakturausrüstung, die in Ölfeldern verwendet wird, umfasst einen dynamischen Mischer, eine oder mehrere Hochdruck-, Hochstrompumpen (üblicherweise Dreifach- oder Fünffachpumpen) und eine seismische Überwachungseinheit. Andere notwendige Materialien sind Tanks, Hochdruckleitungen, Additiveinheiten und Manometer, um den Druck, die Strömung und die Dichte des Fluids während der Injektion zu steuern. Die Druck- und Fluiddurchflusswerte variieren in den verschiedenen Phasen stark: Die Einspritzung beginnt mit niedrigem Druck und fließt ebenfalls mit 265 Litern pro Minute. In der Spannungsphase steigt der Druck auf 100 MPa und die Strömung nimmt allmählich ab.

Vor- und Nachteile von Fracking

Wirtschaftliche Aspekte

Einer der großen Vorteile dieser Technik ist, dass sie die Nutzung von Gasreserven ermöglicht, die bisher als unerreichbar galten. Diese Websites bieten Ländern, lokalen Gemeinschaften und der Industrie große Vorteile. Darüber hinaus tragen verschiedene Länder zu einer größeren Energieunabhängigkeit mit sukzessiven geostrategischen Vorteilen bei.

Bekämpfung des Klimawandels

Anfangs wurde diese Technik von verschiedenen Sektoren, einschließlich Umweltgruppen, unterstützt. Dies liegt daran, dass die Verbrennung von Gas weniger CO2 emittiert als das Verbrennen von Kohle oder Öl. Spätere Untersuchungen stellten jedoch die Vorteile dieser Technik im Kampf gegen den Klimawandel in Frage. Auf der einen Seite ist das eigene Erdgas (CH4) ein starkes Treibhausgas, dessen direkte Filtration in die Atmosphäre während des Extraktionsprozesses sehr gefährlich ist.

Auf der anderen Seite kann das Wettrennen um die Ausbeutung dieser Standorte laut Expertenmeinung bei der Entwicklung wirklich sauberer erneuerbarer Energiequellen wie Photovoltaik, Windenergie, Geothermie oder Erdgas stagnieren hydraulische Kraft. Darüber hinaus argumentieren andere Experten, dass, obwohl die Verbrennung von Gas sauberer ist als die Verbrennung traditioneller fossiler Brennstoffe, der globale Anstieg des Energieverbrauchs unweigerlich zu einem Klimawandel führen würde.

Auswirkungen auf das Grundwasser

Eines der Probleme des fracking ist die mögliche Verunreinigung der Brunnen und Aquifere, das Wasser für die Bevölkerung bereitzustellen. Industrie argumentiert, dass Betonbarrieren eingeführt in den Perforationen, den möglichen Durchgang der Beschädigung die Grundwasserschichten verhindern, in dem Wasser Substanzen gefunden werden.

Mehrere Untersuchungen der Duke University und der EPA haben jedoch gezeigt, dass Methan, chemische Lösungsmittel und andere Substanzen in Wasserproben in der Nähe der Bohrlöcher vorhanden sind.

Auswirkungen auf Oberflächengewässer

Während des Fracking-Prozesses wird ein beträchtlicher Teil der Mischung aus Wasser, Chemikalien und Sand, die in die Bohrung injiziert wird, wieder an die Oberfläche befördert. Darüber hinaus transportiert Wasser in diesem Prozess Substanzen, die in der Tiefe an die Oberfläche gelangten.

Dieser Abfall ist sehr umweltbelastend und kann bei Leckagen in Flüsse und Oberflächenwasserablagerungen zu Umweltkatastrophen führen. Das klassische Beispiel dieser möglichen Kontamination fand im September 2009 am Fluss Dunkard Creek statt. Eine Invasion von mikroskopisch kleinen Algen löschte einen Großteil des indigenen Lebens des Flusses aus. Später erfuhr man, dass mehrere Unternehmen illegal Wasser aus mehreren Bohrzentren abgelassen hatten.

Eine der vorgeschlagenen Alternativen bestand darin, diese Gewässer in traditionellen Behandlungsanlagen zu behandeln. Mehrere Experten betonten jedoch, dass diese Anlagen nicht bereit seien, diese Gewässer vollständig zu reinigen, insbesondere im Hinblick auf die Reinigung radioaktiver Stoffe (Radio).

Geschichte des Frackens

Die Technik zur Verbesserung der Produktivität einer Ölquelle durch Fracking stammt aus den 1860er Jahren, als in Pennsylvania mit der Verwendung von Nitroglycerin die Produktion einiger in festen Gesteinen gebohrter Bohrlöcher verbessert wurde.

Die Fracturing-Technologie durch Druck auf das Gestein mit Hydraulikflüssigkeit, um die Versorgung mit Öl aus den weniger produktiven Feldern zu stimulieren, wurde 1947 in den Vereinigten Staaten von der Stanolind Oil and Gas Corporation auf dem Feld in Hugoton Kansas produziert. Das erste Unternehmen, das eine Hydraulic-Fracturing-Technik patentieren ließ, war die Haliburton Well Cement Oil Company im Jahr 1949. Diese Praxis verbreitete sich aufgrund der erhöhten Produktion schnell zum ersten Mal in der gesamten US-Ölindustrie. UU und dann jeder.

Umweltrisiken aus Fracking

Hydraulic Fracturing wird aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Risiken einer chemischen Verunreinigung von Grundwasser und Luft international überwacht. In einigen Ländern wurde der Einsatz dieser Technik ausgesetzt oder sogar verboten.

Im März 2014 veröffentlichte die Zeitschrift Endocrinology einen Artikel über Bergbauaktivitäten in Colorado mit dem Titel "Aktivitäten von Östrogen- und Androgenrezeptoren von Hydrofracking-Chemikalien sowie von Oberflächen und Grundwasser in einer Region mit hochdichten Bohrungen" ... Die Forscher analysierten die Gewässer von Garfield County, Colorado, wo Schiefergasschächte sehr präsent sind. Die Probenahmen zeigten, dass selbst das Vorhandensein "mäßiger Mengen" an Chemikalien in den Fluiden, die Fracking verwendeten, das Potenzial hatten, die normale hormonelle Funktion zu beeinträchtigen. Einer der Mitwirkenden der Studie, Christopher Kassotis, argumentiert, dass die hohen Grade der Veränderung in der Funktionsweise der Hormone mit Unfruchtbarkeit, Krebs und Schäden bei der Geburt zusammenhängen.

Seismische Risiken durch Fracking

Die Techniken der hydraulischen Mikrozerkleinerung des Sediments können in einigen Fällen eine stark lokalisierte induzierte Mikroseismizität erzeugen. Die Intensität dieser Mikrosismen ist im Allgemeinen ziemlich begrenzt, aber es kann lokale Probleme der Bodenstabilität geben, wenn die Sedimente flach sind.

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Geändert am: 15. Oktober 2019