W zachodnim Teksasie brakuje wody do szczelinowania, jest droga do recyklingu, tania do studni utylizacji i powoduje trzęsienia ziemi M5.

Dorzecze permu w zachodnim Teksasie i Nowym Meksyku to w większości pustynia. Pustynia nazywa się Chihuahuan, ale nie jest surową pustynią jak Sahara, ale pustynią z powodu średnio 10 cali opadów rocznie. Rzadkie, karłowate krzewy, takie jak kreozot i mesquit, oraz kilka dużych drzew, takich jak Cottonwoods, rosnących wzdłuż koryt potoków, które niosą wodę. W permie brakuje wody. Ale nie olej!

Basen permski jest głównym zagłębiem w USA pod względem wydobycia ropy i gazu. Produkuje ponad 5.5 MMbpd (milion baryłek ropy dziennie), co stanowi dużą część całkowitej produkcji w USA, która zbliża się do 12 MMbpd. Odniesiony tam sukces umożliwił Teksasowi pozostanie numerem 1 w USA pod względem produkcji ropy naftowej, a w zeszłym roku Nowy Meksyk zajął drugie miejsce.

Brakuje wody do szczelinowania.

Szczelinowanie jest kluczem do sukcesu w basenie permu, gdzie technika łupków zaczyna się od poziomego odwiertu o długości 1-2 mil i pompuje około 40 oddzielnych zabiegów szczelinowania wzdłuż odwiertu. Całkowite zużycie wody to 20 milionów galonów, które wypełniłyby stadion piłkarski do 40 stóp nad obszarem trawiastym. Do wykorzystania w szczelinowaniu słodka woda musi pochodzić z miast lub warstw wodonośnych lub z recyklingu wyprodukowanej wody.

Od czasu powszechnej suszy, która nawiedziła południowo-zachodnie Stany Zjednoczone około 30 lat temu, słodka woda nie jest już tania. A jeśli woda szczelinująca konkuruje z wodą z warstw wodonośnych pompowaną przez ranczerów, oznacza to kłopoty.

Drogie w recyklingu.

Woda jest produkowana w studni wraz z ropą i gazem. Jest zbyt słony do użytku, ale można go wyczyścić. Ile wyprodukowanej wody? Zazwyczaj 1 – 5 baryłek na każdą baryłkę ropy. Dorzecze permu produkuje 5 MMbopd, co przekłada się na 5 – 25 MMbwpd (milion baryłek wody dziennie). Tak ogromne ilości produkowanej wody trzeba w jakiś sposób zutylizować lub poddać recyklingowi.

Łupki Marcellus, królowa łupków gazowych, mają bardzo niewiele odwiertów unieszkodliwiania na mocy dekretu rządu stanowego. Wyprodukowana woda jest poddawana recyklingowi lub może być również transportowana ciężarówkami do Ohio, gdzie jest wlewana do studni utylizacji.

Recykling produkowanej wody zwiększył się w permie w ostatnich kilku latach. Obejmuje to sprzątanie na miejscu i recykling brudnej wody w celu wykorzystania jej w następnym zadaniu szczelinowania. Lub wysyłanie brudnej wody do komercyjnego oczyszczania, na przykład w zakładzie odsalania.

Od 100 roku działa ponad 2015 małych zakładów recyklingu, a do 2022 roku planowano oddanie do użytku kilku większych zakładów recyklingu wody.

Chociaż metody oczyszczania/recyklingu są droższe, zyskują na popularności, ponieważ firmy naftowe i gazowe odczuwają presję, aby rozwiązać problem, który spowodował dwa trzęsienia ziemi o sile M5 (o sile 5), które miały miejsce w odstępie jednego miesiąca pod koniec 2022 r. To nie jest dobre dla wizerunku branży, nawet jeśli trzęsienia spowodowały ograniczone szkody materialne.

Woda jest tania do studni utylizacji.

W 2022 r. połączone zlewnie permu Midland i Delaware wyprodukował 7 miliardów baryłek co stanowi 19 MMbwd. Duża część tego została wstrzyknięta przez studnie unieszkodliwiające do głębokich warstw geologicznych. Ta ogromna ilość wody była znacznie większa niż ta, którą Oklahoma wyprodukowała w ciągu roku 2015, kiedy to stan ten odnotował 890 trzęsień ziemi o sile M > 3.

Patrząc na hrabstwo Culberson, gdzie miało miejsce większość ostatnich trzęsień ziemi (patrz ryc. 1), wstrzyknięte objętości w 2020 r. wyniosły prawie 0.7 MMbwpd.

Utylizacja wody powoduje trzęsienia ziemi M5.

W dorzeczu permu, nasiliły się trzęsienia ziemi proporcjonalnie do objętości wody wtłaczanej do studzienek ściekowych. Korelacja jest silna, podobnie jak w Oklahomie.

Pojawiły się ostrzeżenia że basen permski może podążać trajektorią trzęsienia ziemi w Oklahomie, która doprowadziła do trzęsienia o sile 5.9 mln, największego w historii Oklahomy, nawet po tym, jak organy regulacyjne rozpoznały problem i ograniczyły zastrzyki do studni. Takie opóźnienia mieściły się w przedziale 6-12 miesięcy.

Co więc wydarzyło się w permie? Texas Railroad Commission (RRC) zareagowała szybko trzęsienie ziemi o sile 5.4 mln miało miejsce w hrabstwie Culberson 16 listopada 2022 r. (Rysunek 1).

Objętości wtrysku w Obszar Culberson musiał zostać zmniejszony około 70% od początku 2022 r. — i miało to zakończyć się do połowy 2023 r. Na tym obszarze znajduje się 78 czynnych studni utylizacji. 19 z nich to głębokie studnie obsługiwane przez firmy Chevron i Coterra. Nowe limity zatłaczania musiały wynosić 745,000 10 bwpd w 615,000 odwiertach firmy Chevron i 9 XNUMX bwpd w XNUMX odwiertach firmy Coterra.

Klinczerem z RRC było to, jak RRC zareaguje, jeśli w okolicy wystąpi kolejne trzęsienie ziemi M5. Jeśli w rejonie Culberson wystąpi kolejne trzęsienie o sile 4.5 lub większej, głębokie studnie składowania w pobliżu źródła trzęsienia zostaną zamknięte na dwa lata. Oznaczałoby to znalezienie alternatyw dla pozbycia się produkowanej wody: albo przetransportować wodę ciężarówką do studni utylizacji w innych obszarach, albo oczyścić/recyklingu wyprodukowanej wody na miejscu.

Byłoby to jednak tylko łagodne uderzenie dłonią i ledwo dotknęłoby ogromne zyski powstały z basenu permu.

Kolejne trzęsienie ziemi M5 miało miejsce zaledwie miesiąc później.

Kolejne duże trzęsienie ziemi, M5.3, miało miejsce zaledwie miesiąc później, 16 grudnia 2022 r. Wyglądało na to, że jest zgodne ze wzorem z Oklahomy, ale z istotną różnicą. Drugie trzęsienie M5 miało miejsce w zupełnie innym miejscu – około 15 mil na zachód od Midland w Teksasie (rysunek 1).

Trzęsienie było powszechne – i według USGS odczuwali je ludzie z Amarillo i Abilene w Teksasie aż po Carlsbad w Nowym Meksyku.

Aby to zrozumieć, RCC zidentyfikowało zwiększoną aktywność sejsmiczną w pewnych obszarach zwanych SRA (obszary odpowiedzi sejsmicznej). Według RJ DeSilva, dyrektora działu komunikacji w Railroad Commission of Texas, celem jest „zajęcie się i ograniczenie aktywności sejsmicznej oraz ochrona mieszkańców i środowiska w różnych częściach zachodniego Teksasu. Każdy SRA jest dostosowany do odpowiednich regionów.”

Połączenia Północny Culberson-Reeves SRA to miejsce, w którym 5 listopada 16 r. miało miejsce pierwsze trzęsienie ziemi o masie M2022.

Drugie trzęsienie M5, które miało miejsce w pobliżu Midland 16 grudnia 2022 r., ma miejsce w oddzielnym obszarze SRA zwanym Gardendale SRA. Wszystkie studnie do głębokiego wstrzykiwania zostały zawieszone w Gardendale SRA, powiedział DeSilva.

Najprostszym wyjaśnieniem dwóch trzęsień ziemi M5 jest to, że nakładają się one na dwa oddzielne systemy uskoków w granitowej piwnicy poniżej. DeSilva mówi, że te uskoki w piwnicy rozciągają się do sekcji sedymentacyjnej, gdzie znajdują się głębokie studnie. I w ten sposób ciśnienie wody ze studni utylizacji dostaje się do uskoków piwnic, które są krytycznie obciążone i podatne na przesuwanie się i tworzenie trzęsień ziemi.

Kontrola studzienek zrzutowych w SRA.

Ogólnie rzecz biorąc, RRC w 2019 r. przyjęło wytyczne dotyczące eksploatacji odwiertów unieszkodliwiających na obszarach aktywnych sejsmicznie, które obejmują ograniczenia objętości i ciśnienia oraz uwzględnienie lokalnych warunków geologicznych. Obecnie RRC przestrzega tych wytycznych.

Gardendale SRA: Głębokie studnie utylizacji ogólnie oznaczają poniżej szczytu formacji Strawn, która leży pod formacją Wolfcamp, która ma najgłębsze okresy wydobycia ropy. Wszystkie studnie głębinowe zostały zawieszone w SRA Gardendale.

Północny Culberson-Reeves SRA: Głębokie studnie składowania ogólnie oznaczają poniżej podstawy formacji Wolfcamp, ponownie najgłębszej formacji produkcyjnej. Według DeSilva, dwie głębokie studnie w SRA zostały już zawieszone w marcu 2022 r. po trzęsieniu ziemi o sile 4.5 stopnia w skali Richtera.

Ponadto, po trzęsieniu ziemi z 16 listopada 2022 r., ogólne wytyczne zostały rozszerzone o następującą treść: „Jeżeli przyszłe zdarzenie o sile 4.5 mln+ wystąpi w obrębie 9 km (około 5 mil) granicy określonej 9 grudnia 2022 r., głębokie studnie w 9 km granica zostanie zamknięta na 24 miesiące od daty zdarzenia.” Tak więc nie wszystkie odwierty w SRA zostałyby zawieszone, ale tylko odwierty w promieniu 9 km.