天然氣生產和碳封存可能正走向地下衝突的道路。
這是 一項新的研究 傳遞的資訊，該研究發現，許多公司想要開採天然氣的頁岩地層，恰好位於為儲存從發電廠和工業設施捕獲的地下二氧化碳所設想的最佳地點之上。
研究人員發現，這種重疊的問題在於，頁岩氣開採涉及壓裂岩石，而這些岩石可能需要作為不可滲透的覆蓋層，以永久性地將二氧化碳保持在地下，並防止其洩漏回大氣中。
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普林斯頓大學土木與環境工程教授，該研究的合著者邁克爾·塞莉亞說：“透過水力壓裂進行的頁岩氣生產可能會損害未來將頁岩作為二氧化碳儲存操作中的蓋層地層的使用。”
該研究稱：“兩種用途之間存在明顯的衝突。”
塞莉亞與博士後研究助理托馬斯·艾略特的合作研究將發表在即將出版的《環境科學與技術》紙質版上。
兩人報告說，美國地下二氧化碳儲存的潛在區域有 80% 可能受到頁岩和緻密氣開發的影響。當他們檢查靠近該國最大的溫室氣體排放源（如煤電廠）的潛在二氧化碳儲存地點時，數字保持不變。
天然氣透過水力壓裂從頁岩中提取，在該過程中，岩石被壓裂，從而使注入的流體能夠更容易地流過岩石以提取氣體。該過程旨在提高岩石在長距離上的滲透性。研究人員說，頁岩岩石的破裂可能會使其不適合用作穩定的、不可滲透的岩層，阻止注入的二氧化碳向上遷移。
鑽探潛在的儲存地點
該研究提出了未來可能出現的問題，因為在電力部門中，深層岩層或鹽水含水層的碳捕獲和封存（CCS）目前尚未大規模得到證實。它設想將溫室氣體從煙囪中分離出來，然後將二氧化碳輸送到地下儲存點，以防止其釋放到大氣中。
在伊利諾伊州的乙醇工廠有一個大型的碳捕獲與封存試點專案，但除此之外，能源行業正在美國以非整合的小規模方式測試這一概念。許多其他專案因成本問題而停滯不前。該概念被認為是煤炭在碳受限世界中生存的關鍵，因為這種化石燃料排放的溫室氣體約佔該國溫室氣體排放量的三分之一。
頁岩氣產量也尚未達到全面規模。
塞莉亞和艾略特研究了由國家能源技術實驗室建立的地下二氧化碳潛在儲存點的碳封存資料庫，該資料庫被稱為國家碳封存資料庫和地理資訊系統，或 NATCARB。
然後，將該分析與能源部的大型頁岩區域資料庫疊加，例如從俄亥俄州延伸到紐約北部的馬塞勒斯地層和得克薩斯州的巴內特地層。研究人員考慮了已知富含頁岩氣的地區，以及未來可能產出的地區。他們還考慮了緻密氣，另一種非常規天然氣來源，這種燃料緊密地位於不可滲透的岩石中。
在全國範圍內，估計地下二氧化碳的儲存能力為 1,711 至 20,402 吉噸。但是，當將天然氣勘探加入考慮範圍後，該範圍降至 217 至 2,885 吉噸空間 - 減少了 80%。研究人員表示，這些數字是“上限”估計，但“似乎令人信服”。
一種潛在的不同的景象
當兩人繪製美國大型固定二氧化碳排放源（如煤電廠）的地圖，並考慮這些排放源 20 英里範圍內的可用二氧化碳儲存點時，發生了更高程度的重疊。在這種情況下，研究人員得出結論，頁岩氣和緻密氣生產可能會影響 85% 的二氧化碳儲存潛在點。
他們說，頁岩氣和封存區域之間重疊如此嚴重的原因之一是，頁岩地層本身通常具有非常低的滲透性。這賦予了它們明顯的雙重用途——非常適合天然氣開採，但也適合保護二氧化碳地下儲存點。
但是，清潔空氣工作組的地質學家布魯斯·希爾表示，該研究對地下景觀提供了一種簡單化的二維視角。
同樣，德克薩斯大學奧斯汀分校的封存專家和高階研究科學家蘇珊·霍沃卡說，沉積岩非常厚。通常會有多層岩石提供保護，防止距離地面 800 米的二氧化碳儲存點發生洩漏。
她說，這意味著如果一個地方的岩石密封層被水力壓裂或“壓裂”破壞，通常根本不會產生問題。她說，破裂區域下方的其他不透水岩層將阻止氣體的遷移。
“我們需要注意這一點，但我不認為你可以得出結論，85% 的二氧化碳地下儲存資源都被劃掉了，”希爾說。
希爾說，如果對地下進行額外的三維成像，由於其他保護層，重疊數字可能會小得多。
此外，他說，鹽水含水層中地下二氧化碳儲存的潛在面積非常大。聯邦政府的資料庫報告說，注入二氧化碳的總體儲存容量可能高達 20,000 吉噸。相比之下，化石燃料燃燒產生的年度二氧化碳排放量只佔其中的一小部分，約為 5.7 吉噸。
未來回旋餘地
希爾說，資源的規模表明，儘管存在重疊，但未來仍有充足的二氧化碳注入空間。目前，聯邦法律要求碳封存運營商根據《安全飲用水法》進行嚴格的許可程式。
例如，根據聯邦法律，用於碳封存的 VI 類注入井專案要求碳捕獲與封存開發商對地下進行徹底的地震測量，並確保在獲得地下二氧化碳注入許可之前，頂部的岩石穩定。它還需要持續監測地下羽狀氣體。
幾位分析師表示，該研究提出的情景主要在一個場景中相關，即天然氣生產商希望在二氧化碳注入後進入該區域。
布萊恩·凱夫律師事務所的律師羅伯特·範·沃爾希斯說，已經壓裂過的蓋層不會首先獲得二氧化碳注入的批准。
範·沃爾希斯說，如果天然氣生產商確實對儲存二氧化碳的同一地層感興趣，那麼 VI 類專案將有大量的溫室氣體注入記錄，從而可以知道在哪裡避免。此外，他說，天然氣生產商不想壓裂整個地層，因為它會阻礙天然氣的生產。
他說，關於碳捕獲與封存和頁岩氣生產，“如果地質條件允許，兩者可以共存。”
他說，由於碳捕獲與封存仍處於非常早期的階段，因此在大多數情況下，天然氣生產很可能會先出現。他說，這降低了“二氧化碳優先”情景的可能性。
此外，希爾說，碳捕獲和封存的許多潛力涉及該研究未考慮的過程——提高石油採收率。在提高石油採收率中，捕獲的二氧化碳被輸送到油田，在那裡，氣體在壓力下注入到油藏中，以推出更多的原油。
碳捕獲行業對提高石油採收率的關注度有所增加，因為與鹽水含水層不同，它賦予捕獲的二氧化碳商業價值。石油公司沒有足夠的二氧化碳來充分擴張，這使得他們對溫室氣體的需求很高。一些估計表明，透過提高石油採收率，有足夠的能力儲存美國年二氧化碳總排放量的六分之一左右 (氣候新聞，2011年7月13日)。
然而，許多分析表明，鹽水含水層最終必須在煤電廠的碳封存中發揮主要作用。許多大型排放源並不靠近油田。國際能源署表示，到 2050 年，碳封存應減少 19% 的排放量，以便到那時將溫室氣體排放量減半。
塞莉亞在一封來自德國的電子郵件中表示，他目前不準備對監管結構所需的更改發表評論。他說：“我們的主要資訊是，需要提高更廣泛的認識。”
這項研究由美國環保署、普林斯頓大學的碳減排倡議和加拿大自然科學與工程研究委員會資助。
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自氣候新聞。www.eenews.net，202-628-6500