天然气生产和碳封存可能正走向地下冲突的道路。
这是 一项新的研究 传递的信息，该研究发现，许多公司想要开采天然气的页岩地层，恰好位于为存储从发电厂和工业设施捕获的地下二氧化碳所设想的最佳地点之上。
研究人员发现，这种重叠的问题在于，页岩气开采涉及压裂岩石，而这些岩石可能需要作为不可渗透的覆盖层，以永久性地将二氧化碳保持在地下，并防止其泄漏回大气中。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。 通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的影响深远的故事的未来。
普林斯顿大学土木与环境工程教授，该研究的合著者迈克尔·塞莉亚说：“通过水力压裂进行的页岩气生产可能会损害未来将页岩作为二氧化碳存储操作中的盖层地层的使用。”
该研究称：“两种用途之间存在明显的冲突。”
塞莉亚与博士后研究助理托马斯·艾略特的合作研究将发表在即将出版的《环境科学与技术》纸质版上。
两人报告说，美国地下二氧化碳存储的潜在区域有 80% 可能受到页岩和致密气开发的影响。当他们检查靠近该国最大的温室气体排放源（如煤电厂）的潜在二氧化碳存储地点时，数字保持不变。
天然气通过水力压裂从页岩中提取，在该过程中，岩石被压裂，从而使注入的流体能够更容易地流过岩石以提取气体。该过程旨在提高岩石在长距离上的渗透性。研究人员说，页岩岩石的破裂可能会使其不适合用作稳定的、不可渗透的岩层，阻止注入的二氧化碳向上迁移。
钻探潜在的储存地点
该研究提出了未来可能出现的问题，因为在电力部门中，深层岩层或盐水含水层的碳捕获和封存（CCS）目前尚未大规模得到证实。它设想将温室气体从烟囱中分离出来，然后将二氧化碳输送到地下储存点，以防止其释放到大气中。
在伊利诺伊州的乙醇工厂有一个大型的碳捕获与封存试点项目，但除此之外，能源行业正在美国以非集成的小规模方式测试这一概念。许多其他项目因成本问题而停滞不前。该概念被认为是煤炭在碳受限世界中生存的关键，因为这种化石燃料排放的温室气体约占该国温室气体排放量的三分之一。
页岩气产量也尚未达到全面规模。
塞莉亚和艾略特研究了由国家能源技术实验室创建的地下二氧化碳潜在存储点的碳封存数据库，该数据库被称为国家碳封存数据库和地理信息系统，或 NATCARB。
然后，将该分析与能源部的大型页岩区域数据库叠加，例如从俄亥俄州延伸到纽约北部的马塞勒斯地层和得克萨斯州的巴内特地层。研究人员考虑了已知富含页岩气的地区，以及未来可能产出的地区。他们还考虑了致密气，另一种非常规天然气来源，这种燃料紧密地位于不可渗透的岩石中。
在全国范围内，估计地下二氧化碳的存储能力为 1,711 至 20,402 吉吨。但是，当将天然气勘探加入考虑范围后，该范围降至 217 至 2,885 吉吨空间 - 减少了 80%。研究人员表示，这些数字是“上限”估计，但“似乎令人信服”。
一种潜在的不同的景象
当两人绘制美国大型固定二氧化碳排放源（如煤电厂）的地图，并考虑这些排放源 20 英里范围内的可用二氧化碳存储点时，发生了更高程度的重叠。在这种情况下，研究人员得出结论，页岩气和致密气生产可能会影响 85% 的二氧化碳存储潜在点。
他们说，页岩气和封存区域之间重叠如此严重的原因之一是，页岩地层本身通常具有非常低的渗透性。这赋予了它们明显的双重用途——非常适合天然气开采，但也适合保护二氧化碳地下存储点。
但是，清洁空气工作组的地质学家布鲁斯·希尔表示，该研究对地下景观提供了一种简单化的二维视角。
同样，德克萨斯大学奥斯汀分校的封存专家和高级研究科学家苏珊·霍沃卡说，沉积岩非常厚。通常会有多层岩石提供保护，防止距离地面 800 米的二氧化碳存储点发生泄漏。
她说，这意味着如果一个地方的岩石密封层被水力压裂或“压裂”破坏，通常根本不会产生问题。她说，破裂区域下方的其他不透水岩层将阻止气体的迁移。
“我们需要注意这一点，但我不认为你可以得出结论，85% 的二氧化碳地下存储资源都被划掉了，”希尔说。
希尔说，如果对地下进行额外的三维成像，由于其他保护层，重叠数字可能会小得多。
此外，他说，盐水含水层中地下二氧化碳存储的潜在面积非常大。联邦政府的数据库报告说，注入二氧化碳的总体存储容量可能高达 20,000 吉吨。相比之下，化石燃料燃烧产生的年度二氧化碳排放量只占其中的一小部分，约为 5.7 吉吨。
未来回旋余地
希尔说，资源的规模表明，尽管存在重叠，但未来仍有充足的二氧化碳注入空间。目前，联邦法律要求碳封存运营商根据《安全饮用水法》进行严格的许可程序。
例如，根据联邦法律，用于碳封存的 VI 类注入井项目要求碳捕获与封存开发商对地下进行彻底的地震测量，并确保在获得地下二氧化碳注入许可之前，顶部的岩石稳定。它还需要持续监测地下羽状气体。
几位分析师表示，该研究提出的情景主要在一个场景中相关，即天然气生产商希望在二氧化碳注入后进入该区域。
布莱恩·凯夫律师事务所的律师罗伯特·范·沃尔希斯说，已经压裂过的盖层不会首先获得二氧化碳注入的批准。
范·沃尔希斯说，如果天然气生产商确实对储存二氧化碳的同一地层感兴趣，那么 VI 类项目将有大量的温室气体注入记录，从而可以知道在哪里避免。此外，他说，天然气生产商不想压裂整个地层，因为它会阻碍天然气的生产。
他说，关于碳捕获与封存和页岩气生产，“如果地质条件允许，两者可以共存。”
他说，由于碳捕获与封存仍处于非常早期的阶段，因此在大多数情况下，天然气生产很可能会先出现。他说，这降低了“二氧化碳优先”情景的可能性。
此外，希尔说，碳捕获和封存的许多潜力涉及该研究未考虑的过程——提高石油采收率。在提高石油采收率中，捕获的二氧化碳被输送到油田，在那里，气体在压力下注入到油藏中，以推出更多的原油。
碳捕获行业对提高石油采收率的关注度有所增加，因为与盐水含水层不同，它赋予捕获的二氧化碳商业价值。石油公司没有足够的二氧化碳来充分扩张，这使得他们对温室气体的需求很高。一些估计表明，通过提高石油采收率，有足够的能力存储美国年二氧化碳总排放量的六分之一左右 (气候新闻，2011年7月13日)。
然而，许多分析表明，盐水含水层最终必须在煤电厂的碳封存中发挥主要作用。许多大型排放源并不靠近油田。国际能源署表示，到 2050 年，碳封存应减少 19% 的排放量，以便到那时将温室气体排放量减半。
塞莉亚在一封来自德国的电子邮件中表示，他目前不准备对监管结构所需的更改发表评论。他说：“我们的主要信息是，需要提高更广泛的认识。”
这项研究由美国环保署、普林斯顿大学的碳减排倡议和加拿大自然科学与工程研究委员会资助。
经环境与能源出版有限责任公司许可，转载自气候新闻。www.eenews.net，202-628-6500