Vocea întregului sector de
upstream din România

O scurtă istorie a fracturării hidraulice (2)

În 1959, industria petrolieră a devenit interesată de utilizarea energiei nucleare. Practic, s-a propus folosirea bombelor atomice pentru a fractura forajele. Edward Teller, tatăl bombei cu hidrogen, a organizat un miting în acel an la Lawrence Radiation Laboratory –astăzi, Lawrence Berkeley National Laboratory, pentru a discuta utilizarea pașnică a energiei nucleare. Teller a sugerat că aceasta ar putea fi folosită pentru minerit și lucrări de excavații. Comisia pentru Energie Atomică a SUA (The US Atomic Energy Commission) a fost de acord și a creat Project Plowshare (Proiectul Fier de plug), numit așa după versetele biblice din profeția lui Isaia (2.4): „…așa încât din săbiilor lor își vor făuri fiare de plug, și din sulițele lor cosoare”. Programul s-a concentrat la început pe utilizarea puterii atomului ca un uriaș excavator. Guvernul american s-a gândit chiar la ideea folosirii bombelor atomice pentru a săpa un nou port adânc în Alaska sau un nou canal prin Panama. Nici una din aceste idei nu s-a materializat, datorită unor probleme tehnice și temerilor legate de deteriorarea mediului înconjurător. Totuși, s-a încheiat un acord de colaborare între guvern și compania El Paso Natural Gas. Oamenii de știință cooptați în proiectul Plowshare doreau să știe dacă utilizarea exploziilor nucleare pentru fracturarea rocilor din găurile de sondă este posibilă și eficientă ca preț.

În 1967, oamenii de știință au detonat o bombă de 29 kilotone undeva în afara localității Farmington din New Mexico. Aplaudată de liderii politici locali și oficialii din partea statului, bomba a fost coborâtă 1.200 metri într-o sondă de gaz săpată într-o formațiune argiloasă. În urma detonației, s-a creat o cavitate de circa 50 metri în diametru. Numită Project Gasbuggy (Gâza de gaz), detonarea a avut succes. Dar gazul care a început să curgă în sondă conținea tritiu radioactiv și alți izotopi. Cercetătorii au decis să încerce o variantă mai puternică, în ideea că vor produce mai mult gaz și astfel vor recupera zecile de milioane de dolari cheltuiți pe bombe.

Următoarea explozie s-a numit Rulison, după numele unui oraș din vestul statului Colorado. Bomba Rulison a fost mai mare – 43 kilotone – și a explodat la o adâncime mai mare în sondă. (Pentru comparație, bomba aruncată peste Hiroshima în 1945 a fost de 13 kilotone). Fără multă publicitate, bomba Rulison a fost detonată în septembrie 1969, imediat după terminarea festivalului de la Woodstock. De data aceasta, măsurătorile au indicat că roca s-a fracturat pe o rază de 76 metri în jurul punctului de explozie. Când gazul a început să curgă din rocă în sondă, era amestecat cu cantități mari de tritiu și kripton-85. Comisia de Energie Atomică a studiat expunerea potențială care s-ar fi produs dacă gazul ar fi fost pompat prin conducte și oferit populației. Două orașe care ar fi primit cea mai mare doză de radiație de la arderea gazului în bucătării și sobe ar fi fost Rifle, situat lângă locul detonației și Aspen (stațiunea de schi cea mai șic din SUA). Doza ar fi fost mică, dar era vorba doar de un singur foraj.

Aceste încercări de a sfărâma rocile pentru a extrage hidrocarburi a atras atenția Casei Albe. Într-o cuvântare din 1971, Președintele Richard Nixon a vorbit despre faptul că găsirea unor cantități sporite de gaz natural „va fi una dintre cele mai urgente nevoi energetice în următorii câțiva ani”. Și el și-a exprimat sprijinul pentru „experimentele de stimulare nucleară care caută să producă gaz natural din formațiuni geologice compacte, care în prezent nu pot fi exploatate”[1]. Cu această aprobare de la cel mai înalt nivel, Proiectul Plowshare a continuat. Testul următor va cuprinde detonarea simultană a trei bombe, fiecare dintre ele mai mare decât cea folosită pentru Gasbuggy. Ele vor fi plasate suficient de departe una de alta astfel încât zona de impact va crea o vastă coloană verticală prin care va curge gazul.

Susținătorii proiectului au crezut că această metodă va rezolva deficitul energetic al SUA. Ei sperau că fracturarea nucleară ar putea deveni o tehnică comună, ceva care poate fi folosit în fiecare zi oriunde se sapă o sondă pentru gaze.

Explozia Rio Blanco, de asemenea în vestul statului Colorado, a avut loc în luna mai 1973, într-o perioadă de insuficient gaz natural pe piață. Cu două luni mai înainte, realitatea crizei energetice lovise un punct dureros, atunci când școlile de stat din Denver (capitala statului Colorado) fuseseră închise din lipsă de gaz pentru încălzirea lor. Sponsorii detonației nucleare au creat un buletin informativ – The Rio Blanco News –care anunța în primul său număr că „Gazul din Proiectul Rio Blanco ar putea reprezenta 10 ani de rezerve pentru Statele Unite”. Acest optimism nu a fost confirmat de rezultatele exploziei. Cele trei bombe au creat coloane verticale individuale, dar neconectate între ele. Gazul a ieșit numai din detonația cea mai de sus. În loc de rezerve pentru 10 ani, principala moștenire a detonațiilor este o placă oficială la locul exploziei care avertizează împotriva săpării solului sau forării fără permisiune din partea guvernului.

Fără să se lase intimidați, planificatorii Proiectului Plowshare au devenit și mai ambițioși. Următorul test, numit Project Wagon Wheel (Proiectul Roata de Căruță), a implicat dispozitive de 500 kilotone explozibil. Și acesta a fost doar începutul. Dacă ar fi reușit, Comisia de Energie Atomică și compania El Paso plănuiau între patruzeci și cincizeci de detonații pe an în sudul statului Wyoming (Pinedale). Dar de data aceasta, promotorii atomici și-au găsit nașul. Locuitorii din zonă s-au organizat ca să stopeze proiectul. Oamenii erau îngrijorați de impactul zguduirilor pământului asupra drumurilor locale și a canalelor de irigații. Partea economică a bombelor atomice a fost de asemenea supusă analizei. Departamentul Energie a declarat ulterior că au fost cheltuite 82 miliarde dolari pentru proiect și chiar dacă gazul ar fi curs suficient în următorii 25 de ani, numai o mică parte din cheltuieli s-ar fi amortizat.

Nu este clar cum a fost anulat Proiectul Roata de Căruță, dar deputatul Teno Roncalio, singurul Democrat din statul Wyoming, a avut rolul decisiv. În ianuarie 1973 el a fost numit în Comitetul Unit al Congresului pentru Energia Atomică (Congress’s Joint Committee for Atomic Energy). O săptămână mai târziu, Roncalio a anunțat că fondurile pentru Roata de Căruță sunt eliminate din bugetul federal. În 1978 Roncalio a hotărât să nu mai candideze pentru realegerea sa. A apărut astfel o posibilitate pentru un tânăr republican. El va câștiga alegerile și va fi cel care va juca un rol major în răspândirea fracturării hidraulice ca șef executiv al companiei Halliburton. Numele lui era Dick Cheney.

Dacă interesul pentru fracturarea nucleară a dispărut, grijile pentru securitatea energetică s-au amplificat. În noiembrie 1973, Președintele Nixon a promis să elimine importurile de petrol până în 1980. Fără succes. În luna august a anului următor și-a prezentat demisia ca președinte.

Rezervele de gaz natural deveniseră atât de mici încât Congresul a adoptat o lege în 1978 care făcea ilegală orice nouă construcție a unei termocentrale pe gaz. Până când legea a fost abrogată nouă ani mai târziu de către Președintele Reagan, Statele Unite construiseră termocentrale pe cărbune care furnizau 81 gigawați de electricitate. Aproape un sfert din acele termocentrale pe cărbune sunt încă în funcțiune. Oficialii guvernamentali au simțit că nu au ce să aleagă. Noile zone gazeifere care fuseseră între timp descoperite erau mici ca volum de producție, iar patru din cinci foraje săpate pentru gaze nu au fost productive.

Confruntat cu o criză energetică în plină desfășurare, guvernul a încercat o multitudine de soluții. S-au făcut eforturi pentru a scădea cererile de energie. Limitele de viteză au fost coborâte pentru ca să se economisească benzina și motorina. Au fost și încercări de a impulsiona ofertele de energie.

În anii ’70 guvernul federal al SUA a inițiat Eastern Gas Shales Project (Proiectul gazelor de șist estice) și zeci de proiecte pilot de fracturare hidraulică; de asemenea, a sprijinit cercetarea privată și publică. Aceste eforturi au fost determinate de criza energetică din 1973, când țările arabe membre ale OPEC (Organizația Țărilor Exportatoare de Petrol) au impus un embargou pe exportul de țiței ca măsură de pedepsire a Statelor Unite pentru ajutorul acordat Israelului în războiul de Yom Kippur. De asemenea, guvernul a fost silit să adopte măsuri de stimulare a cercetărilor și datorită reducerii pronunțate a rezervelor de gaze. Ca răspuns la criza energetică, administrațiile Ford și Carter au acordat prioritate căutărilor de noi surse de energie și tehnologii care să le pună în valoare. Între 1978 și 1991, guvernul federal a cheltuit 137 milioane de dolari pentru dezvoltarea acestor noi tehnologii. Industria și cercetătorii federali au început să se ocupe mai îndeaproape de modalitățile de exploatare a resurselor neconvenționale, printre care se numără și gazele de șist.

Laboratoarele naționale americane – Sandia și Los Alamos din New Mexico, precum și Lawrence Livermore din California, au produs programe computerizate pentru modelarea, monitorizarea și evaluarea proiectelor demonstrative. În 1979, eforturile comune publice și private de a aduce gazele de șist pe piață au fost formalizate prin Planul de Comercializare pentru Recuperarea Gazului Natural din Surse Neconvenționale (Commercialization Plan for Recovery of Natural Gas from Unconventional Sources) din cadrul Departamentului de Energie al SUA. Noi tehnici de prospectare seismică tridimensională, dezvoltate inițial de Laboratorul Sandia pentru minele de cărbuni, au fost utilizate pentru localizarea fracturilor din argile și vizualizarea formațiunilor gazeifere adânc îngropate.

În 1980, la un an după cea de-a doua criză energetică din 1979, generată de revoluția iraniană, Congresul SUA a adoptat Windfall Profits Tax Act (Legea de taxare a profiturilor extraordinare) care a creat creditul pentru producția de gaz neconvențional (Secțiunea 29 a legii). Oferind o scutire de taxă de 0,50 $ pentru fiecare 28 metri cubi (1.000 cubic feet) de gaz neconvențional, legea a impulsionat creșterea fracturărilor hidraulice a argilelor gazeifere.

Un program mai puțin cunoscut, sprijinit de guvernul federal, s-a numit Programul de Cercetări pentru Gaze Neconvenționale (Unconventional Gas Research Program – UGR). Fondurile pentru acest program au fost destul de mici – 3o milioane de dolari a fost suma maximă alocată. Începând din 1977 și continuând în următorii câțiva ani, mare parte din fonduri au mers la unitatea de cercetare din Morgantown, Virginia de Vest, care studia gazul natural aflat în argilele din Munții Apalași. Industria energetică era conștientă de prezența gazului în acele argile, dar forajele erau puțin adânci și impredictibile ca volum generat de producție. Numai în locurile unde argilele erau fracturate natural – și aproape de suprafață – companiile energetice catadicseau să foreze. UGR voia să schimbe această situație. Au fost trimiși geologi în întreaga regiune pentru a studia caracteristicile argilelor. De asemenea, s-au săpat câteva sonde. În ce privește fracturarea, nimic n-a fost lăsat deoparte. UGR a încercat fracturări cu explozivi chimici și chiar congelarea rocilor cu agenți criogenici.

Unul dintre cercetătorii cei mai talentați care au lucrat în programul UGR a fost Al Yost. Pe parcursul a peste zece ani, el a încercat multe tehnologii noi care vor crea cadrul pentru ascensiunea fracturării hidraulice. Ca să studieze efectele acesteia, Yost și colegii săi ingineri au plasat camere minuscule în interiorul sondelor pentru a-și da seama ce se întâmplă acolo jos și au folosit unde seismice pentru a carta cu precizie fracturile create. Pentru prima dată, ei au încercat fracturarea hidraulică masivă – o tehnologie care numai după 20 de ani va deveni de rutină, o dată cu aplicarea ei de către compania Mitchell Energy.

Următoarea pagină a istoriei fracturării hidraulice se va scrie în Texas și Oklahoma.

Articol publicat pe CONTRIBUTORS si republicat cu permisiunea autorului.

Constantin Crânganu este profesor de geofizică și geologia petrolului la Graduate Center și Brooklyn College, The City University of New York. Între 1980 și 1993 a fost asistent și lector la Universitatea „Al. I. Cuza” din Iași, Facultatea de geografie-geologie. În 1993 a fost declarat câștigătorul primului concurs național din România post-comunistă pentru prestigioasa bursă Fulbright oferită de Congresul SUA. În calitate de Fulbright Visiting Scientist la University of Oklahoma el a efectuat cercetări fundamentale și aplicative despre zăcămintele de petrol și gaze, suprapresiunile din bazinele sedimentare, fluxul termic și căldura radioactivă din crusta terestră, identificarea stratelor cu conținut de gaze în gaura de sondă, exploatarea printr-o metodă personală a zăcămintelor neconvenționale de hidrați gazoși etc. După mutarea în 2001 la City University of New York, profesorul Crânganu a început o nouă direcție de cercetare: implementarea metodelor de inteligență artificială în studiile de petrol și gaze. Pentru activitatea sa în acest domeniu de pionierat a fost nominalizat la ENI Awards 2012 și a primit o ofertă din partea editurii Springer de a publica o carte reprezentativa pentru acest domeniu cutting-edge.

Cartea, intitulata „Artificial Intelligent Approaches in Petroleum Geosciences”, a aparut în 2015.

STIRI INTERNATIONALE

Norway: Equinor...

The Norwegian Petroleum Directorate has granted Equinor a drilling permit for well 36/1-3 in production licence PL 885. The well will be drilled...

Angola: Eni announces...

Eni has started production from the Vandumbu field in Block 15/06 through the West Hub N’Goma FPSO. First oil from the Vandumbu field was achieved...

Canada-Nova Scotia...

The Canada-Nova Scotia Offshore Petroleum Board (CNSOPB) has issued Call for Bids NS18-3, which includes two industry-nominated parcels. The Call...
STIRI LOCALE

ANRE: Profit de 10%...

Companiile care dețin și operează depozite de înmagazinare a gazelor naturale în România vor fi...

Până pe 28 ian,...

Realizarea conductei de transport gaze naturale dintre Onești-Gherăești-Lețcani a fost scoasă la...

România a înregistrat...

Produsul Intern Brut a crescut cu 0,2% în zona euro şi cu 0,3% în Uniunea Europeană în...
COTATII OIL & GAS