Ett skifferprov redo för sprickbildning med CO2. Upphovsman:Xuehang Song
Forskare vid Chinese Academy of Sciences och China University of Petroleum (Beijing) har visat att CO 2 kan göra en bättre hydraulisk sprickvätska (fracking) vätska än vatten. Deras forskning, publicerad 30 maj i tidningen Joule , kan hjälpa till att bana väg för en mer miljövänlig form av fracking som skulle fördubblas som en mekanism för lagring av fångad atmosfärisk CO 2 .
Fracking är en teknik som används för att extrahera resurser från okonventionella reservoarer där vätska (vanligtvis vatten blandat med sand, skummande medel, biocider, och andra kemikalier) injiceras i berget, bryta den för att frigöra resurserna inom. Av de cirka 7-15 miljoner liter vätska som injiceras, 30% -50% finns kvar i bergformationen efter extraktionens slut. Dess höga vattenförbrukning, miljörisker, och frekventa produktionsfrågor har lett till oro kring fracking bland både branschexperter och miljöförespråkare.
"Icke-vattenhaltig sprickbildning kan vara en potentiell lösning för att kringgå dessa problem, säger Nannan Sun, en forskare vid Shanghai Advanced Research Institute vid Chinese Academy of Sciences. "Vi valde CO 2 fraktureras från en rad alternativ eftersom processen innehåller flera fördelar. Dock, vi saknade fortfarande en grundläggande förståelse för tekniken, vilket är mycket viktigt för dess vidare utveckling och distribution. "
Fördelar med CO 2 sprickbildning inkluderar att eliminera behovet av en rejäl vattentillförsel (vilket skulle göra fracking livskraftigt på torra platser), minska risken för skador på reservoarer (som ofta händer när vattenlösningar skapar blockeringar i bergformationen), och tillhandahålla ett underjordiskt förvar för fångad CO 2 .
Dock, CO 2 sannolikt inte kommer att bli vanligt förekommande som frackningsvätska om det inte är mer effektivt än vatten vid resursproduktion. För att undersöka skillnaderna mellan CO 2 och vatten som sprickvätskor på mikroskopisk nivå, Sun och hans team samlade skifferutslag från Chongqing, Kina och sprack dem med båda vätskorna. De fann att CO 2 bättre än vatten, skapa komplexa nätverk av frakturer med betydligt högre stimulerade volymer.
"Vi visade att CO 2 har högre rörlighet än vatten, och, därför, injektionstrycket kan bättre levereras in i formationens naturliga porositet, "säger Sun." Detta förändrar mekanismen genom vilken frakturerna skapas, generera mer komplexa spricknätverk som resulterar i en effektivare produktion av skiffergas. "
Medan forskarna tror att denna hydrauliska sprickningsteknik kommer att vara skalbar, dess storskaliga utveckling är för närvarande begränsad av CO 2 tillgänglighet. Kostnaden för CO 2 som fångas från utsläppskällor är fortfarande oöverkomligt dyrt att tillverka CO 2 ett branschövergripande frackingvätska.
Teamet noterar också att när CO 2 har injicerats i frakturen, den får en låg viskositet som hindrar den från att effektivt transportera sand till sprickorna. Eftersom sanden är avsedd att stöta upp sprickorna medan skiffergas skördas, det är kritiskt att forskare lär sig att förbättra vätskans viskositet - men teamet är ännu inte säkra på hur de ska göra samtidigt som de håller kostnaderna låga och minimerar miljöpåverkan.
Som nästa steg, forskarna planerar att studera gränserna för CO 2 sprickteknologi för att bättre förstå hur den kan användas. "Ytterligare undersökningar behövs för att identifiera effekterna av typen av reservoarer, geomekaniska egenskaper och förhållanden, CO 2 känsligheten hos formationen, och så vidare, "säger Sun." Dessutom, samarbete med industrier kommer att genomföras för att driva fram den praktiska implementeringen av tekniken. "
