Forskare från University of Texas i Austin har funnit att höga halter av metan i brunnvatten från två län nära Fort Worth troligen kommer från grunda naturgasfyndigheter, inte naturgasläckor orsakade av hydrauliska sprickoperationer i den underliggande Barnettskiffern.

Forskningen, publicerad i tidningen Grundvatten , bygger på tidigare studier om brunnens vattenkvalitet i Barnett Shale och använder kemiska och geografiska bevis för att binda den förhöjda metanivån i vissa vattenbrunnar till metan i naturliga grunda avlagringar. J.P. Nicot, forskare vid Bureau of Economic Geology, en enhet vid UT Jackson School of Geosciences, ledde forskningen. Medarbetare inkluderar forskare från Jackson Schools institution för geologiska vetenskaper och University of Michigan.

Metan är huvudkomponenten i naturgas. Hydraulisk spräckning, eller fracking, är en metod för att artificiellt producera sprickor i brunnar tusentals meter djupa för att nå naturgasfyndigheter i skiffersten. Metan finns också i mycket grundare och mindre avlagringar som ligger hundratals fot under marken. Dessa avlagringar bildades när metan från djupare källor rörde sig mot ytan under miljoner år. De grunda reservoarerna i studieområdet är i en geologisk formation kallad Strawn Group.

"Över geologisk tid, metan har ackumulerats i dessa grundare reservoarer, "Nicot förklarade." Dessa sötvattenbrunnar ligger mycket nära dessa grundare magasin och kan vara metanens källa. "

The Barnett Shale, ligger i Fort Worth -regionen, är ett av de största och mest produktiva naturgasfälten i USA. I slutet av 2015, det var cirka 20, 000 brunnar i regionen. Eftersom produktionen har blomstrat, frågor har väckts om sambandet mellan hydraulisk sprickbildning och potentiellt farliga metanhalter i vissa vattenbrunnar, framför allt brunnar i Silverado -kvarteret i Parker County utanför Fort Worth.

För att undersöka källan och omfattningen av metan i vattenbrunnar, forskarna analyserade prover från mer än 450 brunnar i 12 län i västra Barnett Shale. De allra flesta proverna - 85 procent - visade mycket låga metanhalter i grundvattnet på mindre än 0,1 milligram metan per liter vatten. Dock, ett kluster av 11 brunnar i Parker County och Hood County hade metanhalter över 10 milligram per liter vatten, en nivå som kan utlösa avluftning av brunnvattensystem för att säkerställa att den brandfarliga gasen inte blir farlig.

Silverado -kvarteret befann sig i epicentret för brunnarna som innehöll höga metanhalter. De finns i ett ungefär 6-till-8-mils område som också innehåller brunnar med låga metanhalter.

Detta fynd fick forskarna att titta närmare på klustret. Börjar i mitten av klustret och arbetar utåt tills ingen metan detekterades i vattnet, de tog prover från 58 platser och analyserade dem för att se var gasen kommer från.

"Det vi ville göra var att förstå hur mycket metan det finns och bestämma storleken på den höga metan hotspot, "Sa Nicot.

Metan produceras på två sätt:termogeniskt, från nedbrytning av organiskt material under förhöjd temperatur och tryck; och biogeniskt, genom mikrobiell aktivitet. Biogen metan genereras generellt på grunt djup. Termogen metan produceras alltid på djupet, även om gasen ibland kan migrera över geologisk tid till grundare områden.

Forskare använde kolisotopanalys för att fastställa att metanen var termogen, som utesluter biogena källor men inte visste om gasen kom från den djupare Barnett eller den grundare Strawn. Ytterligare analys av provens ädelgaser utförda av medlemmar i samma forskargrupp och ledd av forskare vid University of Michigan kopplade metan till de grunda naturgasfyndigheterna i Strawn. Resultaten kompletterades med en annan av teamets studier 2015 som hittade kväveisotoper associerade med Strawn.

"Kombinera alkan, ädelgas- och kvävekompositioner och isotopförhållanden tillät oss att skilja naturgas från den djupa Barnettskiffern från den grunda Strawn -gruppen, "förklarade Toti Larson, en forskare vid Jackson Schools institution för geologiska vetenskaper.

Förutom kemiska bevis, forskarna fann en stark korrelation mellan vattenbrunnens närhet till Strawn -gruppen och höga metanhalter. Det finns inget samband mellan brunnar med hög metan och avståndet till de närmaste hydrauliskt sprickade brunnarna. Forskarna noterar också att Parker och Hood län har ett relativt lågt antal hydrauliska sprickbrunnar jämfört med andra län i Barnett Shale, som Denton, som har vattenbrunnar med låga metanhalter.

Även om resultaten tyder på att metan från Strawn Group är den mest troliga källan för metan i vattenbrunnar i Parker och Hood län, forskarna sa att de inte helt kan utesluta att en del av metanet kan ha kommit från läckor orsakade av hydrauliska sprickoperationer. Faktiskt, forskarna föreslår att läckor från djupa reservoarer kan hjälpa till att förklara vissa fall som registrerats av andra studier där metanhalter i vattenbrunnar ökar med tiden och fall där metan finns i vattenbrunnar där det tidigare saknades.

För brunnar där metanens ursprung fortfarande är tveksamt, forskarna föreslår en mer omfattande provtagnings- och analyskampanj.