Tillräckligt med vatten kommer att komma från marken som en biprodukt av oljeproduktion från okonventionella reservoarer under de kommande decennierna för att teoretiskt motverka behovet av att använda färskvatten för hydrauliska sprickningsoperationer i många av landets stora oljeproducerande områden. Men medan andra industrier, såsom jordbruk, kanske vill återvinna lite av det vattnet för sina egna behov, vattenkvalitetsproblem och de potentiella kostnaderna innebär att det kan vara bäst att behålla vattnet i oljefläcken.

Det är resultatet av två nya studier ledda av forskare vid University of Texas i Austin.

"Vi måste först maximera återanvändningen av producerat vatten för hydraulisk frakturering, sa Bridget Scanlon, huvudförfattare på båda studierna och en senior forskare vid UT Bureau of Economic Geology. "Det är verkligen budskapet här."

Den första studien publicerades i Miljövetenskap och teknik den 16 februari. Den kvantifierar för första gången hur mycket vatten som produceras med olje- och naturgasverksamhet jämfört med hur mycket som behövs för hydraulisk sprickbildning. Författarna prognostiserade också vattenbehovet för hydraulisk sprickbildning och producerat vatten under olje- och gasspelens livslängd, som sträcker sig över decennier. En pjäs är en grupp olje- eller naturgasfält som kontrolleras av samma geologi.

Den andra studien publicerades i Vetenskap om den totala miljön den 3 februari. Man bedömer potentialen för att använda det vatten som produceras med olja och naturgas i andra sektorer, såsom jordbruk. Det inkluderade forskare från New Mexico State University, University of Texas i El Paso och Penn State University. Den visar att de nuvarande volymerna producerat vatten är relativt små jämfört med behovet av bevattningsvatten och kommer inte att lösa problem med vattenbrist.

Att hantera vattenfrågor har blivit allt mer utmanande med olje- och naturgasutveckling i okonventionella skifferreservoarer. Operatörer behöver betydande mängder vatten för att hydrauliskt spräcka skiffer för att producera olja och naturgas, vilket kan vara ett problem i områden där det är ont om vatten. Och stora mängder vatten hämtas från reservoarerna som en biprodukt av produktionen, ställer upp en helt ny uppsättning frågor för hur man hanterar det producerade vattnet, särskilt som vetenskapen har visat att pumpning av det tillbaka till den djupa underytan är kopplat till seismisk aktivitet i vissa regioner.

Studierna kan hjälpa till att informera betydande offentliga politiska debatter om vattenhantering relaterad till olje- och naturgasproduktion i Texas, Oklahoma, New Mexico och andra delar av landet, sa Scanlon.

"Vattenvolymerna som citeras varierar kraftigt. Det är därför vi gjorde den här studien, ", sa hon. "Detta ger verkligen en kvantitativ analys av efterfrågan på hydraulisk sprickvatten och producerade vattenvolymer."

Forskningen tittade på åtta stora pjäser över hela USA, inklusive perm (Midland och Delaware), Bakken, Barnett, Eagle Ford, Fayetteville, Haynesville, Marcellus och Niobrara spelar.

Forskarna använde historiska data från 2009 till 2017 för alla pjäser, och projektioner utvecklades för oljepjäsernas livslängd baserade på den tekniskt utvinningsbara oljan med hjälp av nuvarande teknologi. Oljespel producerade mycket mer vatten än naturgasspel, med Permian Basin som producerade cirka 50 gånger så mycket vatten som Marcellus 2017. När det gäller återvinningspotential för hydraulisk sprickbildning, forskningen visar att det i många fall finns gott om vatten som skulle kunna användas bra. Till exempel, i Delaware Basin, som är en del av den större Permian Basin i Texas, forskare fann att de beräknade producerade vattenvolymerna kommer att vara nästan fyra gånger så stora som mängden vatten som krävs för hydraulisk sprickbildning.

Att hantera detta producerade vatten kommer att utgöra en betydande utmaning i Delaware, som står för cirka 50 % av landets beräknade oljeproduktion. Även om vattnet teoretiskt sett skulle kunna användas av andra sektorer, såsom jordbruk i torra västra Texas, forskare sade problem med vattenkvaliteten och kostnaden för att behandla saltvattnet kan vara hinder. Dessutom, om vattnet är mycket behandlat för att avlägsna alla fasta ämnen, stora volymer salt skulle genereras. Saltet från det producerade vattnet i Delaware Basin enbart under 2017 kunde fylla upp till 3, 000 olympiska simbassänger.

"Förmågan att med fördel återanvända producerat vatten i torra och halvtorra regioner, som kan vara vattenstressad, är inte det universalmedel som vi hoppades, " sa medförfattaren Mark Engle, professor vid University of Texas i El Paso. "Det finns definitivt potential att göra något bra, men det kommer att kräva försiktiga och smarta tillvägagångssätt och politik."