I en banbrytande studie, ett forskarlag som inkluderade en Johns Hopkins-ingenjör sammanställde och analyserade en aldrig tidigare skådad mängd regulatoriska data som beskriver integriteten hos olje- och gaskällor i flera stater. Studieresultaten, publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences , ger värdefulla insikter för branschoperatörer och tillsynsmyndigheter som försöker förhindra brunnsläckage och säkerställa framgången med kollagring, olje- och gasproduktion, naturgaslagring, och vätgaslagringsverksamhet.

"Studien fokuserar på olje- och gasbrunnars integritet, särskilt på landbaserade olje- och gaskällor. Detta är relevant, till exempel, att utvärdera miljöriskerna relaterade till okonventionell olje- och gasutveckling, sa Harihar Rajaram, en miljöhälsa och ingenjörsprofessor vid Johns Hopkins Universitys Whiting School of Engineering, en medförfattare till studien ledd av forskare vid U.S. Department of Energy's National Energy Technology Laboratory. "För att förstå miljöriskerna med läckande olje- och gaskällor, det är viktigt att först uppskatta vilken del av olje- och gaskällor som har upplevt integritetsproblem."

Olje- och gaskällor är utformade för att helt innehålla (via en serie kapslade stålrör med cement emellan) alla vätskor som de pumpar upp från olje- och gasreservoarer. Dock, på grund av påfrestningar under jorden, cement kan spricka eller separeras från det intilliggande stålhöljet, orsakar integritetsproblem, och, i vissa fall, läckage.

Medan mer än 900, 000 olje- och gaskällor är för närvarande aktiva i USA, exakta uppskattningar av andelen av dessa brunnar som har upplevt integritetsproblem under sin livstid har begränsats av datatillgänglighet. Även om de flesta stater kräver någon form av brunnsintegritetstestning - till exempel, använda en tryckmätare för att övervaka uppbyggnaden av gaser utanför produktionshöljet – dessa data görs inte offentligt tillgängliga i lättillgängliga digitala databaser.

I den nya studien, forskare tar itu med detta problem genom att använda avancerade beräkningstekniker för att samla in och extrahera data från mer än 470, 000 regulatoriska register som beskriver resultaten av brunnsintegritetstester utförda i Colorado, New Mexico, och Pennsylvania på mer än 100, 000 brunnar före 2018. Data som extraherats från dessa register representerar den största och mest kompletta posten som hittills samlats för att granska integriteten hos amerikanska olje- och gaskällor.

Teamet fokuserade på att uppskatta andelen olje- och gaskällor som har uppvisat tryck och flöden som tyder på ett integritetsproblem. Testresultat från Pennsylvania visade att 14,1 % av brunnarna som testats före 2018 potentiellt har upplevt ett integritetsproblem. Data från olika kolväteproducerande regioner inom Colorado och New Mexico avslöjade att brunnar upplevde integritetsproblem med ett bredare frekvensområde (0,3%-26,5%) än vad som tidigare rapporterats, som belyser behovet av att bättre förstå regionala trender och variationer mellan olika olje- och gasfält i brunnsintegritet. Riktade brunnar var mer benägna att uppvisa integritetsproblem än vertikala brunnar i Colorado och Pennsylvania. De flesta brunnar med integritetsproblem upplevde läckage internt i brunnsystemet som inte rann ut i grundvattnet. Att testa runt brunnar för indikatorer på gasläckage till grundvatten är inte en utbredd praxis, men 3,0 % av de testade brunnarna i Colorado och 0,1 % av de testade brunnarna i New Mexico uppvisade egenskaper som gjorde dem mottagliga för läckage utanför brunnen.

"Det är viktigt att notera att en integritetsfråga inte innebär att vätskor har läckt ut utanför en olje- och gaskälla och skapat en risk för grundvattenförorening, " sa Rajaram. "I Colorado, till exempel, de flesta brunnar som riskerar att förorenas grundvatten är äldre vertikala brunnar som byggdes med korta ytskikt som inte skyddar djupare grundvattenakviferer som senare betecknades som vattenresurser. Brunnar med höga yttryck kan identifieras och åtgärdas för att förhindra integritetsproblem. "

Forskarna säger att studieresultaten visar värdet av statliga brunnstestprogram. De lyfter också fram utmaningarna med att tolka olika interjurisdiktionella brunnstestdata och föreslår behovet av ett omfattande standardiserat brunnstestprotokoll. Forskarna rekommenderade antagandet av en omfattande, standardiserat testprotokoll [för att] säkerställa kompatibiliteten hos testresultat från olika jurisdiktioner, möjliggöra upprättandet av enhetliga kriterier för att identifiera problem med brunnsintegritet, och underlätta sammanställningen av testresultat.

"Att övervaka olje- och gasbrunnars integritet baserat på yttryck i höljet eller mätningar av höljesventilationsflöde är relativt billigt och hjälper till att identifiera problematiska brunnar tidigt och åtgärda dem, ", sa Rajaram. "Att göra data från dessa övervakningsinsatser öppet tillgängliga och lättillgängliga hjälper verkligen:Det ger en nivå av transparens för att informera alla intressenter om potentiella kontamineringsrisker, och hjälper till att flagga brunnar med potentiellt försämrad integritet och åtgärda dem innan något läckage inträffar."

Teamet rekommenderar också att framtida forskning bör fortsätta att aggregera och analysera denna typ av data, för att bättre informera intressenternas beslutsfattande.