סדיקה הידראולית

מתוך אקו-ויקי, מקום מפגש בנושאי אקולוגיה, חברה וכלכלה.
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

סדיקה הידראולית (באנגלית: Hydraulic fracturing) היא היצירה של שברים וסדקים בשכבות סלע, על ידי של נוזל בלחץ גבוה. חלק מהסדיקה ההידראולית נוצרת באופו טבעי לאורך עורקים או דייקים שקיימים בטבע. דבר זה יכול ליצור תנאים שבהם גז טבעי או נפט יכולים לנדוד למאגרים אחרים.

תרשים של סדיקה הידראולית. ניתן לראות את הקידוח האנכי שיורד מתחת למפלס מי התהום אל שכבות הסלע של פצלי השמן, וכן את הקידוח האופקי שלאורכו מבוצע הסידוק ההידראולי (באדום). ליד מגדל הקידוח ניתן להבחין במיכלי של מים נקיים להכנת הקיטור, ובמאגרים לקבלת המים המזוהמים שנוצרו בתהליך.

שבירה מושרה הידראולית המוכרת גם כפראקינג (Fracking) היא טכניקה המשמשת כדי לשחרר נפט, גז טבעי (כולל גז פצלים, פצלי נפט, Tight gas, ו-Coal seam gas) או חומרים אחרים לחילוץ משכבות סלע. בטכניקה זו קודחים לעומק הקרקע, לפעמים לעומק של 3 ק"מ או יותר, ואז מבצעים קידוח אופקי. לאחר מכן מכניסים לקידוח האופקי חומרי נפץ שגורמים לסדקים בסלע. בהמשך מזרימים כמות גבוהה של קיטור בלחץ גבוה עם כימיקלים, אלו סודקים את הסלעים עוד וגורמים לשחרור של גז טבעי ונפט. לצורך התהליך משתמשים בכמויות גדולות של מים ובחומרים רעילים שונים, ואחוז גבוה מהמים חוזר בסוף התהליך לפני הקרקע, כמים מזוהמים שיש צורך לאחסן אותם בצורה בטוחה.

השימוש הראשון בסדיקה הידראולית היה ב-1947, אבל טכניקות מודרניות של סדיקה הידראולית, שנקראות Horizontal slickwater fracturing, ואשר הפכו את ההפקה של פצלי גז ופצלי נפט לכדאי מבחינה כלכלית, פותחו רק ב-1998, במאגר פצלי הגז Barnett Shale בטקסס. (פצלי שמן מופקים בטכניקה אחרת, ראו ערך בנושא).

תומכים של טכנולוגיית הסדיקה ההידראולית מצביעים על היתרונות הכלכליים שנובעים מהיכולת לנצל כמויות ענק של הידרו-קרבונים שהיו בלתי נגישים בעבר, ושהטכניקה החדשה מאפשרת לנצל. מתנגדים של הסדיקה ההידראולית מצביעים על הסיכון בהשפעות סביבתיות שונות כולל זיהום מי תהום, סיכון בזיהום אוויר, נדידה של גזים וכימיקלים המשמשים בסדיקה ההידראולית אל פני השטח, זיהום קרקע כתוצאה מדליפות. מסיבות אלה סידוק הידראולי נמצא תחת בדיקות ברחבי העולם, וחלק מהמדינות אוסרות או משהות את השימוש בטכנולוגיה זו. בחלק מהמדינות יש פוטנציאל תאורטי רב של פצלים אבל סיבות טכניות (כמו מחסור במים, מבנה סלע בעייתי ועוד) המקשים על פיתוח שדות הפצלים.

סוג אחר של ביקורת הוא ששיש הגזמה בכמות ובאיכות של מאגרי פצלי הגז ופצלי הנפט. ההחזר האנרגטי של באר פצלים נמוך בהרבה יחסית לבאר יבשתית דומה, עקב השקעה גדולה בהרבה בהקמה ובתפעול הבאר. התפוקה של באר כזו יורד במהירות, מה שמחייב קידוח בארות חדשות או הרחבת הבאר הקיימת. כל זה מתרגם להשקעות גבוהות יותר של הון תעשייתי ומייקר את הקידוח. מסיבות אלה שדות של פצלי גז ואולי גם פצלי נפט מגיעים לשיא תפוקה מהר בהרבה יחסית לשדות נפט וגז דומים בגודלם, כך שחלק גדול מהמאגר עלול להתגלות כבלתי כדאי כלכלית ו/או בלתי כדאי אנרגטית (צריך להשקיע בהפקתו יותר אנרגיה ממה שתתקבל). המסקנה כתוצאה מכך היא שההבטחה הגלומה לכאורה בסדיקה הידראולית תתברר כאופטימיות מוגזמת.

בעולם יש מאגרים רבים של פצלי גז ופצלי נפט שיכולים להתאים לסדיקה הידראולית, כאשר אלו מרוכזים בעיקר במקומות שכבר יש בהם נפט או גז טבעי כגון ארצות הברית, רוסיה ודרום אמריקה. עם זאת, קשיים טכניים שונים, כמו מחסור במים נקיים, שכבות סלע בעייתיות ועוד מעכבים את פיתוח חלק ניכר משדות הפצלים.

מאפייני אנרגיה של סידוק הידראולי

הפקת גז או נפט קונבנציונליים מבאר או מאגר יכולים להמשך במשך עשרות שנים. ההפקה היא בדרך כלל דמויית דבשת - בהתחלה קודחים בקצב איטי אך הלחץ בבאר גבוה. עם הזמן הלחץ יורד אבל מפתחים עוד את הבאר כך שהתפוקה עולה. בהמשך הירידה בלחץ בבאר היא משמעותית יותר ויש ירידה איטית בקצב ההפקה. קשה לזרז את קצב ההפקה שכן שאבית הנפט או הגז תלויה בנימיות של הסלע. שאיבה בקצב גבוה מידי עלולה להשאיר גז כלוא בתוך הסלעים.

לעומת זאת הפקה בשיטות פראקינג של פצלי גז ופצלי נפט היא בעלת קצב דעיכה מהיר בהרבה. לדוגמה עבור בארצות פצלי נפט במאגר "בקאאן", מאגר פצלי הנפט הגדול בארצות הברית, התפוקה מבאר היא בשיא ביום הראשון של ההפקה ולאחר מכן היא יורדת במהירות. בתוך חצי שנה התפוקה היא 50%, בתום שנה התפוקה היא 30%, אחרי שנתיים התפוקה היא 20% ותפוקה של 10% לפני הגעה ל-5 שנים. פרוש הדבר הוא שיש לקדוח עוד ועוד בארות כדי לשמור על תפוקה קבועה של שדה גז נתון. מחקר משנת 2013 של אוניברסיטת טקסס של מעל 16 אלף בארות בשדה הפצלים ברנט בטקסס מצא שהשדה יגיע לשיא תפוקה בסביבות שנת 2015 וידעך בצורה איטית בשנים לאחר מכן. זאת למרות תוספת של 15 אלף בארות שצפויות עד שנת 2030. דבר זה כונה "מרוץ המלכה האדומה" (רצים יותר ויותר מהר כדי להישאר במקום). [2] לכל זה יש השפעה על ההחזר האנרגטי של הפקת פצלי גז ונפט ומכאן גם על הכדאיות הכלכלית שבהפקתם. עתודות פצלי הגז והנפט על הנייר הן גבוהות, אבל אם עתודות אלה יצריכו השקעה של יותר ויותר אנרגיה ההפקה שלהן אינה דבר וודאי.

התפוקה הראשונית (Initial productivity) של כל באר בשדה הפצלים ברדנט גדלה בעקבות ניסיון שהחברות רכשו עם השנים. החברות גם הגדילו את האינטנסיבי ות של הטכנולוגיה - העריכו את אורך הקידוח האנכי ב-75% והגדילו את כמות המים המוכנסים לקידוח בכמעט פי 2. עם זאת עם השנים ירדה כמות "הנקודות המתוקות" - הבארות עם פוטנציאל פצלי הנפט הגבוה ביותר. בשנת 2011 התפוקה של בארות חדשות החלה לרדת כתוצאה מתהליך זה. התפוקה הראשונית ירדה ב-22% בין שנת 2011 ל-2012, וזאת למרות הערכת הקידוחים האנכיים ב- 10%. ניתן לקדוח מחדש בארות ישנות יותר ולהעלות את סך ההפקה מהן ב-30% אבל לא ניתן לבטל את תהליך הירידה בתפוקה. [3]

השפעות סביבתיות של סידוק הידראולי

שטח נרחב המכוסה על ידי קידוחי פראקינג בארצות הברית.

חשש מפני זיהום מים וקרקע

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב - זיהום מים

פראקינג כרוך בשימוש בכמות גדולה של מים ויש חשש מפני בזבוז מים גדול, זיהום מים וזיהום קרקע. חששות אלה הובילו מספר מדינות בארצות הברית, כמו מדינת ניו-יורק, לאסור על שיטת הפקה זו לשם הפקת פצלי גז בגלל בעיות אלה.

טכנולוגיית הפראקינג דורשת כמויות גבוהות של מים המוחדרים לקרקע בלחץ גבוה יחד עם כימיקלים רעילים ומסרטנים. כדי לקדוח באר פצלי-גז אחת יש צורך להחדיר לקרקע 18 אלף מטרים מעוקבים של מים. שיעור הכימיקלים הוא פחות מחצי אחוז אבל היות ומדובר בכמות גדולה של מים גם כמות הכימיקלים הנוספת היא בסופו של דבר כמויות של טונות. באר אחת דורשת 283 מטרים מעוקבים של כימיקלים.[1] התהליך גם גורם לפליטה חזרה של מים מזוהמים שיש להיפטר מהם במקום כלשהו.

חלק מהמים המשמשים לפראקינג דולף אל מערכות מי התהום נחלים ומקווי מים. לא תמיד קל להבין לאן המים המוחדרים מגיעים, שכן הקיטור בלחץ גבוה והכימיקלים יכולים להגיע למקומות מרוחקים במעבה האדמה דרך סדקים. בנוסף, מקרי זיהום מים עלולים להתרחש עקב דליפות ותאונות במשאיות המשמשות להובלת הכימיקלים (דבר שכבר התרחש), עקב פיקוח לקוי על פעילות הבארות, תקלות, וכן עקב שפיכה לא מסודרת של המים המזוהמים שיצאו מאתרי הפראקינג. לטענת פעילים נגד הקידוחים אין פיקוח טוב על רוב בארות הקידוח. [1] מספרן של הבארות הפעילות בפנסילבניה לבדה הוא כ-70,000 בארות. [4]

תושבים רבים המתגוררים בקרבת בארות פצלי גז מתלוננים על חדירת גז מתאן למי השתייה שלהם ועל כך שמערכת המים הביתית מכילה נוזלים שמנוניים שאינם מאפשרים שימוש בהם גם לצרכים אחרים כמו כביסה או שטיפת כלים.[1] לטענת תושבים, כמות המתאן במים עמדה בעבר על 0.1 מיליגרם לליטר, אך מאז התחלת הקידוחים באיזורם, עלה ריכוז המתאן ל-64 מיליגרם לליטר, כלומר גידול פי 640. [5]

תחת ממשלו של בוש הבן, יצא בשנת 2005, חוק בשם Energy policy act, שאיפשר לחברות הקידוח להתחמק מדיווח על חומרים אלה. בשנת 2010 נענו 8 חברות הפקת פצלי גז לבקשת מידע מטעם סוכנות הסביבה של ארצות הברית. כדי לשכנע את חברת הליברטון, חלוצה בתחום פצלי הגז, נדרש צו בית משפט. כימיקלים לצורכי פצלי גז מקושרים לסרטן העצמות, סרטן השד וסרטן הכבד כמו גם לשורה של בעיות אחרות כמו בעיות נשימה, בעיות התפתחות במוח ובאיברים רבים נוספים.[1]

בארצות הברית החשש מפני זיהום מים מתבטא בעיקר באיזור פנסילבניה ליד שדה ענק של פצלי גז בשם "מרסלוס", היות ושם יש כמויות גבוהות של מקווי מים ומעט מקומות להפטרות מהזיהום באופן בטוח. דליפות של כמויות קטנות של כימיקלים ממשאיות גורמות כבר היום לזיהום מאגרי מים עיליים. היות והזיהום הוא בעל השפעה מצטברת החשש הוא שהשפעות הבריאותיות של הזיהום יופיעו עוד 10 שנים.

בשנת 2015 פרסמו החוקרים סוזן נגל וכריסטופר קאסוטיס מאוניברסיטת מיזורי, מטה-מחקר שכלל סקירה של מעל למאה מחקרים שעברו ביקורת עמיתים, שעסק בבחינת קשר אפשרי בין כימיקלים הקשורים לפראקינג לבין התפתחות אנושית. הם טוענים כי יש קשר אפשרי בין קידוחי סדיקה הידראולית לבין חשיפה למשבשים אנדוקריניים דרך זליגה של כימיקלים למי התהום. משבשים אלה, גם בריכוזים קטנים מאד, עלולים בהתפתחות ילדים ובתהליך הרבייה האנושי. הם ממליצים על מחקר נוסף לבחינת השפעת החשיפה לקידוחי פראקינג של תושבים שגרים סמוך לקידוחים אלה, בנוסף למחקרים על השפעה בודדת של כל כימיקל בפני עצמו, זאת הן בגלל שלא תמיד ידועה תערובת הכימיקלים שבסופו של דבר נפלטת והן בגלל שלא ידועה ההשפעה הסינרגטית של חשיפה לתערובות אלה יחד.[6] [7]

חשש מפני זיהום רדיואקטיבי בארצות הברית

יש חשש לזיהום מים בחומרים רדיואקטיביים עקב נוכחות של רדיום ואורניום בשדה הגז הענק מרסלוס בפנסילבניה. השדה מכיל מרבצי אורניום שהתפרקות טבעית שלהם יוצרת רדיום. פעילות הפרקינג גורמת לו להגיע אל מי התהום והנחלים. היות ורדיום הוא חומר רדיואקטיבי ומסרטן החשש הוא מפני הרעלה רדיואקטיבית. לטענת פעילים, הרדיום במי הפסולת של תעשיית הפרקינג, המכונה Brine, נמצא בריכוז גבוה פי 200 מרמת הריכוז הבטוחה. פנסילבניה מפנה את המים המזוהמים של קידוחי פראקינג למדינות סמוכות כמו ניו-יורק, אוהיו ומערב וירג'יניה. ניו יורק אינה דורשת בדיקות רדיו-אקטיביות של מים לפני שפיכה שלהם. באופן אירוני ניו-יורק היתה המדינה הראשונה שאסרה על ביצוע של קידוח פצלי גז בשטחה. [1] יש חשש גם מפני זיהום רדיואקטיבי של מי השתייה של פנסילבניה עצמה.

בשנת 2011 דיווח עיתון ה"הניו יורק טיימס" על קיומם של מסמכים פנימיים של סוכנות הסביבה האמריקאית שמביעים חשש כי מים מזוהמים מבארות, מועברים אל מכוני טיהור שאינם יכולים להתמודד עם זיהום רדיואקטיבי, וכי זיהום זה עובר אחר כך אל נהרות המשמשים כמקור למי שתייה. למרות שמדענים בסוכנות הביעו חשש מפני זיהום כזה, הסוכנות לא התערבה. ולא נערכו בדיקות רדיואקטיביות מאז שנת 2006. [8]

סוכנות פרטית לטיפול בבעיות פסלות רדיואקטיבית טוענת כי יש הסכמה רחבה בין מדענים כי במרסלוס יש קרינה מעל לרמות הרקע, וכי רמות הרדיום בקידוחים באיזור גבוהות פי 32 יחסית לרמת הרקע.[9]. מדגם אחד שנבחן על ידי פקידים בפנסילבניה משנת 2009 היה בעל שיעור רדיואקטיביות גבוה פי 3,600 מסף הבטיחות הפדרלי למי שתייה ופי 300 יותר רדיואקטיבי יחסית לתקנות הפליטה המיועדות לתעשייה. מחקר משנת 2011 של הסקר הגאולוגי של ארצות הברית מצא כי כמות הרדיום בבארות פרקינג הייתה גבוהה בממוצע פי 3 יחסית לבארות קונבנציונלית של גז ונפט[10]

פליטת גזי חממה

ממשל אובמה מאמין כי פיתוח פצלי הגז בשיטות סידוק הידראולי יסייע להקטין את פליטת גזי החממה.[2] כמה מחקרים טענו כי ההפקה והשימוש בפצלי גז יובילו לפליטה גבוהה יותר של גזי חממה יסית לגז טבעי רגיל[3]

בשנת 2011 פרסמו חוקרים מאוניברסיטת קורנל מחקר שבדק את היקף דליפת המתאן מקידוחי גז טבעי בשיטת פראקינג. גז טבעי מורכב בעיקר ממתאן, וכ-3% עד 8% מסך המתאן שמקורו בהפקת פצלי הגז דולף לאטמוספירה דרך חורי אירווחו ודליפות שמתרחשות בזמן חיי הבאר. פליטות מתאן אלה גבוהות בכ-30% לפחות לעומת באר גז רגילה. שיעור הדליפה יכול להגיע גם לפי 2 ויותר מבאר רגילה. שיעור הדליפה הגבוה מתרחש כאשר הבארות עוברות סידוק הידראולי. היות ומתאן הוא גז חממה חזק בהרבה לעומת פחמן דו חמצני, הפוטנציאל שלו לגרום התחממות עולמית גבוה יותר מפחמן דו חמצני. מתאן תורם בצורה ניכרת לטביעת הרגל הפחמנית של גז טבעי בטווח הזמן הקצר למשך של כ-20 שנה. טביעת הרגל הפחמנית של פצלי גז גבוהה יותר מזו של גז טבעי רגיל או מנפט רגיל כאשר מסתכלים בכל קנה מידה של זמן אבל במיוחד ב-20 השנים הראשונות. השפעת פצלי הגז גבוהה ב-20% ואולי גבוהה פי 2 לעומת פחם ב-20 השנים הראשונות, והיא דומה לפחם במהלך 100 שנים. ‏[4][11]

אנטוני אינגרפיה (Tony Ingraffea), פרופסור להנדסה אזרחית וסביבתית [12] שהוא אחד מהחוקרים, טוען שמחזור החיים הכולל של פצלי גז הוא בעצם מזהם לא פחות מחלופות אחרות, לדוגמה במונחים של פליטת גזי חממה, לא פחות מפחם.[1]

העיתונאית החוקרת נעמי קליין, המחברת של הספר זה משנה הכל, מזכירה את המחקר מקורנל וטוענת כי פראקינג הוא חלק ממגמה של תעשיית הנפט והגז הטבעי לנוע בדיוק בכוון ההפוך לדרוש כדי לייצב את האקלים.

חשש מפני רעידות אדמה

ישנו חשש כי החדרת המים בלחץ גבוה, ותזוזה של סלעים ומים עלולה לגרום לרעידות אדמה עקב שינוי הלחץ על שברים תת-קרקעיים.

באוהיו החלו לפעול בשנים האחרונות קידוחי החדרת מי שפכים מקידוחי פרקינג מפנסילבניה. הקידוחים מחדירים את המים עמוק אל תוך הקרקע במטרה להיפטר מהם. בעיירה Youngstown באוהיו מעולם לא נרשמו אירועי רעשי אדמה עד שנת 2011. בתחילת שנה זו החלה לפעול בה קידוח להחדרת מי שפכים מתעשיות פצלי-הגז לעומק האדמה. מאז התחלת פעילות הבאר נרשמו בעיירה 109 רעידות אדמה קטנות. הבאר נסגרה בעקבות רעש אדמה בחוזק 3.9 בסולם ריכטר שהתרחש בדצמבר.[13] [14]

ראו גם

קישורים חיצוניים

פראקינג בישראל

הערות שוליים

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Fracking Hell: The Untold Story, Link Tv, The Ecologist , 2011
  2. ^ White House, Office of the Press Secretary, Statement on U.S.-China shale gas resource initiative, 17 November 2009.
  3. ^ Shindell DT, Faluvegi G, Koch DM, Schmidt GA, Unger N, and Bauer SE. (2009). Improved Attribution of Climate Forcing to Emissions. Science, 326(5953): 716-718, [1]
  4. ^ Robert W. Howarth, Renee Santoro, Anthony Ingraffea, Methane and the greenhouse-gas footprint of natural gas from shale formations Climatic Change,13 March 2011, DOI 10.1007/s10584-011-0061-5