La presión, la temperatura y la composición del fluido juegan un papel importante en la cantidad de metales y otros químicos que se encuentran en las aguas residuales de los reservorios de gas fracturados hidráulicamente, según los investigadores de Penn State.
"Esperamos que este trabajo desarrolle nuevas formas de estudiar los procesos que ocurren durante la fracturación hidráulica en un entorno de laboratorio más controlado", dijo Travis Tasker, candidato a doctorado en ingeniería ambiental en Penn State e investigador principal del estudio ".Esto también podría tener implicaciones para la gestión de las aguas residuales que regresan a la superficie o para comprender las transformaciones minerales del fondo del pozo que podrían formar precipitados, obstruir los poros y reducir la productividad del gas de un pozo ".
Muchas formaciones de gas, como la lutita Marcellus, existen varios miles de pies por debajo de la superficie en ambientes de mayor presión y temperatura. La fracturación hidráulica, también conocida como fracturación hidráulica, es un método común para extraer gas natural de estas formaciones. La fracturación hidráulica utiliza el procesode inyectar millones de galones de una mezcla hecha de arena, agua y aditivos químicos en formaciones de lutita a altas presiones. Esta inyección hace que la lutita se fracture y libere los gases atrapados. Después de que ocurre la fractura, los aditivos químicos, junto con los metales asociados con lael esquisto en sí, fluye de regreso a la superficie en las aguas residuales en altas concentraciones.
Dado que muchos de los productos químicos utilizados para la extracción de gas natural tienen efectos agudos o crónicos en la salud de los seres humanos, es importante comprender el transporte, la degradación y la transformación de estos aditivos al considerar la gestión y eliminación de las aguas residuales que vuelven a la superficie.
"El objetivo general de nuestro proyecto era comprender cómo los aditivos en los fluidos de fracturación hidráulica afectan la movilización de metales de la lutita y cómo pueden transformarse o degradarse después de ser sometidos a altas presiones y temperaturas durante la fracturación hidráulica", dijo Tasker.
Para responder a estas preguntas, el equipo, que incluía a Tasker; William Burgos, profesor de ingeniería ambiental; Paulina Piotrowski, candidata a doctorado en química y biogeoquímica; y Frank Dorman, profesor asociado de bioquímica y biología molecular, tuvo que determinar dóndelos metales se concentraron en muestras de esquisto, cómo la composición de los fluidos de fracturación hidráulica afectó la movilidad del metal y cómo los fluidos de fracturación hidráulica se transforman en condiciones de alta presión y temperatura.
Para determinar dónde se concentraban los metales, el equipo recolectó muestras de lutitas profundas, de profundidades superiores a los 4,000 pies, de seis ubicaciones en todo Pensilvania y las expuso a una variedad de soluciones diferentes diseñadas para desplazar los metales de minerales específicos dentro de la lutita.. Luego, expusieron las muestras de lutita a condiciones de alta presión y temperatura > 3000 psi y> 60 grados C con un fluido de fracturación hidráulico sintético representativo de lo que muchas compañías de gas usan en el campo. El fluido resultante se examinó para determinar qué tan específicocondiciones como la presión, el pH, la temperatura y la composición orgánica afectaron el destino de los aditivos de los fluidos de fracturación y la movilización de metales de la lutita y determinar exactamente en qué parte del proceso se estaban movilizando los metales.
"Pudimos demostrar que los fluidos con ácidos, oxidantes y alta salinidad aumentaron la cantidad de metales movilizados de la lutita después de la fracturación hidráulica", dijo Tasker.
El estudio también determinó que muchos de los aditivos utilizados en los fluidos de fracturación sintéticos se degradaban en las condiciones de alta presión y temperatura o se absorbían en la propia pizarra. Sin embargo, los tensioactivos, un aditivo común en muchos detergentes domésticos, se degradaban sólo mínimamente en todas las condicionescondiciones probadas de pH, presión, lutita y temperatura.
"Esto sugiere que, si bien muchos aditivos de fracturación hidráulica se degradan en el fondo del pozo, los aditivos como los tensioactivos o potencialmente otros compuestos hidrófilos podrían regresar a la superficie donde tendrían que ser tratados adecuadamente", dijo Tasker.
Además, solo la combinación de lutitas y condiciones de alta presión y temperatura condujo a la eliminación casi completa de los fluidos sintéticos de fracturación hidráulica de la solución.
Estos resultados muestran la importancia de la presión, la temperatura y la lutita al intentar crear un modelo para estudiar la transformación orgánica o degradación de los aditivos de fracturación hidráulica.
Después de este estudio, a los investigadores les gustaría observar cómo las propiedades mecánicas de la lutita se ven afectadas por la química del fluido de fractura.
"Nuestro trabajo mostró que la química del fluido de fracturación influye en la lixiviación de metales de la lutita que puede conducir a la precipitación de minerales secundarios", dijo Tasker. "Es importante comprender cómo la precipitación de minerales y otros cambios mineralógicos afectarían la recuperación general de gas".
Este estudio fue publicado en Ciencias de la ingeniería ambiental en octubre de 2016.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de Penn State . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :