Shales are sedimentary rocks. They are typically found in horizontal formations. Shale gas extraction therefore requires that miners “bend“ the drill head when approaching the layer with shale deposits and drill horizontally. It is also necessary to create large number of small cracks in the rock which allow the gas to escape. This is achieved by pumping large amounts of water with sand and other additives under pressure into the well. Břidlice - WikipedieBřidlice jsou různé horniny s paralelním (vrstevnatým) uspořádáním narůstání nízko nebo středněteplotních minerálů (jako je chloritan,...Zjistit víceExistují různé druhy břidlic - GeoenergetikaExistují různé druhy břidlice... Pyrolýza není nejsložitější proces, který při aplikaci na živičnou břidlici produkuje syntetický olej.
Hydraulické štěpení se nedělá v celé délce vodorovné části najednou, ale po sekcích (zpravidla 8 až 12). Jednotlivé části se od sebe oddělují speciálními zátkami, které se nakonec odstraní. Obrázek 5 - Odhadovaná křivka produkce ložiska břidlicového plynu (zde Barnett Shale v USA) včetně budoucí prognózy. Kapalina použitá pro hydraulické štěpení se poté odčerpá zpět do nádrží na povrchu, podle potřeby se pročistí a znovu použije nebo se vhodným způsobem ekologicky likviduje. Z vrtné základny se postupně odstraní vrtná věž, většina dosud potřebného technického vybavení, odstraněny bývají i menší jímky na zpětný odtok frakční kapaliny z vrtu a na místě zůstává zhlaví vrtu s ventily a nejnutnější zařízení pro zpracování surového plynu (rafinaci), což představuje různé množství cisteren na kondenzát a různá technická zařízení, jejichž množství i velikost se místo od místa liší.
Hydraulické štěpení je používáno v posledních desetiletích, horizontální vrtání se používá i při konvenční těžbě ropy a plynu již od 30. let. Hydraulické štěpení samostatně se používá a používalo v ložiskovém inženýrství při intenzifikacích vrtů po nebo v průběhu těžby. Při něm se nejprve trhavinou iniciuje vznik puklin v hloubce podél horizontálních vrtů. Přídavné chemikálie plní mnoho různých funkcí a jsou hlavním ekologickým problémem těžby. Těmto vrtům předchází odvrtání testovacího vrtu včetně testu hydraulického štěpení na jednu vrstvu - úsek pro nastavení parametrů štěpení. Testy jsou také obvykle zahájeny testem cementace, zapažení vrtu a jeho konstrukce. Těžba břidlicového plynu i ostatních nekonvenčních zdrojů nutně vyžaduje využívání technologie hydraulického štěpení, bez které by těžba nebyla efektivní.
Stimulace vrtu: Proces hydraulického štěpení
Počátky vrtů a hloubky se popisují tak, že zahloubí úvodní kolonu, vyvrtají klasický svislý vrt a pracuje se ve více fázích s postupně se zmenšujícím průměrem vrtné hlavice. Vrt se zajišťuje vsouváním ocelových trubek a cementováním. Pro dokonalé oddělení vrtu od aquiferů se v této fázi osadí do vrtu ocelová trubka, tedy technická kolona a zacementuje se. Hloubka vrtu může být 1 až 5 kilometrů a svisle se vrtá až do hloubky asi sto metrů nad břidlicovou vrstvou s plynem. Po skončení vrtání se opět vytáhne a do vrtu se zasune tenčí trubka (těžební kolona) a opět zacementuje. V blízkosti povrchu a v místech, kde se může vyskytovat podzemní voda, je vrt utěsněn sendvičem z několika ocelových trubek a vrstev cementu mezi nimi. Pak přijde na řadu zmíněné hydraulické štěpení, které tlakem vody trhliny rozšíří a rozvětví podél přirozených zlomů a slabších míst v hornině. Nakonec se osadí potřebné těžební zařízení, postaví plynovod a može se začít s čerpáním plynu.
Těžba vyžaduje vybudování kapacitní dopravní infrastruktury a vrtnou základnu o rozloze 1-3 hektarů. V kopcovitých terénech vznikají antropogenní terasovité útvary. Průzkumné a následně těžební vrty mají podobu průmyslového objektu s mobilními buněkami a kontejnerům a minimálně jednou vrtnou věží vyšší než 50 m. Vrtná věž bývá trvale osvětlena kvůli bezpečnosti a provozu. Vrty jsou umísťovány mimo zastavěné území. Vlastní vrtání a provoz při hydraulickém štěpení produkují hluk a zápach uhlovodíků, který může unikat z technologií a jímek na záchyt kontaminované vody. Zápach bývá zmiňován benzen a toluen. Zdrojem zápachu bývají také jímky či laguny na zachycení kontaminované vody. Tyto nádrže bývají obvykle budovány poblíž vrtů.
Nekonvenční těžba vyžaduje velké množství vrtů na rozptýlení plynu a husté horizontální vrty v hloubce co nejvíce pokrývají plynonosnou vrstvu. Dosah účinnosti hydraulického štěpení je okolo 50 m od vrtu. Pro efektivní využití plynových polí je umísťováno až 6 vrtů na 1 km2, průměrná hustota vrtů v USA je okolo 1 vrt na 1,4-2,4 km2. Při realizaci těžby dochází k zahušťování vrtů oproti původním plánům pro větší vyčerpání ložiska. Menší počet vrtných základen bývá umožněn svazkovými vrty, kdy z jedné základny vznikne až 16 vrtů.
Stimulace vrtu: Proces hydraulického štěpení
Po vrtání následuje testování - odvrtání testovacího vrtu a test hydraulického štěpení, včetně nastavení parametrů štěpení a zajištění těsnosti. Obecně se říká, že těžba břidlicového plynu vyžaduje hydraulické štěpení. Kapalina pro štěpení zahrnuje vodu, písek a chemické přísady; po štěpení se frakční voda vrací na povrch a může být znovu využita nebo ekologicky zlikvidována. Koloběh vody a chemických látek se opakuje v různých sekcích - obvykle 8-12 sekcí. Po ukončení vrtů a štěpení se vrtná základna demontuje, zůstávají jen zhlaví vrtu a potřebná zařízení pro zpracování plynu. Následně bývá polovina plochy vrtné základny rekultivována zatravněním. Obecně bývá napumpováno 8-16 milionů litrů vody na každý vrt pro hydraulické štěpení; voda pochází z nádrží, řek, jezer, podzemní vody nebo z recyklované vody.
Pro štěpení se používají chemické látky pro snížení tření, proti korozi a proti mikroorganismům; v USA bylo mezi lety 2005-2008 použito více než 2500 chemických produktů. Chemické složení aditiv se zveřejňuje na fracfocus.org, jinde zůstává obchodním tajemstvím. Voda po štěpení se ukládá do odkališť, odkud se recykluje nebo likviduje; někdy se kapaliny injektují do podzemí podle geologických podmínek. Radioaktivita pozadí a radioaktivní látky mohou být součástí provozu; izotop radonu 222 může být problémem, pokud kapaliny zůstanou dlouho v odkalištích. Federální zákony v USA nenařizují zveřejňovat chemické složení frakovacích kapalin; některé státy vyžadují zveřejnění dobrovolně na FracFocus. EPA vyšetřuje dopady frakování na vodu a veřejné zdraví. V Evropě došlo k nehodám, například v Německu v Söhlingenu v roce 2007. Přestože technologie slibují snížení vodních nároků, stále existují environmentální rizika a regulační překážky.