Home > Documents > Gaze de Sist

Gaze de Sist

Date post: 11-Nov-2015
Category:
Author: rose-melody
View: 42 times
Download: 6 times
Share this document with a friend
Description:
ape subterane, gaze de sist
Embed Size (px)
of 25 /25
Facultatea de Științe Pitești Specializare: Ingineria Mediului; An 4 Studentă: Răduț Alina Cristina 1 CONTAMINAREA APELOR SUBTERANE (STUD MODALITATI DE PREVENIRE Impactul extragerii gazelor de șist prin
Transcript

Facultatea de tiine PitetiSpecializare: Ingineria Mediului; An 4Student: Rdu Alina Cristina

Contaminarea apelor subterane (studiu). Modalitati de prevenire

Impactul extragerii gazelor de ist prin fracturare hidraulic asupra apelor subterane

apa

Pmntul, ca planet, prezint mai multe straturi care, fie, intr in constituia lui, fie il inconjoar. Pe baza principiului gravitaiei universale, globul pmntesc, alctuit din barisfer, litosfer i hidrosfer, este inconjurat de un inveli gazos care se numete atmosfer, i inveliul biotic- biosfer diversele lor procese desfurndu-se intr-o strans interdependen.Toate aceste inveliuri se influeneaz reciproc; apa este prezent n aer, n pmnt i n corpul vieuitoarelor.Hidrosfera, a carei genez nu este pe deplin lamurit, are o mare insemntate att in proporii (7/10 din suprafa total a globului), incluznd oceanele i mrile , lacurile i fluviile, apele subterane etc., ct i prin faptul c vieuitoarele s-au dezvoltat prioritar in oceanul planetar ce deine i astzi cea mai mare amploare de pe Terra. Este important i datorit faptului c este un mare generator de oxigen atmosferic ( numai fitoplanctonul oceanic- adic totalitatea organismelor vegetale unicelulare care plutesc in masa apei - eman anual in atmosfer circa 363 milioane de tone de oxigen ); este cel mai mare absorbant i emitor de caldur, precum i principala verig in circuitul apei in natur, iar prin apele continentale, principala surs de ap potabil.mpreun cu celelalte inveliuri abiotice (lipsite de via), apa a constituit mediul propice pentru apariia i dezvoltarea vieii, (deci a inveliului biotic- biosfer) deoarece prezint proprietai specifice i, in acelai timp, cu totul aberante, in raport cu alte substane aparinnd aceleai categorii in ce privete stuctura chimic.Totalitatea apei circulate de pe Pmnt (hidrosfera) are o valoare aproximativ de 13600 Gg-geograme (1Gg=100000 km3 ). Dac ar fi repartizat, theoretic n mod egal pentru fiecare cm2 de suprafa terestr, ar reveni n medie aproximativ 300 kg ap/cm2 Vaporii de ap nu lipsesc niciodat din straturile inferioare ale atmosferei, dar cantitatea lor variaz n raport cu situaia climatic a diferitelor regiuni de pe glob (prezena vaporilor n atmosfer a fost dovedit pn i deasupra regiunilor celor mai aride, cum ar fi marile deeuri ale Terrei, de exemplu, Sahara, Kalahari, Kara-Kum etc.Vaporii din atmosfer ptrund relative uor n porii sau fisurile rocilor, acionnd asupra lor, fie pe cale fizic, fie pe cale chimic. Aciunea hidrochimic a apei const mai ales n procesele de dizolvare, care depind foarte mult de solubilitatea diverselor roci, fiind mai activ n sare, gips, calcare, marne i argile calcaroase etc. Puterea de dizolvare depinde i de cantitatea de CO2 care intr n coninutul apei meteorice.Dintre aciunile chimice ale apei, cele mai obinuite sunt hidratarea i oxidarea. Prin procese de hidratare iau natere gipsul, o serie de silicate din grupul zeolitelor n terenuri arabile, cu o importan deosebit n agricultur.Oxigenul din ap favorizeaz procese de oxidare, importante n mineralizare, adeseori oxidrile din natur pun n eviden anumite zcminte (n special pe cele de fier), care astfel ar putea trece neobservate.n prezena CO2 din ap are loc descompunerea silicailor in diferite elemente (argile, nisipuri); pe aceast cale se transform rocile vulcanice (eruptive) in roci sedimentare; tot aa se formeaz i caolinul folosit foarte mult in industria ceramicii (tiut fiind c porelanul chinezesc are o varst milenar). Aciunea hidrochimic a apei apare i n timpul circulaiei n litosfer de exemplu, Marea Moart, unde, prin evaporaie, aceast concentraie crete foarte mult). Se apreciaz c anual, n bazinele oceanice i marine se sedimenteaz circa 2,3 miliarde t, cele mai nsemnate fiind depozitele de carbonat de calciu; aa se explic imensele zcminte de calcar i cret de pe suprafaa globului. Izvoarele minerale nu sunt nici ele altceva dect rezultatul aciunii de dizolvare a apei asupra diverselor sruri din roci. Deci, importana hidrochimic a apei este insemnat, att din punct de vedere tiinific, ct i practic. Aciunea hidrofizic a apei deci mecanic este la fel de important ca si cea hidrochimic, i const n dezagregarea rocilor prin inghe i dezghe, denudarea, iroirea eroziunea torenial, transportul i depunerea aluviunilor (de exemplu, formarea deltelor). Formele de relief rezultate de pe urma acestor procese alctuiesc o gam deosebit de bogat i constituie obiectul de studiu al geomorfologiei.Ape subteranedefinete ansamblulapelorcare se afl n golurile scoarei pmntului, care se formeaz sub aciunea forei gravitaionale aplanetei noastre. Presiunea hidrostatic exercitat de aceasta are o valoare care se calculeaz cu ajutorul formulei luiPascalApele subterane sunt o surs important deoarece spre deosebire de apele de suprafa, cele subterane sunt de regul mai puin sau deloc poluate i pot fi potabilizate cu msuri minimale, uneori doar cu dezinfecie sau fr vreo prelucrare.

unde:p(h) - presiunea hidrostatic ce depinde de nlimea coloanei de ap; [p] = [uniti Pascal]g -acceleraia gravitaional; [g] = m/s-Densitate(pentru ap:= 1.000 kg/m); [] = kg/mh - nlimea coloanei de ap; [h] = mSub aciunea forei gravitaionale, apele subterane curg prin golurile subterane, la aceasta se adaug proprietile caracteristice apei precum efectul capilar (important pentru de plante, sau migrrii apei prin rocile poroase), tensiunea superficial a apei care determin formarea picturilor de ap i meninerea solurilor umede. Apa subteran ia parte larecircularea apein natur, tot n cadrul apelor subterane sunt considerate iapelefosilecare au luat natere nSaharacu milioane de ani n urm.Sursele subterane sunt caracterizate, n general, printr-o mineralizare mai ridicat, coninutul n sruri minerale dizolvate fiind, n general peste 400mg/l si format, n principal, din bicarbonai, cloruri i sulfai de sodiu, potasiu, calciu i magneziu. Duritatea total este cuprins, n general, ntre 10 i 20 grade G, fiind format, n cea mai mare parte, din duritate bicarbonatat.Concentraia ionilor de hidrogen (pH) se situeaz n jurul valorii neutre, fiind cuprins, n general ntre 6, 5 i 7.Dintre gazele dizolvate predomina bioxidul de carbon liber, coninutul n oxigen fiind foarte sczut.n funcie de compoziia mineralogic a zonelor strbatute, unele surse subterane conin cantiti nsemnate de fier, mangan, hidrogen sulfurat, sulfuri, compui ai azotului etc. Activitatea de cunoatere a calitii apelor subterane freatice se desfoar la nivelul marilor bazine hidrografice, pe uniti morfologice, iar n cadrul acestora, pe structuri acvifere (subterane), prin intermediul staiilor hidrogeologice, cuprinznd unul sau mai multe foraje de observaie.

Surse de poluareSursele de poluare sunt n general aceleai pentru cele dou mari categorii de receptori : apele de suprafa ( fluvii, ruri, lacuri etc. ) apele subterane ( straturi acvifere, izvoare etc. ) .Impurificarea apelor de suprafa sau subterane este favorizat de urmatoarele elemente :- starea lichid a apei la variaii mari de temperatur, ceea ce face ca ea s antreneze n curgerea sa diferite substane impurificatoare ;- apa e un mediu propice pentru realizarea a numeroase reacii fizico-chimice (ca de exemplu dizolvarea unor substante naturale sau artificiale, sedimentarea suspensiilor etc. ) ;- faptul c n natura apa se gsete sub forme diferite ( inclusiv gaze i vapori ) i mareste sensibil domeniul de aplicare ;- apa este unul din factorii indispensabili vieii pe Pmnt .Sursele de poluare se pot mprtii n dou categorii distincte:-surse organizatecare produc poluarea n urma evacurii unor substane n ape prin intermediul unor instalaii destinate acestui scop, cum ar fi canalizri, evacuri de la industrii sau cresctorii de animale etc.;-surse neorganizatecare produc poluarea prin ptrunderea necontrolat a unor substane n ape.

Surse de poluare organizateCele organizate sunt, n principal: apele reziduale comunale (fecaloid-menajere); apele reziduale industriale; apele reziduale agrozootehnice. Apele fecaloid-menajere sunt poluate mai ales chimic (substane organice, detergeni etc.) i bacteriologic i provin n principal din splat i de la grupuri sanitare. n cadrul celor industriale, de mare diversitate, trebuie menionate cazurile mai deosebite ale apelor uzate radioactive (din minerit, centrale nuclearo-electrice etc.), ale celor poluate termic (surse variate, mai ales centrale termice), din industria extractiv i prelucrtoare de iei, mineritul cu profil de metale neferoase i industria chimic.Surse de poluare neorganizateSursele neorganizate sunt n principal: surse individuale fr sistem de canalizare; reziduuri solide depozitate n locuri / moduri neadecvate; pesticide, ngrminte splate de apele meteorice sau de irigaie.O important surs neorganizat de poluare sunt srurile folosite iarna pe osele contra zpezii i poleiului. Multe ri dezvoltate au interzis sau limitat sever mprtierea de sare, dar la noi continu. Este o surs de poluare important.n sursele neorganizate se includ ns i sursele ocazionale (splarea de animale, utilaje etc; topirea inului si cnepii, deversri diverse) i accidentale (de exemplu inundaii i alte calamiti, deversri n urma unor accidente industriale, rutiere etc.), care sunt greu de monitorizat i rmn adesea necunoscute.Sursele accidentale intervin mai rar, dar pot avea deosebit gravitate, iar poluarea poate surveni pe ci neasteptate.Dac scufundarea unor vapoare a provocat mari poluri accidentale, nu mai putin grave sunt descarcarile intenionate i sistematice de reziduuri n mri i oceane. De regul sunt substane mai puin periculoase, dar n schimb n cantiti foarte mari. Nu e vorba de deversrile costiere de ape neepurate sau de aportul rurilor poluate, ci de faptul c foarte multe ri, incluznd pe loc fruntas rile dezvoltate, au deversat sistematic n ocean cantiti imense de deeuri cu vapoare speciale de "gunoi".Daca sursele localizate au ansa de a fi monitorizate, cele difuze sunt greu de evaluat i se manifest adesea indirect (din ploile acide, bunoar) i sunt ncadrate la categoria de surse neorganizate, dei sunt adesea de departe mai importante dect cele organizate.Dupa actiunea lor n timp, sursele de poluare pot fi :- surse de poluare permanente;- surse de poluare nepermanente;- surse de poluare accidentale.Dupa modul de generare a polurii, sursele de poluare pot fi mprite n:- surse de poluare naturale;- surse de poluare artificiale, datorate activitii omului, care, la rndul lor, pot fi subdivizate n ape uzate i depozite de deeuri.Referitor la apele subterane, sursele de impurificare provin din:- impurificri cu ape saline, gaze sau hidrocarburi, produse ca urmare a unor lucrri miniere sau foraje;- impurificri produse de infiltraiile de la suprafaa solului a tuturor categoriilor de ape care produc n acelai timp si impurificarea surselor de suprafa;-impurificri produse n seciunea de captare, din cauza nerespectrii zonei de protecie sanitar sau a conditiilor de executie.Surse de poluare naturaleSursele naturale de poluare a apelor sunt, n cea mai mare parte a lor, surse cu caracter permanent. Ele provoac adesea modificri importante ale caracteristicilor calitative ale apelor, influennd negativ folosirea lor. Cu toate c, n legatur cu aceste surse, termenul de poluare este oarecum impropriu, el trebuie considerat n sensul ptrunderii n apele naturale a unor cantiti de substane straine, care fac apele respective improprii folosirii.Principalele condiii n care se produce poluarea natural a apelor sunt :- trecerea apelor prin zone cu roci solubile (zcminte de sare, de sulfai) constituie principala cauz de ptrundere a unor sruri, n cantiti mari, n apele de suprafa sau n straturile acvifere. Un caz deosebit l reprezint rocile radioactive, care pot duce la contaminarea unor ape de suprafa sau subterane;- trecerea apelor de suprafa prin zone cu fenomene de eroziune a solului provoac impurificri prin particulele solide antrenate, n special dac solurile sunt compuse din particule fine, cum sunt cele din marne i argil, care se menin mult timp n suspensie;- vegetaia acvatic, fixa sau flotant, n special n apele cu vitez mic de scurgere i n lacuri, conduce la fenomene de impurificare variabile n timp, n funcie de perioadele de vegetaie;- vegetaia de pe maluri produce i ea o impurificare, att prin cderea frunzelor, ct i prin cderea plantelor ntregi. Elementele organice sunt supuse unui proces de putrezire i descompunere, care conduce la o impurificare a apelor, n special n perioade de ape mici sau sub pod de ghea. Sursele de poluare accidental naturale sunt n general rare, ele datorndu-se n special unor fenomene cu caracter geologic.Surse de poluare artificiala).Ape uzatePrincipala surs de poluare permanent o constituie apele uzate reintroduse n receptori dup utilizarea apei n diverse domenii.Dup proveniena lor, exist urmatoarele categorii de ape uzate:- ape uzate oraeneti, care reprezint un amestec de ape menajere i industriale, provenite din satisfacerea nevoilor gospodareti de ap ale centrelor populate, precum i a nevoilor gospodareti, igienico-sanitare i social-administrative ale diferitelor feluri de uniti industriale mici.- ape uzate industriale, rezultate din apele folosite n procesul tehnologic industrial, ele fiind de cele mai multe ori tratate separat n staii de epurare proprii industriilor respective. Numrul de poluani pentru o anumit industrie este de obicei restrns, o ap industrial uzat avnd n principiu, caracteristici asemntoare substanelor chimice sau fizice utilizate n procesul tehnologic. De exemplu, apele uzate provenite de la minele de crbuni au drept caracteristic principal coninutul n substane n suspensie, n timp ce apele uzate rezultate de la fabricile de zhar conin att substane n suspensie, ct i substante organice.- ape uzate de la ferme de animale i psri care, au n general caracteristicile apelor uzate oraeneti, poluanii principali fiind substantele organice n cantitate mare i materialele n suspensie.- ape uzate meteorice, care nainte de a ajunge pe sol, spal din atmosfera poluanii existeni n aceasta. Aceste ape de precipitaii care vin n contact cu terenul unor zone sau incinte amenajate, sau al unor centre populate, n procesul scurgerii, antreneaz att ape uzate de diferte tipuri, ct i deeuri, ngrminte chimice, pesticide, astfel nct n momentul ajungerii n receptor pot conine un numr mare de poluani .- ape uzate radioactive, care conin ca poluant principal substanele radioactive rezultate de la prelucrarea, transportul i utilizarea acestora. Indiferent de proveniena lor substanele radioactive pot ajunge n ap, aer i sol pe multiple ci, prejudiciind ntreg mediul nconjurtor.- ape uzate provenite de la zone de agrement, campinguri, terenuri de sport, care sunt asemntoare cu apele uzate oraeneti.-apele uzate provenite de la navele maritime sau fluviale, conin impuriti deosebit de nocive cum ar fi: reziduuri lichide i solide, pierderi de combustibil, lubrifiani etc.b).Depozite de dseuri sau reziduuri solideO surs important de impurificare a apelor o constituie depozitele de deeuri sau de diferite reziduuri solide, aezate pe sol, sub cerul liber, n halde neraional amplasate i organizate. Impurificarea provenit de la aceste depozite poate fi produs prin antrenarea direct a reziduurilor n apele curgtoare de ctre precipitaii sau de ctre apele care se scurg, prin infiltraie, n sol.Deosebit de grave pot fi cazurile de impurificare provocat de haldele de deeuri amplasate n albiile majore ale cursurilor de ap i antrenate de viiturile acestora. Cele mai rspndite depozite de acest fel sunt cele de gunoaie oraeneti i de deeuri solide industriale, n special cenua de la termocentralele care ard crbuni, diverse zguri metalurgice, steril de la preparaiile miniere, rumegu i deeuri lemnoase de la fabricile de cherestea etc.De asemenea, pot fi ncadrate n aceeai categorie de surse de impurificare depozitele de nmoluri provenite de la fabricile de zahr, de produse clorosodice sau de la alte industrii chimice, precum i cele de la staiile de epurare a apelor uzate. Mai pot fi amintite i surse de poluare accidental, dar ele sunt n marea lor majoritate legate de probleme de risc industrial.

Impactul extragerii gazelor de ist prin fracturare hidraulic asupra apelor subterane

Cu aproape dou secole si jumtate n urm, la 13 ianuarie 1776, Alessandro Volta (1745-1827) descoper (cu mult nainte de pila voltaic), un gaz inflamabil care ieea la suprafa din mlatinile lombarde, lng lacul Maggiore. l va numi aerul originar din mlatini" sau gazul de balt" i va construi pistolul electroflogopneumatic": n interiorul unui container de sticl nchis amestec mpreun oxigen i metan care n contact cu o scnteie exploda aruncnd n aer un dop de zahr (...) era un fel de sistem de alarm. n ipotezele sale, acest sistem de alarm ar fi putut funciona i de la distan, scnteia fiind trimis pe cale electric folosit pentru un sistem de alarm. Nu intuia c descoperise ceea ce dup muli ani avea s fie recunoscut ca cel mai simplu dintre hidrocarburi din familia alcanilor, metanul CH4, produs prin descompunerea organismelor vii, combustibilul gazos care alturi de cel solid, crbunele i cel lichid, petrolul, avea s revoluioneze viaa pe Pmnt.

Gazele naturale, un combustibil fosil abundent, sunt extrase de peste 100 de ani n America de Nord i Europa (n Romnia se descoper gazul metan la Sonda 2 Srmel la 22 aprilie 1909) i sunt utilizate pe scar larg pentru nclzirea locuinelor, n industrie i pentru generarea energiei electrice. Gazele naturale reprezint un combustibil eficient, versatil i cu emisii de poluani i gaze de ser semnificativ mai reduse dect crbunele. Gazele naturale dezvolt o cldur de ardere mare (ntre 2045 MJ/Nm3, adic aproximativ ntre 5.00012.000 kcal/ Nm3).

Tipuri de gaze naturale

Gazul metan, care este un amestec de hidrocarburi uoare n care predomin metanul (CH4) n proporie de peste 90%. Acesta are o cldur de ardere de circa 8.5009.000 kcal/ Nm3. Zcmintele de metan se gsesc la o adncime medie cuprins ntre 400 i 4.000 de metri, fiind separate de foarte multe ori de zcmintele de iei. Gazele de sond, care au un coninut ridicat de butan i propan, cu o cldur de ardere situat ntre 5.5006.000 kcal/Nm3, deci aproximativ jumtate din cea a metanului. Gazul de sond este ntotdeauna asociat zcmintelor de petrol, constituind componenta activ n procesul de extracie, antrennd ieiul spre suprafa. Gazele de ist (neconvenionale) sunt gaze captive (n principal metan) n straturile sedimentare (isturi) depuse n mrile preistorice i au o putere caloric asemntoare celor de sond. Existena acestui tip de gaze este cunoscut de muli ani, ns extragerea lor la scar industrial (i economic viabil) a fost posibil dup anul 2000, odat cu dezvoltarea unor tehnologii speciale.

isturile sunt roci metamorfice i/sau sedimentare ce au proprietatea de a se desface uor n lamele subiri cu suprafee paralele. Aceste roci nu sunt permeabile, adic nu permit transferul lichidelor sau gazelor. n epoca devonian, acum 360-415 milioane de ani, pe fundul mrilor s-au depus straturi fine de nmol i argil n care au rmas captive resturile organice provenite de la plantele i animalele prezente n acea perioad. Aceste straturi s-au transformat n timp n roci sedimentare (isturi), iar resturile organice n gaz metan (gaze de ist). O parte din acestea au migrat prin rocile permeabile prezente printre isturi, formnd aa-zisele pungi de gaze, din care astzi sunt extrase, n mod convenional, gazele naturale.

Gazele prezente n mod natural n roca istoas nu se deosebesc n niciun fel de alte gaze naturale, ns ele sunt captive n straturi de roc etane i necesit alte metode de extracie dect cele din zcmintele tradiionale de gaze.

Etapele tehnologice ale exploatrii gazelor de ist

Pentru extragerea gazelor neconvenionale se efectueaz foraje verticale ce intersecteaz straturile sedimentare (isturile) la adncimi cuprinse ntre 1.800 i 3.600 m. Odat ajuns la adncimea la care este dispus stratul de isturi (ce poate avea pn la 200 m grosime), forajul este executat orizontal pe lungimea acestuia pe distane de 1.0002.000 m, astfel nct sonda forat s intersecteze ct mai multe fisuri. Prin intermediul acestor fisuri urmeaz a fi drenate/colectate ulterior gazele acumulate n aceste roci. Deoarece fisurile prezente n mod natural n isturi nu sunt suficiente pentru debite comerciale i pentru o producie profitabil, se procedeaz la crearea unora artificiale (fracturare hidraulic) folosindu-se apa pompat cu presiuni foarte mari.

Fracturarea hidraulic este procedeul prin care, n straturile geologice cu proprieti infime de curgere (permeabilitate extrem de redus) unde se gsesc gaze naturale, sunt realizate fisuri cu seciuni foarte mici ce permit captarea acestora.

Fracturarea hidraulic este similar fisurrii hidraulice, metod utilizat n procesul de stimulare a formaiunilor productive i pentru extragerea gazelor convenionale (gaz metan i gaz de sond), dar i a ieiului. Fisurarea hidraulic este specific producerii de fisuri n rocile colectoare de iei i gaze (care sunt medii poros-permeabile), pe cnd fracturarea hidraulic se realizeaz n roci (isturi) compacte. Dac n primul caz (fisurare) rezultatul final al pomprii sub presiune a fluidului este realizarea unor fisuri de ordinul a 1-2 m n roca poros permeabil care are capacitatea de a prelua i diminua (absorbi) ocul hidraulic, n al doilea caz (fracturare), rezultatul este crearea de fisuri mult mai profunde n masa rocii (istul fiind mult mai dur), de ordinul sutelor de metri, concomitent cu dezvoltarea unor seisme locale.

Pentru a nelege mai bine fenomenul, nchipuii-v c lovii cu un ciocan ascuit, cu aceeai for, o crmid nears (prototipul rocilor poros permeabile), dar uscat i una ars n cuptor (prototipul rocii istoase). Vei observa c efectul este total diferit. Dei din acelai material, crmizile vor prelua ocul potrivit strii funcionale. Crmida uscat va avea doar cteva fisuri, iar cea ars se va sfrma (fractura) n zeci de buci. n principiu, pentru realizarea fracturrii hidraulice se pompeaz n straturile geologice, la presiuni foarte mari (de ordinul a peste 1.000 bari, aprox 1.050 Kgf/cm2, superioare presiunii din porii rocii colectoare), ap cu nisip i anumite cantiti de aditivi, astfel nct s se produc fisurarea isturilor.

Se pot observa ciclurile de presurizare: n primul se execut deschiderea formaiunii, n urmtoarele dou realizndu-se propagarea fisurii create. n seciunea orizontal a sondei, n zona de exploatare se efectueaz operaiunea de perforare a sondei (cu ajutorul unor echipamente speciale) sau se introduc segmente de tubing cu perforaturi. Acestea sunt izolate succesiv, dup care, prin fiecare, se pompeaz, aa cum am precizat anterior, ap cu nisip la presiuni foarte mari. Apa care iese prin perforaturile tubingului erodeaz stratul de isturi, provocnd fisuri foarte mici (cu seciuni de ordinal milimetrilor ptrai). Acestea se propag pe sute de metri n stratul de sedimente. La ncetarea procesului de pompare, apa se retrage, iar fisurile rmn deschise datorit nisipului, astfel nct se permit drenarea i acumularea gazului metan (gazele neconvenionale). Pentru fiecare seciune se utilizeaz pn la 350.000 de litri de ap, pentru o singur sond fiind utilizate cteva milioane de litri (4-28 milioane litri).Mare parte din aceast ap este reutilizat pentru executarea altor foraje. Problema este c, adus la suprafa, este depozitat temporar n batale, bazine spate n pmnt, impermeabilizate, dar descoperite (seamn cu nite tranduri-piscine), fiind supus procesului de evaporare.

Fluidul de fracturare

Firmele strine de foraj, specializate n astfel de operaiuni susin c aditivii care se utilizeaz n acest proces sunt aceiai cu cei care se folosesc n operaiunile convenionale i sunt reglementai n statele membre UE. Afirmaiile nu au ns acoperire i nici nu garanteaz c aceste fluide de fracturare nu sunt nocive oamenilor i mediului. Sub pretextul, de altfel justificat, de protectie a licenei, compoziia fluidului este SECRET. Pentru linitirea opiniei publice, unele firme au fcut publice structura fluidului hidraulic care ar avea urmtoarea reprezentare grafic.

Ali specialiti susin c fluidul de fracturare ar avea o alt structur, i anume:95% ap,4,5% nisip,0,5% componeni chimici (peste 590). Evaluarea condiiilor de exploatare eficient prin fracturare hidraulic necesit o gam complex de echipamente, instalaii, aparatur de msur i control, precum i o tehnologie consacrat, sigur i cu bune rezultate. Tehnologia fracturrii hidraulice este varianta mbuntit a celei de fisurare hidraulic. Fisurarea hidraulic a fost utilizat n peste un milion de sonde nc din 1960, de ctre firmele de foraj-extracie din Romnia, SUA, fosta URSS, Canada, Marea Britanie, Frana, etc. fiind aplicat ca procedeu pentru mrirea afluxului de hidrocarburi n sonde convenionale (foraje preponderent verticale). Fracturarea hidraulic este o tehnologie relativ recent, dezvoltat de ctre firme de profil din SUA i se aplic n sonde orizontale specifice exploatrii gazelor de ist.

Efectele negative pe termen scurt induse de exploatarea prin fracturare hidraulic Inainte de a trece la analiza posibilelor efecte nedorite pe termen mediu i lung pot fi trecute sumar n revist unele efecte certe pe termen scurt care trebuie avute n vedere n acest context. ntre acestea pot fi amintite: transformarea unor mai cantiti de ape curate n fluide de fracturare toxice, distrugerea prin fracturare a argilitelor vizate de exploatare, mbibarea acestora cu ape contaminate, perturbarea echilibrului dinamic al rocilor situate ntre suprafaa terenului i stratele afectate de fracturare, poluarea cu metan a unor pnze freatice, dar i alte efecte nedorite asociate operaiunilor de exploatare prin fracturare hidraulic de mare volum.

Transformarea unor mari volume de ape potabile sau industrial n ape contaminate (fluide de fracturare)

Aciunea propriu-zis de fracturare este precedat de cea de preparare a fluidelor de fracturare. Acestea sunt constituite n proporie covritoare din ape curate n volume foarte mari extrase din ruri, din pnzele freatice sau din acviferele mai apropiate de suprafaa terenului. Acestea sunt amestecate cu nisip (cca 5%) i aditivi care confer toxicitate fluidelor de fracturare rezultate. Uneori aceste fluide sunt realizate i prin amestecul apelor curate cu ape de refluxare, obinute n urma unor procese de fracturare hidraulic anterioare, fapt ce le confer un grad i mai ridicat de toxicitate. Dei aditivii sunt prezeni n cantiti mici n raport cu volumul total al lichidului de fracturare, marea lor toxicitate (nocivitate) confer fluidelor rezultate caracterul net de ape contaminate. Compoziia unui fluid de fracturare care include i ape refluxate din operaiuni anterioare const n cca 80% ap proaspt, cca 14% fluid reciclat, 5% nisip i cca 0,75% aditivi. Acetia includ: soluii acide (cu HCl i ali acizi), reductori de friciune, ageni antibacterieni, inhibitori de crust, inhibitori de coroziune i muli alii. n plus apa reciclat conine gaze, substane rezultate din reaciile lichidului de fracturare cu componenii din roca mam i posibilii ioni radioactivi provenii din rocile fracturate.

Aciunea destructive asupra mediului geologic (fracturarea hidraulic a rocilor mama de petrol i gaze)

Introducerea n rocile mam a unor cantiti mari de fluide sub mare presiune conduce la fisurarea/fracturarea artificial a acestora. Echilibrul dinamic al acestor roci este schimbat n mod brusc, iar caracteristicile fizice i chimice iniiale ale rocilor mam sunt modificate. Alte schimbri de echilibru sunt datorate marilor cantiti de gaze care prsesc roca mam fisurat (fracturat) i se ndreapt spre suprafa prin intermediul sondelor de exploatare.

Saturarea rocilor mama fracturate cu ape contaminate (crearea unor acvifere antropice atipice cu coninut toxic)

Cea mai mare parte a fluidului de fracturare rmne n subsol dup ncheierea operaiunilor de exploatare i doar o parte a acestora este recuperat sub forma apelor de refluxare. n general n subsol rmne cca 50-80% din ntrega cantitate de lichid utilizat, dar se poate ajunge pn la un procent de 90%. Fluidele de fracturare rmn captive n interiorul rocii mam afectat de procesele antropice de fisurare i fracturare, dar pot fi antrenate i pe unele falii care traverseaz isturile i care preexist aciunii de fisurare/fracturare antropic. Dac pentru activitile de exploatare este ideal ca la suprafa s revin cantiti ct mai mici de fluide, pentru zona exploatat va exista un risc cu att mai mare ca apele contaminate s revin n viitor ctre nivelele superficiale ale cuverturii sedimentare. Fluidele de fracturare/fisurare rmase captive n subsolul zonelor exploatate alctuiesc n acest caz un fel de acvifere antropice de tip fisural ce conin ape contaminate, considerate mai active din punct de vedere chimic, deci mai corozive dect apele obinuite, dar n plus aflate sub presiune. Compoziia lor chimic difer de la zon la zon n funcie de compoziia chimic iniial a fluidului de fracturare, dar i de chmismul formaiunilor geologice afecatate de aceste operaiuni tehnologice.

Peturbarea echilibrului dynamic al depozitelor situate ntre rocile mama fracturate i de suprafa

Microseismele asociate activitii de fracturare hidraulic sau celei de injectare n subsol a apelor reziduale revenite la suprafa pot duce la modificarea echilibrului dinamic al depozitelor aflate ntre roca mam exploatat i suprafaa terenului. Cele mai afectate vor fi depozitele aflate n echilibru dinamic precar i cele mai puin plastice. Stratele de nisipuri i de gresii slab consolidate pot fi cele mai expuse, dar i rocile carbonatice afectate de fenomene avansate de carstificare. Este evident c n zonele mai sensibile din punct de vedere seismic efectele microseismelor antropice pot fi mai importante, iar magnitudinea acestor microseisme poate fi mai mare dect aceea care s-ar nregistra n zone aseismice sau cu nivel de seismicitate foarte sczut. n acest context este posibil ca depoziteleaflate ntre roca mam fisurat/fracturat i suprafaa terenului s fie supuse i ele unui proces mai slab de fisurare i chiar de fracturare, mai ales n cazul rocilor lipsite de plasticitate (calcare, gresii bine consolidate, etc). n cazuri extreme se poate vorbi chiar de creterea gradului de fisurare sau/i de fracturare al acestei categorii de depozite.

Poluarea cu metan a acviferelor

Este deja cunoscut c n apropierea sondelor de exploatare a gazelor de ist n unele zone din Statele Unite (ex. North Dakota) cantitile de metan coninute de acvifere sunt uneori foarte mari n raport cu limitele admisibile. Aceast realitate a condus la dezbateri care au impus sintagma methane pollution necesar desemnrii ct mai realiste a acestui tip particular de poluare. Este cert c n SUA exploatarea formaiunilor Marcellus i Utica a condus la contaminarea cu metan a unor acvifere (Osborn et al., 2011). In apropierea sondelor aflate n activitate concentraiile de metan n aceste ape erau de cca 17 ori mai mari n comparaie cu zonele nvecinate, neafectate de exploatare. De reinut ns aici c metanul n sine nu este toxic, dar poate fi un puternic exploxiv n concentraii mai mari. Uneori cantitile prea mari de gaze rezultate prin exploatare nu permit captarea acestora n totalitate i se ajunge la o puternic poluare a aerului prin arderea gazului n exces chiar la nivelul sondelor n exploatare. Rezult ns cu acest prilej i o gam larg de alte substane poluante ntre care pot fi enumerate hidrogenul sulfurat, benzenul i benzenul etilic, formaldehida, acroleina, propilenul, toluenul, xilinul, unele hidrocarburi policiclice aromate, etc.( Heinberg 2013).

Alte forme sigure de poluare pe termen scurt

In afara celor menionate mai sus mai pot fi amintite i alte forme sigure de poluare, deja nregistrate i analizate sub diferite aspecte. Intre acestea se numr accidentele legate de manipularea i tratarea apelor reziduale i deversrile intenionate ale apelor contaminate netratate sau tratate necorespunztor n ape curgtoare. Uneori poluarea aerului i a solului s-a realizat prin pulverizarea n atmosfer a acestor fluide nocive, situaie agravat n cazul n care acestea conin metale grele sau elemente radioactive. Mai pot fi amintite aici distrugerile de infrastructur prin transporturi de mare tonaj, poluarea fonic asociat etapelor de exploatare, scoaterea din circuitul agricol a unor importante suprafee de teren arabil, distrugerile provocate locuinelor din localiti nvecinate datorit microseismelor provocate de fracturrile hidraulice, etc. Aici pot fi amintite i efectele microseismelor legate de activitatea de reinjectare n subsol a apelor reziduale care nu mai sunt refolosite n reeta unor noi fluide de fracturare i care nu sunt destinate procesului de decontaminare.

Posibile efecte poluante pe termen mediu i lung

Este nendoielnic c acviferele antropice de tip fisural mbibate cu ape contaminate care rmn n subsol ca urmare a exploatrii prin metoda fracturrii hidraulice pot reprezenta poteniale surse de poluare ntr-un viitor mai mult sau mai puin ndeprtat. Posibilele efecte poluante pe termen mediu i lung pot fi datorate fie migrrii spre suprafa a apelor contaminate de-a lungul planelor de faliere care traverseaz depozitele de peste rocile afecate de fracturarea hidraulic, fie prin migrarea acestor ape reziduale de-a lungul coloanelor de sond degradate n timp. Efectele posibile pot fi urmtoarele: poluarea acviferelor de adncime, poluarea pnzelor freatice i poluarea reelelor hidrografice din aria fostelor exploatri.

Migrarea apelor contaminate prin intermediul sistemelor de falii ale fostelor zone exploatate

Cele mai favorabile situaii pentru astfel de posibile migrri de fluide toxice sunt legate evident de sistemele de dislocaii (falii) care afecteaz depozitele aflate peste nivelele cu ape contaminate. De-a lungul planelor de faliere fluidele de fracturare pot urca lent spre suprafa i pot impregna pe rnd roci permeabile sau fisurate traversate de aceste dislocaii. Migraia spre suprafa poate fi ncetinit sau oprit doar de pachetele mai groase de roci impermeabile i plastice de tipul argilelor, dar aceste ecrane protectoare nu pot fi imaginate ca sigure. Aceast migraie este facilitat i de sistemele de fisuri care afecteaz depozitele aflate peste fostele nivele exploatate, legate mai ales de rocile mai dure(de tipul gresiilor) sau de cele care au caverne sau goluri carstice. De amintit aici c i n zonele de platform depozitele necutate sau slab ondulate ale cuverturilor sedimentare antrenate n exploatarea gazelor de ist sunt afectate de dislocaii evidente, chiar dac acestea sunt reprezentate de falii cu srituri nu prea mari. Pn i depozitele cele mai noi, respectiv pliocene, sunt afectate de aceste dislocaii i adesea chiar i depozitele cuaternare sunt faliate. Imaginea idilic a unei cuveruri sedimentare de platform neafectat de sisteme diferite de faliere este foarte departe de realitate.

Migrarea apelor contaminate de-a lungul coloanelor de sond

O alt posibil cale important de migrare spre suprafa a fluidelor contaminate este legat de coloanele cimentate ale fostelor sonde de exploatare prin fracturare hidraulic. Degradarea n timp a cimentului, facilitat uneori i de imperfeciuni iniiale de cimentare, asociat cu fisurri ale cimentului provocate de ocuri naturale (cutremure), ulterioare exploatrii, poate conduce n timp la transformarea treptat a unora dintre fostele sonde de exploatare n surse antropice de ape contaminate. n acest sens la nivelul formaiunii Marcellus din Pensylvania au fost avute n vedere i unele erori de construcie (montare) a sondelor care ar putea facilita de asemenea mecanismul de migrare a fluidelor contaminate spre suprafa.

Poluarea acviferelor de adncime

O prim etap important de poluare a depozitelor aflate peste nivelele de roci afectate de fracturarea hidraulic este aceea de mbibare a unor acvifere aflate la diferite adncimi cu fluide de fracturare migrate spre suprafa. Pe planele de faliere sau de-a lungul coloanelor fostelor sonde poate avea loc migrarea lent a apelor contaminate care pot atinge, pe rnd, acvifere reprezentate prin roci permeabile (nisipuri, gresii) sau prin roci fisurate sau cu caverne i goluri carstice (n special calcare). Este evident c cele mai expuse roci de acest tip sunt cele aflate mai aproape de nivelele care au fost supuse fracturrii, n timp ce acviferele aflate mai aproape de suprafaa terenului sunt mai puin expuse. Gradul de poluare a acviferelor aflate ntre rocile fracturate hidraulic i suprafa depinde evident de proprietile lor fizice, respectiv de particularitile litologice i structurale ale fiecrei zone n parte.

Poluarea apelor freatice

n timp ceva mai ndelungat i cu cantiti mai reduse de ape reziduale se poate imagina i poluarea depozitelor permeabile mbibate cu ape potabile aflate n apropierea suprafeei terenului (peste primul nivel impermeabil din subsol), ape care alimenteaz n mod obinuit izvoarele i fntnile. Este vorba n acest caz mai ales de depozite poroase cu permeabilitate mare de tipul nisipurilor grosiere i pietriurilor. Poluarea acestora ar fi ns cu mult mai grav deoarece acest tip de acvifere este utilizat n mod curent pentru alimentarea cu ap potabil sau n agricultur. Pnzele freatice contaminate pot alimenta astfel izvoare naturale i prin acestea chiar i unele segmente importante ale unor reele hidrografice.

Poluarea reelei hidrografice din aria fostelor exploatri

n cazul n care acviferele de adncime sau pnzele freatice contaminate ajung s alimenteze punctiform ape curgtoare se poate ajunge la extinderea polurii cu ape reziduale la nivelul unor segmente importante ale unor reele hidrografice. Apele poluate aprute astfel n diferite puncte ale unui bazin hidrografic pot trece n mare parte n reeaua hidrografic a unui ru, n aval de punctele de emergen a apelor contaminate. Este evident c gradul de poluare va fi din ce n ce mai redus ctre aval, datorit dilurii treptate a apelor ca urmare a creterii debitelor, dar aceste ape pot la rndul lor s alimenteze spre aval pnze freatice i acvifere de adncime al cror grad de poluare poate crete n timp datorit unui aport constant de ape contaminate. Un astfel de tip de poluare se poate manifesta i prin creterea cantitii de particule solide suspendate, dar i printr-un aport posibil de elemente radioactive rezultate din amestecul fluidelor de fracturare cu substanele (organice n spe) ale rocilor atacate prin fracturare hidraulic.

Posibilul rol major al cutremurelor foarte puternice n accelerarea procesului de migrare a apelor contaminate

Dac n mod obinuit ne imaginm c apele contaminate rmase la diferite admcimi n subsolul zonelor exploatate au anse mici de a ajunge la suprafaa terenului sau c migrarea acestora este foarte lent cu totul altfel pot sta lucrurile n cazul unor ocuri seismice foarte puternice. Grbirea migraiei apelor contaminate poate fi oricum facilitat de cutremurele de mai mic intensitate sau de intensitate mare, dar n cazul unor seisme cu magnitudine foarte mare ansele ca apele contaminate s ating nivele superioare cresc foarte mult. In situaii cu totul excepionale de natur seismic se poate ajunge la creterea gradului de fisurare a depozitelor care se interpun ntre nivelul rocilor fracturate i mbibate cu fluide toxice i suprafaa terenului. Pot fi de asemenea activate falii mai vechi care strbat aceste depozite sau pot s apar i linii noi de faliere. Dac fluidele de fracturare s-ar afla n stare destul de avansat de migrare spre suprafa atunci efectul ocurilor puternice de tip seismic ar fi i mai evident. n acest sens ne putem imagina situaii dramatice n care efectele devastatoare ale unor ocuri seismice deosebit de puternice (repetate la intervale de timp de sute sau mii de ani) se pot asocia cu contaminri rapide ale unor acvifere, pnze freatice i sectoare ale unor bazine hidrografice. n situaii extreme pot fi imaginate i fenomene de apariie a unor ape contaminate de-a lungul unor aliniamente tectonice care s afecteze vizibil suprafaa terenului pe arii destul de largi.

Bibliografie

http://stopfracturare.ro/primul-studiu-al-institutului-geologic-roman-cu-privire-la-fracturarea-hidraulica-la-gazele-de-sist/ http://ro.wikipedia.org/wiki/Ap%C4%83 http://www.mehedinteanul.ro/blog/stiinta/5088-fracionarea-hidraulic-i-gazele-de-ist Gheorghe Neag, Depoluarea solurilor i apelor subterane, Casa Crii de tiin, 1997

18


Recommended