ReFINE Briefing Note

Schiefergasbohrung: Ist Groβbritannien vorbereitet? Diese Kurzfassung basiert auf: “Oil and Gas Wells and Their Integrity: Implications for Shale and Unconventional Resource Exploitation” von Richard Davies, Sam Almond, Rob Ward, Robert Jackson, Charlotte Adams, Fred Worrall, Liam Herringshaw, Jon Gluyas and Mark Whitehead (2014). Dieser Artikel ist in Marine and Petroleum Geology publiziert und frei als Download auf www.refine.org.uk erhältlich. Um Kohlenwasserstoffe (Öl und Gas) aus den Untergrund zu gewinnen, müssen sehr tiefe Bohrlöcher gebohrt werden. Weltweit wurden mehr als vier Millionen Öl-und Gasquellen Onshore (an Land) gebohrt. Mindestens 2,6 Millionen Bohrlöcher sind seit 1949 in den USA und 2.152 Bohrlöcher in Großbritannien (1902 bis 2013) gebohrt worden. In Nordamerika wurde in den letzen Jahren große Mengen von Schiefergasbohrungen erschlossen. Soll die Erschliessung von Schiefergas in anderen Regionen, wie dem Vereinigten Königreich, vorangetrieben werden, müssen unzählige Bohrungen vorgenommen warden, daher ist vorallem die Langzeitintegrität von Bohrlöchern sehr wichtig. Undischte Bohrlöcher können zu massiven Umweltverschmutzungen führen, wie Trinkwasserkontamination. Um diese Risiken zu untersuchen, haben Forscher des Durham Energy Institute eine globale Studie zur Bohrlochintegrität von Kohlenwasserstoffbohrlöchern durchgeführt. Was ist eine Schiefergasbohrung ? Schiefergas ist in Schiefergestein im Untergrund gefangen, um dieses zu erschliessen werden schmale Bohrungen in das Schiefergestein (Abb.1A) getrieben. Das Bohrloch wird mit Stahlrohren ausgekleidet und Hohlräume zwischen dem Gehäuse, durch die Flüssigkeiten nach oben oder unten entweichen könnten, werden mit Zement abgedichtet.

Figure 1: Schematic diagram showing the structure of a shale

gas exploration well (A) and production well (B).

Um Gas aus dem Schiefergestein zu fördern, muss das Gestein hydraulisch gebrochen (Fracing) werden. Dabei wird Flüssigkeit unter hohem Druck durch Perforierten in dem Gehäuse in das Schiefergestein gepresst (Abb.1B). Dies erzeugt feine Risse in denen das Gas in das Bohrloch strömen und bis an die Oberfläche transportiert werden kann. Page 01

Was ist Bohrloch Integrität? Um das Austreten von Kohlenwasserstoffen aus dem Bohrloch zu verhindern, werden Barrieren, wie das Gehäuse und der Zement installiert. Barrierenversagen ist, wenn eine oder mehrere dieser Barrieren versagt, aber keine Kohlenwasserstoffe aus dem Bohrloch austritten. Sollten alle Barrieren versagen ist dies unter Integritätsversagen bekannt. Integritätsversagen ist von besonderer Bedeutung, da es Öl, Gas oder anderen Flüssigkeiten ermöglicht in die Bohrlochumgebung zu entweichen und zur Kontamination führen kann. Was ist das Risiko von Integritätsversagen? Das Risiko durch Versagen variiert je nach der Art des Bohrlochs, seins Alters und der umgebenden Geologie. Unsere Forschung untersuchte die Leckraten von Kohlenwasserstoffbohrlöchern in verschiedenen Ländern, Onshore sowie Offshore, und zeigt Versagen der Schutzeinrichtungen in 1,9% bis 75% der Fälle. Große Datenmengen sind vorallem aus der USA erhältlich. Von den mehr als 8.000 überwachten (2005 bis 2013) Schiefergasbohrungen in Pennsylvania, zeigen 6,3% der Bohrlocher Anzeichen von Barrierenversagen oder Integritätsversagen. Zum Vergleich wurde auch die Ausfallrate der herkömmlichen Onshore Öl- und Gasbohrungen in Großbritannien untersucht. Von 143 aktiven Bohrlöchern (Ende 2000) zeigte eins (0,7%) Hinweise auf Integritätversagen. Wie gut die Bohrlochintegritätsüberwachung? Bohrlochintegrität kann durch Messung von Druckänderungen innerhalb des Bohrlochs überwacht werden. Ultraschallmessungen können prüfen ob das Gehäuse und der Zement noch immer intakt sind. Leckagen können auch durch Bodenproben oder Grundwassersproben um das Bohrloch überwacht werden.

Figure 2: Shale gas production wells in Pennsylvania, USA. (Image from Wikimedia Commons)

Bohrlochkopf zugeschweißt und die Umgebung saniert. Nach der Produktionseinstellung wird aber auch die Bohrlochüberwachung eingestellt. Unsere Forschung gebohrt wurden, die nicht mehr existieren, zusammengelegt oder übernommen wurden. Zwischen 50 und 100 sind "verwaiste" Bohrungen, wo die Firmen, die sie gebohrt haben aus dem Geschäft ausgeschieden sind. Ohne die Überwachung der verwaisten Bohrungen, ist die langfristige Integrität nicht bekannt, desweiteren kommt es zu Haftungsungewissheit bei Integritätversagen. Was ist die Schlussfolgerung? Die Integrität von Schiefergasbohrungen während der Produktion und nach der Aufgabe ist ein wichtiges Thema. Wir empfehlen die Veröffentlichung der Bohrlochüberwachungsdaten der aktiven Bohrungen, sowie regelmäßige Erhebungen an verlassenen Bohrungen und auch die Veröffentlichung dieser Daten.

Was passiert nach dem Einstellen der Produktion? Nach dem Stop der Produktion wird Zement in das Förderrohr gepumpt, um das Bohrloch abzudichten. Desweiteren wird in Großbritannien der

School of Civil Engineering and Geosciences Drummond Building Newcastle University NE1 7RU Tel: +44 (0)191 208 6611

Contact: Mr. Sam Almond: [email protected] ReFINE website: http://www.refine.org.uk

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