Inżynierowie od dawna marzą o opracowaniu technologii umożliwiającej projektowanie i budowę tuneli i mostów o wytrzymałości umożliwiającej ich eksploatację przez ponad 50 lat bez konieczności kontroli i konserwacji. Pomimo postępu technologii wciąż pozostaje to w sferze marzeń. Na pierwszy rzut oka stwierdzenie to nie ma wiele wspólnego z wydobyciem gazu łupkowego. Jednak ma, i to bardzo wiele.
Aby zrozumieć, że jednak ma, i to bardzo wiele, przypomnijmy najpierw kilka informacji dotyczących wydobyciu gazu łupkowego.
Szczelinowanie hydrauliczne (a w ogólności także wszystkie inne metody pozyskiwania gazu z pokładów łupkowych) polega na uwalnianiu gazu lub ropy przez tworzenie sztucznych spękań w skale, co nieodwracalnie zmienia strukturę masywu skalnego. Każdy odwiert eksploatuje się tylko do progu opłacalności co najwyżej kilka lat, ponieważ ciśnienie gazu systematycznie spada.
Rysunek 1. Spadek wydobycia z odwiertów gazu łupkowego dla różnych regionów wydobycia w USA. Źródła : Rys. 54 EIA Annual Energy Outlook 2012
Znanymi do tej pory metodami wydobywa się tylko 20% zawartego w łupkach gazu. Po zakończeniu eksploatacji odwiert zostaje zaczopowany cementem. Pozostałe 80% gazu stopniowo migruje utworzonymi w czasie eksploatacji sztucznymi szczelinami, a jego początkowo niskie ciśnienie cały czas wzrasta. Procesu tego nie da sie zatrzymać, będzie on trwał tysiące lat. W złożach niekonwencjonalnych, ‘udrażnianych’ z pomocą szczelinowania hydraulicznego problem ten jest nieporównanie poważniejszy niż w przypadku konwencjonalnych złóż gazu.
Rysunek 2. Zmiany ciśnienia w złożu gazu łupkowego. Po zakończeniu eksploatacji i zaczopowaniu odwiertu ciśnienie w złożu zaczyna rosnąć.
Wytrzymałość i szczelność ścian i czopów odwiertów ulega szybkiej degradacji. Wydostawanie się z odwiertu metanu i płynu do szczelinowania są tylko kwestią czasu.
Rysunek 3. Degradacja odwiertów z upływem czasu (dane dla 15 000 odwiertów klasycznych na złożach konwencjonalnych).
Degradacja szczelności odwiertów jest więc obserwowana nawet dla szybów na złożach konwencjonalnych, do tego już w przeciągu kilku lat po zakończeniu wydobycia. Wyniki pierwszych ewaluacji pokazują, że powtarzające się cykle dynamicznego szczelinowania, razem z kompleksowym procesem prowadzenia i rurowania krzywych i horyzontalnych odcinków odwiertów, połączonych z zastosowaniem agresywnych substancji chemicznych, prowadzą do osłabiania wytrzymałości stalowych i cementowych elementów. Tak więc szyby służące do wydobycia gazu łupkowego są narażone na proces degradacji i starzenia się szybszy niż dla odwiertów na złożach konwencjonalnych.
Czy, biorąc pod uwagę, że monitoring, ewentualne uszczelnianie odwiertów i usuwanie szkód będą kosztować fortunę (jeżeli w ogóle będą możliwe), firmy wydobywcze jakoś szczególnie solidnie budują te szyby i je zabezpieczają?
Nie, bo nie mają do tego motywacji. Zgodnie z prawem (zarówno w USA, jak i w Polsce), po zakończeniu eksploatacji koncern wydobywczy opuszcza odwiert i jest już później zwolniony z odpowiedzialności i następstwa tego, co się z nim dzieje.
Kto więc poniesie koszty następstwa rozszczelnienia się odwiertu za kilkanaście czy kilkadziesiąt lat? Podatnicy i społeczności lokalne. To bardzo typowe: korzyści tu i teraz odnoszą koncerny wydobywcze i budżet państwa, koszty ponoszą społeczności lokalne i przyszłe pokolenia.
Niektórzy eksperci sugerują, że powinna zostać zlikwidowana wygodna dla koncernów zasada opuszczania odwiertów natychmiast po ich eksploatacji i powinna obowiązywać np. 99-letnia dzierżawa odnawiana na każde kolejne 99 lat w przypadku stwierdzenia anomalii ciśnienia na dnie zlikwidowanego otworu. Gdyby jednak obowiązywały takie przepisy to przemysł gazu z łupków pewnie nigdy by nie powstał. Pomijając już to, że i tak za kilkadziesiąt lat firmy wydobywającej dziś gaz łupkowy pewnie już w ogóle nie będzie.
Ten problem to tylko jeden z przyczynków do dylematu uruchamiania wielkoskalowego wydobycia gazu łupkowego. Jest jeszcze oczywiście wiele innych, w szczególności gaz łupkowy może być albo tani, albo [w miarę] bezpieczny środowiskowo (kwestia wycieków metanu, zagospodarowania płynu do szczelinowania, ulatniania się do atmosfery związków chemicznych, zużycia i zanieczyszczenia wody, ciężkiego ruchu w rejonach wiejskich, hałasu sprężarek, …); nie da się też pogodzić wydobycia gazu łupkowego ze stabilizacją wzrostu temperatury poniżej progu +2°C.
Można to podsumować tak: epoka łatwych w pozyskaniu, tanich i w miarę bezproblemowych paliw kopalnych dobiega końca – pozostaje już tylko skrobanie dna beczki – albo skupienie się na budowie świata i gospodarki o bardzo wysokiej efektywności i alternatywnych źródłach energii.
