Mani kövek

Spectator: Palagáz „forradalom”: az érem oldalai

Előrejelzés szerint a világ energiaigénye 2035-ig összesen 30 %-kal fog növekedni 2017-hez viszonyítva, és a fogyasztásnak háromnegyede nagy valószínűséggel még 2040-ben is fosszilis energiahordozók lesznek. Jelentős, a szénhidrogén-iparág teljesítményét globálisan befolyásoló új kőolaj vagy földgáz felfedezések azonban hosszú idő óta nem történtek, az évente 3%-kal növekedő kitermelés mennyiségét új források egyáltalán nem pótolják, sőt megközelítően sem egyensúlyozzák ki.

Szükségszerű volt, hogy az iparág figyelme és fejlesztés lényeges iránya a kockázatosabb,  bonyolultabb technológiával kitermelhető nem hagyományos szénhidrogén felhalmozódások (olaj homokkő, palaolaj és palagáz) felé fordult. A nem hagyományos szénhidrogén összes mennyisége ugyan közel háromszor több, mint a hagyományos módon kitermelhetőké, azonban az olaj és gáz kinyerése – a sajátos tárolókőzet miatt – eleve csekélyebb hatásfokú. A több, mint egy évtizede fellendült „palagáz forradalom” részben kényszerű hajtóereje is, hogy a már kevesebb hagyományos („olcsó”) olaj és gáz felszínre hozatala számos természetes ok miatt egyre körülményebbé vált.

Az észak-amerikai kontinensen roppant sikeresen felívelt palaolaj és palagáz kitermelés eddigi eredményeire alapozva az ExxonMobil olajipari nagyvállalat 2018-ban végzett elemzése arra a következtetésre jutott, hogy 2040-re globális szénhidrogén ellátásban a nem hagyományos forrásból kitermelt energiahordozók részaránya elérheti a 30 %-ot. A British Petrol szakértőinek becslése szerint a palagáz részaránya 2035-ben megközelíti a 60 %-ot.

A pala a felette lerakódott rétegek fedőterhelése alatt összepréselt, tömör, nagyon finomszemcsés agyag üledék, ami éppen ennek következtében csak nagyon kis méretű (nanométertől mikrométer átmérőjű) pórusokat tartalmaz. Az ezekbe bezárt szénhidrogénmolekulák 0,5-10 nanométer méretűek. A pórusok között természetes körülmények között nincs közvetlen kapcsolat, a bennük elhelyezkedő olajcseppek vagy gáz így mozgásképtelen. A palába zárt szénhidrogén lehet olaj vagy földgáz egyaránt. (A palaolajat tartalmazó kőzet lényegét tekintve merőben különbözik az olajpalától, de gyakran keverik a kettőt. Az olajpalában különböző mértékben átalakult, de kőolajjá még  nem alakult szerves szemcsék vannak. Ezt a kőzetet felszíni vagy mélyművelésű bányákban fejtik.)

A hagyományos módon olaj- vagy gáztermelés olyan tárolókőzetekből történik, amelyekben a pórusokat repedések kötik össze és az olaj vagy gáz saját nyomás alatt (sok esetben azonban pótlólagos energia besajtolásával) jut a termelőkútban felszínre. A palarétegek pórusai azonban elszigeteltek egymástól, és gyakorlatilag nincsen vezetőképes repedésrendszer.

A mikropórusokba zárt szénhidrogén kiszabadítása és kitermelése új, innovatív módszert, eljárást igényel; ez a hidraulikus kőzetrepesztés. A művelet során először függőleges kutat fúrnak, majd a fúrást palarétegben vízszintes irányban folytatják, lényegesen nagyobb, hatásosabb érintkezési felületet biztosítva. A fúrást ezután többnyire homokot és különféle vegyszereket tartalmazó vízzel feltöltik és ismétlődően nagy nyomás alá helyezik. A víz az extrém nagy hidraulikus nyomás közvetítője, a nyomás a palakőzetben mikrorepedéseket hoz létre. A vízhez adott homokszemcsék a mikrorepedésekbe jutva kitámasztják azokat, hogy a nyomáshullám után ne záruljanak vissza. A hajszálrepedések kapcsolatot teremtenek az addig különálló olajcseppekkel vagy gázzal teli mikropórusok között, azokból biztosított a szénhidrogén beáramlása a kifúrt szakaszba. A vízhez adott vegyi anyagok többek között az olaj mozgásképességét növelik. A műveletet gyakran többször ismétlik, majd a szennyezett víz kiszivattyúzása után a szénhidrogén (olaj vagy csak gáz) a kút berendezésein keresztül a felszínre kerül.

A szénhidrogén palakőzetekből hidraulikus repesztéssel történő kitermelésének módszere (elvi ábra)

A hidraulikus rétegrepesztést a hagyományos olaj- vagy gáztelepek esetében is elterjedten használják a tömött, csekély porozitású kőzetek esetében. Ebben az esetben azonban csak egyedileg, a réteg jobb kihozatalának serkentése céljából. A palákból történő kitermelés során azonban a teljes kitermelési szakasz során, mindvégig a ciklusosan végrehajtott hidraulikus repesztés biztosítja az olaj vagy gáz beáramlását.

Kereskedelmi mennyiségű palagázt és palaolajat jelenleg messze a legnagyobb mennyiségben az Egyesült Államokban termelnek, Kanadában egyelőre kiépülőben van ez a termelő szektor, Argentínában pedig még csak kísérleti szakaszban van a palaolaj kitermelése. A amerikai kontinensen kívül mindössze Kínában hoznak felszínre – egyelőre szerény mennyiségű – palagázt.

A hidraulikus rétegrepesztési technika és módszer önmagában nem teljesen új innováció; először 1949-ben alkalmazták Oklahomában, a klasszikus amerikai olaj- és gázrégióban. Nagy léptékben történő és gazdaságos alkalmazását azonban csak a 80-as évek elején kidolgozott vízszintes fúrás-technika elterjedése tette lehetővé. Észak-Amerikában a mélyben nagy területi kiterjedésű palaformációk ismertek, amelyeknek szénhidrogénjéhez való hozzáférést a hidraulikus rétegrepesztés tömeges alkalmazása tette lehetővé. A „palagáz forradalom” alapjában véve az Egyesült Államokban keletkezett és mindmáig szorosan kötődik is ehhez a térséghez. Kibontakozása során és tagadhatatlan eredményei ellenére azonban kezdettől fogva társadalmi vita tárgyát képezte.

Az iparág ezen szektora az ottani mindenkori kormányzat támogatását élvezte, ugyanakkor a civil társadalom részéről nem volt és ma sincs osztatlan elfogadottsága.

A repesztéses technológiával történő kitermelés támogatóinak egyik érve, hogy az ilyen módon felszínre hozott gáz hozzájárul a szénerőművek fokozatos átállítási folyamatához gázüzeműre, és így a klímaváltozást okozó üvegházhatású gázok kibocsátásnak jelentékeny mértékű csökkentéséhez. (A gázüzemű erőművek károsanyagkibocsátása kevesebb, mint fele a széntüzelésűeknek). A földgáz lehet tehát az áthidaló energiaforrás a hagyományos fosszilis energiahordozók kiváltási folyamatában, a palából kitermelt gáz ehhez járul hozzá. Az energiahordozók típusai közötti átállás folyamatában egyúttal szélesebb lehetőség nyílik a megújuló energiaforrások fejlesztésére.  A nem hagyományos szénhidrogént termelő új szektor munkahelyeket hoz létre (az USA-ban 3 millióra becsülik az utóbbi évtizedben ebben a szegmensben létrejött munkahelyek számát). Megélénkiti a gép- és eszközgyártást, továbbá bővíti az ipari beszállítók és szolgáltatók körét. Természetesen a gazdaságélénkítő hatás az Egyesült Államokban is elsősorban a termelési régiókban érvényesül.

A hidraulikus repesztés alkalmazásának azonban nagyon széleskörű ellenző tábora is van. A civil szféra elutasító idegenkedésének hátterében alapvetően az környezeti hatásokkal kapcsolatos – nem is teljesen megalapozatlan – aggályok vannak (nagy vízigény, vízkezelés, légszennyezettség és zajártalom). Az új technológia ipari bevezetése ugyanis gyorsabb volt, mint a mögöttes fizikai folyamatok kielégítően részletes ismerete, és gyakorlati megvalósítás üteme előtte járt az állami intézmények azon képességének, hogy tudományos ismeretekkel is megalapozott, szilárd szabályozást vezessenek be és érvényesítsenek.

A palaformációból termelő műszaki egységek átlagosan 3 – 7 hektár területen 10 – 24 fúrást tartalmaznak (a kutak mennyisége és köztük levő távolság alapvetően a pala tároló minőségének függvénye). A fúrások csoportjának kialakítása és a kitermelés időszaka együttesen a gyakorlati tapasztalatok szerint széles intervallumot, összesen 800 – 2500 nap időtartamot fed le.

A fúrásokban végzett repesztési művelet elképesztően sok vizet igényel (4500 – 42 000 m³ fúrásonként), ismételt repesztés esetében még további mennyiség szükséges. A felhasznált víz környező felszíni folyóból vagy tóból származó édesvíz; amennyiben nem áll rendelkezésre helyben, akkor távolról, országúti szállítással biztosítják az ellátást. A műszaki műveletek során felhasznált víz 20-40 %- jut vissza a felszínre szennyvízként. Ennek átmeneti tárolása során káros anyag kerülhet egyrészt a levegőbe, másrészt a szennyvíztározó sérülése következtében közvetlenül a talaj ill. a talajvíz  szennyeződhet mérgező anyagokkal.

A repesztési művelet során tapasztalat és szakértők becslése szerint 4-5 % metán szökik meg, ez a gáz viszont hússzor hatásosabb üvegházhatású a széndioxidnál.  A környezet légszennyezését tovább növeli a műveletet kiszolgáló nehézgépjármű forgalom, az eszközök energiaellátását biztosító dízel aggregátorok kibocsátása, a kitermelés kapcsán – műszaki okból – elégetett földgáz, ennek azonban a széndioxid kibocsátása 3 – 12 %-kal több, mint a hagyományos módon termelt gáznak. Műszaki baleset esetén a légszennyezés jóval az átlagos mértékűt meghaladó lehet.

A termelési területek közvetlen környezetében a zajszennyezés érzékelhető mértékű, és tekintettel a több éves termelési  időtartamra, a helyi lakosság számára zavaró lehet. Valójában azonban nem a repesztési művelet és gázt elégető fáklyázás zaja a számottevő, hanem a működést kiszolgáló nehézgépjármű forgalomé.

Iparági közgazdászok és számos geológus évek óta ismételten felhívja a figyelmet arra, hogy a „palagáz és palaolaj forradalom” zajos, bár eltagadhatatlan sikerei mellett is számos bizonytalanságot tartalmaz, és gazdasági értelemben nem kizárt, hogy „buboréknak” bizonyul.

A túlnyomóan derűlátó prognózisok mellett érdemes még néhány dolgot tekintetbe venni. Komoly kockázatot jelent például, hogy a palába zárt szénhidrogénkészletek – amelyek becslési módszere eltér a hagyományos szénhidrogénektől – valójában nem kellő mértékben és pontossággal ismertek. Nagyon jelentős területi különbségek vannak a tárolóformáció tulajdonságai és szénhidrogén tartalma között, és ezért a kitermelés műszaki és befektetési kockázata jelentékeny. A készletek nagyságát  – szemben az utóbbiakkal – a vállalatok maguk határozzák meg és még nem manipulált adatok esetén is jelentős mértékű a készlet bizonytalansága. Ráadásul mára már sok tapasztalat gyűlt össze arra vonatkozóan, hogy számos termelőterületen a kutak szénhidrogénhozama nagyon rövid időtávon belül meredeken, akár 40 – 60 %-kal csökken. A termelés szintjének fenntartása érdekében tehát nagyszámú új kutat kell fúrni a lemerültek kiváltására, ami további költséget jelent; így kisebb, hitelből gazdálkodó vállalat számára elérkezik az a pont, amikor a termelvény értéke már nem fedezi a befektést és folyó költségeket. Ezek számára a „forradalom” okozta fellendülés véget is érhet.

Az olaj és gázipar jelenleg is dinamikusan változó világában a költséges hidraulikus repesztéssel hozzáférhető gáz és olaj kitermelése elemzői vélemények szerint a nagyvállalatok számára még 50 $/hordó ár mellett is gazdaságos lehet, viszont új területen kutatás és feltárás megkezdése azonban  -ilyen árszint alatt – a geológiai és műszaki kockázatok miatt kevéssé valószínű.

2019. 10. 31.

Iratkozz fel most!

Ha tetszett a cikk, de még olvasnál, ha esténként van időd leülni a gép elé, akkor légy az előfizetőnk a Szalonnázón. Naponta 18 órakor élesedő további 3 cikket ajánlunk, jellemzően szintén olyan magyar és nemzetközi közéletet, lényegében az életünket érintő témákról, amelyeket fontosnak tartunk, de nem férnek bele a Szalonna napi kínálatába. Szeretettel várunk!

Tovább