Как сланцевая промышленность США сокращает свои выбросы

Стимулирование гидроразрыва сланцевой породы, обычно известное как «фрекинг или фрекинг», за последние 12 лет превратило Америку в энергетическую электростанцию. Это изобилие сланца позволило стране обеспечить большую часть своих собственных энергетических потребностей, при этом значительное количество энергии осталось на экспорт. В частности, в виде природного газа в виде СПГ.

Рост добычи сланца привел к росту осведомленности общественности о воздействии добычи нефти и газа из сланцевых пластов на окружающую среду. Чтобы заставить нефть и газ выйти из плотно спрессованной породы, из которой состоит сланец, во время гидроразрыва пласта затрачивается огромное количество ресурсов на каждую скважину. Для типичной горизонтальной скважины длиной 2 мили потребуется:

20 миллионов галлонов воды
3 миллиона фунтов песка
Несколько тысяч поездок грузовиков к месту
Прямое потребление 200 000 галлонов дизельного топлива
Выброс ~ 2400 тонн CO 2 при сжигании дизельного топлива
В правительственных кругах и кругах инвесторов высказывались доводы в пользу того, что это бремя на окружающую среду должно быть снижено. С этой целью Агентство по охране окружающей среды установило стандарты выбросов для внедорожных дизельных двигателей, которые требуют использования двигателей уровня II и уровня IV при проведении гидроразрыва пласта. Они существенно снижают выбросы CO 2 от более раннего оборудования.
Стремясь уменьшить углеродный след фрекинга, нефтяные компании все чаще ищут способы улучшить рейтинг ESG своей деятельности. Эти усилия были сосредоточены в основном на нескольких областях, включая рециркуляцию воды, сокращение выбросов на буровой площадке и использование песка в бассейне для предотвращения сушки и транспортировки на большие расстояния. Компании, которые предоставляют услуги по гидроразрыву пласта нефтяным компаниям, сочли необходимым в своих бизнес-планах модернизировать свое оборудование по сравнению с действующими государственными стандартами для достижения целей оператора в случае выбросов. В связи с проблемой повторного использования воды были внедрены новые технологии, позволяющие резко сократить количество пресной воды, используемой в операциях по гидроразрыву пласта.

В этой статье мы рассмотрим, как ключевые элементы отрасли фрекинга работают, чтобы помочь отрасли достичь этих целей.

Повторное использование воды

Огромное количество воды, используемой в операциях по гидроразрыву пласта, потребовало изменения мышления по сравнению с тем, что было распространено всего пару лет назад. Старое мышление заключалось в том, чтобы направлять воду, текущую обратно из скважины, и воду, полученную с нефтью и газом, в скважины для утилизации. Увеличение наведенной сейсмичности, особенно в Пермском бассейне, которое со временем возникло в результате чрезмерной закачки, привлекло внимание общественности к этой проблеме и привело к изменениям правил Техасской железнодорожной комиссией-TRCC.

TRCC является государственным агентством, которое регулирует выдачу разрешений на нефтяные и газовые скважины в Техасе, а также скважины для утилизации, которые ранее использовались для нагнетания гидроразрыва пласта и попутной воды в проницаемые коллекторы. В приведенной выше статье WSJ отмечается, что агентство резко сократило закачку в ключевых районах бассейна Мидленд.

«Железнодорожная комиссия в сентябре ограничила количество компаний, которым было разрешено закачивать воду в некоторые скважины недалеко от Мидленда и Одессы, и с тех пор приостановила действие некоторых разрешений там и распространила ограничения на другие районы. В нем говорится, что приостановка действует до дальнейшего уведомления».

Для компаний, работающих в этих областях, таких как Chevron (NYSE: CVX) и Coterra Energy (NYSE: CTRA), доставка воды на новые места сброса грузовиками привела бы к увеличению полевых расходов на десятки миллионов долларов в год. Очевидным ответом является переработка на месте и хранение объемов очищенной воды для повторного использования в будущих операциях по гидроразрыву пласта.Одной из компаний, которая возглавила эту работу со стороны услуг, является Tetra Technologies (NYSE:TTI). Tetra является лидером в очистке больших объемов обратной и пластовой воды с помощью мобильного оборудования для рециркуляции, которое можно быстро доставить на площадку оператора, смонтировать и ввести в эксплуатацию, обрабатывая до 40 000 баррелей в день, часто с помощью всего одного представителя на местах.



На снимке выше, сделанном автором, показан статический резервуар емкостью 40 000 баррелей, который снабжается за счет обратной и попутной воды из местных скважин.


На этом фото показана химическая стабилизация воды, взятой из резервуара на предыдущем снимке. Твердые частицы удаляются с помощью резервуара барботерного типа непосредственно за резервуаром «Быстрая вода» (подразделение TTI), а затем осветленная вода направляется в резервуар с футеровкой на миллион баррелей, показанный на заднем плане (за пикапами). (Авторские файлы)


Вода, которая очищается и помещается в резервуар на миллион баррелей, показана в крайнем левом углу на рисунке выше и имеет мутность 19 NTU-нефелометрических единиц мутности, что во многих случаях прозрачнее, чем водопроводная вода. На изображении справа и в центре показаны образцы на промежуточных стадиях обработки. (Авторские файлы)

Эта технология, по-видимому, быстро завоевывает признание и внедрение у клиентов, как отметил Брейди Мерфи, генеральный директор Tetra, в ежеквартальном звонке аналитиков компании за 2 квартал.

«Мы наблюдаем значительный спрос на переработку пластовой воды, чтобы помочь нашим клиентам снизить затраты на утилизацию и справиться с растущими сейсмическими явлениями благодаря 4 новым проектам по переработке, добавленным во втором квартале. Только в пермском бассейне мы переработали 571 миллион галлонов во втором квартале, что на 62% больше, чем год назад, и на 17% больше, чем в первом квартале 2022 года».

ТТИ

Это огромное рыночное приложение. При примерно 8 000 новых скважин ежегодно и около 40 000 существующих скважин, только в Пермском бассейне нуждается в очистке до 11 миллиардов баррелей воды

Сокращение выбросов от спредов ГРП

В преддверии угроз, обнародованных Агентством по охране окружающей среды этим летом, объявить о кризисе «недостижения» в Пермском бассейне, что потребует сокращения добычи, индустрия услуг по гидроразрыву пласта ухватилась за рога, пытаясь улучшить показатели ESG.. Большая часть старого дизельного оборудования Tier II снята с производства, а оборудование Tier IV модернизируется до DGB-Dynamic Gas Blending. Насосы для гидроразрыва пласта, сконфигурированные в соответствии с этим стандартом, используют местный природный газ в качестве частичного сырья, чтобы уменьшить количество дизельного топлива, потребляемого при гидроразрыве пласта.

Приведенный ниже график, взятый из брошюры, распространяемой компанией US Well Services (NYSE: USWS), ведущим поставщиком услуг по гидроразрыву пласта, показывает, что в зависимости от нагрузки до 70% потребности в дизельном топливе может быть переведено на природный газ. Это приводит к значительно более низким общим выбросам углерода, чем простое сжигание дизельного топлива.


Услуги скважин в США

Переход на оборудование для гидроразрыва DGB замедлился из-за истощения бюджета сервисных компаний, таких как US Well Services, которые были приобретены ProFrac Holdings (NYSE:PFHC), Liberty Energy (NYSE:LBRT) и другими. Маржа, хотя и улучшается, еще не вернулась к уровню 2019 года. Кроме того, генеральные директора очень сдержанно выделяют новый капитал для роста, который может составлять от 40 до 60 миллионов долларов на парк, поскольку их балансы только восстанавливаются после спада 2020 года.

Генеральный директор Liberty Крис Райт прокомментировал вопрос аналитика о реактивации и модернизации флота :

«У нас нет планов по увеличению мощностей как таковых. Наш план, и у нас есть план по модернизации флота (Уровень II), представляет собой своего рода продолжающуюся постепенную программу. Но я бы сказал, что переход на флоты следующего поколения, экономика будет довольно сильно тянуть. Эти автопарки следующего поколения имеют значительно более низкие выбросы».

Следующее поколение гидроразрыва пласта будет работать на электрическом оборудовании, работающем на электричестве, вырабатываемом на месторождении, скорее всего, на природном газе. Ряд компаний, руководствуясь премиальными ценами, предлагаемыми клиентами, заботящимися об ESG, которые хотят получить новейшее и лучшее доступное оборудование, развертывают эти полностью электрические парки.
Лидером в этой области является US Well Services, которая только что объявила в мае 2022 года о заключении крупного контракта в Пермском бассейне на свои электрические насосные установки Nyx CleanFleet. К концу следующего года USWS ожидает, что около дюжины таких электропарков будут работать для клиентов, заботящихся об ESG. Другие компании, включая Liberty Energy, последуют этому примеру со своим предложением Digifrac».

Песок в бассейне

Использование «внутрибассейнового» песка является еще одним шагом вперед по сравнению с исходной моделью гидроразрыва пласта, которая доставляла сверхчистый белый песок из Висконсина в Пермь по железной дороге. Затем по запросу его перемещали из централизованных складов в полевые места, где он должен был использоваться, что потребовало десятков поездок на грузовиках. Висконсинский песок, известный как «Северный белый», ценился за свою сферичность и устойчивость к раздавливанию. Со временем операторы начали экспериментировать с местным красноватым песком, чтобы снизить транспортные расходы. Сначала сушили его в централизованных местах, чтобы уменьшить вес, при огромных затратах на топливо. Теперь влажный песок вывозится с площадок, прилегающих к месту проведения гидроразрыва пласта, что позволяет свести к минимуму затраты на последнюю милю и уменьшить воздействие на окружающую среду.

Стремясь сократить расходы на доставку «последней мили», компания PropX (приобретенная Liberty Energy в 2021 году) была в авангарде минимизации этих расходов. Эта компания упаковывает этот местный песок в контейнеры для максимально беспыльного использования на буровой площадке.
Сланцевые бурильщики, такие как Devon Energy (NYSE:DVN), также переосмысливают логистику песка. В прошлом году компания Devon представила « мобильную песчаную шахту », чтобы переместить логистику песка ближе к буровой. Клэй Гаспар, главный операционный директор Devon, прокомментировал в отчете о прибылях и убытках Q-1 влияние этой мобильной песчаной шахты на операции в бассейне Devon в штате Делавэр:

«Эта мобильная песчаная шахта является первой в своем роде в бассейне штата Делавэр, и ожидается, что в этом году она обеспечит до 25% нашей потребности в прибыли в бассейне. В дополнение к обеспечению уверенности в поставках, этот рудник может сэкономить нам до 200 000 долларов на скважину по сравнению с ростом спотовых цен, который мы наблюдаем в бассейне по мере роста активности и сокращения поставок песка.

Не менее важно и то, что этот рудник имеет значительные преимущества для окружающей среды и безопасности из-за необходимости меньшего количества грузовиков на дорогах. И это устраняет выбросы, связанные со сжиганием, связанные с извлечением песка, которые происходят в обычных процессах добычи».



Ваш вынос

Фрекинг необходим для продолжения сланцевого чуда Америки. Без него добыча сланца резко упала бы. Естественная скорость сокращения сланцевых резервуаров составляет около 30% в год, поэтому через три года без гидроразрыва пласта добыча на суше в США может вернуться к уровню 2010 года. В этом случае вместо импорта ~5-6 млн баррелей в сутки с Ближнего Востока, нам может понадобиться 12-14 мм BOPD. Плохая новость в том, что у них его нет в избытке, и мы окажемся в плохой ситуации. ОПЕК+ занижает свои квоты на целых три миллиона баррелей в день. Свободной емкости нет.

Поскольку фрекинг необходим для поддержания нашего образа жизни и энергетической безопасности, отрасль стремится делать это, соблюдая самые высокие стандарты ESG. Промышленность продемонстрировала способность и готовность совершенствовать старые методы и эффективно распоряжаться все более скудными ресурсами, такими как вода. Большинство нефтяных компаний в настоящее время используют 80-90% оборотной воды в своих операциях по гидроразрыву пласта.

Что касается выбросов, то отрасль тратит сотни миллионов долларов на модернизацию старого оборудования Tier II до статуса Tier IV DGB и, в конечном итоге, на замену его оборудованием для электроразрыва пласта.

Как и в случае, представленном Devon Energy, сланцевые бурильщики принимают меры для снижения воздействия ESG при разработке сланцевых ресурсов. Перемещение шахты на место — это резкое изменение по сравнению с моделью, существовавшей всего несколько лет назад. В будущем индустрия гидроразрыва пласта станет партнером в добыче нефти и газа с использованием наилучших продемонстрированных технологий с гораздо меньшим воздействием на окружающую среду, чем всего несколько лет назад.