شیل گاز چیست؟

اصطلاح شِیل گاز، در واقع "گاز طبیعی به دام افتاده در سازندهای شِیلی" است. شیل ها، سنگ های رسوبی ریز دانه ای هستند که می توانند غنی از نفت یا گاز طبیعی باشند. در دهه های اخیر، ترکیب روش های "حفاری افقی" و "تَرَک هیدرولیکی"، باعث دسترسی بیشتر به منابع عظیم شیل گازی شده است که تا پیش از این بهره برداری از آن مقرون به صرفه نبوده است. تولید گاز طبیعی از شیل گاز، جنب و جوش خاصی در صنعت نفت و گاز، در آمریکا پدید آورده است.

عمده مصرف گاز طبیعی در آمریکا در سال 2009، 87 درصد متعلق به بخش خانگی بوده است. بنابراین، تأمین گاز طبیعی همانند نفت خام، به واردات خارجی وابسته نبوده و سیستم انتقال آن، کمتر مورد مناقشه است. غالب مصرف گاز طبیعی در بخش خانگی، به دلیل دسترسی آسان به منابع آن است.

به گزارش سالانه انجمن انرژی آمریکا در 2011، کشور آمریکا دارای منابع گاز طبیعی به حجم 2552 تریلیون فوت مکعب (72.26459 تریلیون متر مکعب) است که از این میان 827 تریلیون فوت مکعب (23.41803 تریلیون متر مکعب) متعلق به شیل گازی است که در سال های گذشته "مقرون به صرفه" تلقی نمی شده است.

با در نظر گرفتن نرخ مصرف سالانه گاز در آمریکا (حدود 22.8 تریلیون فوت مکعب، 0.65 تریلیون متر مکعب) حجم منابع گازی آمریکا، تا حدود 110 سال آینده کافی است. منابع شیل گازی و تولید از آن، بین 2010 و 2011 به شدت رو به افزایش رفته است و بنا به گزارش انجمن انرژی آمریکا، افزایش چشمگیرتری هم در آینده خواهد داشت.

شیل گاز در "Play" ها یافت می شود. این ساختارها، سازندهای شیلی هستند که حاوی مقادیر قابل توجهی گاز طبیعی هستند و ویژگی های جغرافیایی و زمین شناختی مشابهی با شیل ها دارند. یک دهه تولید گاز طبیعی از Barnett Shale تگزاس آغاز شده است. پس از تجربه تگزاس و اطلاعاتی که از شیل های بارنت به دست آمد، بهره وری استفاده از گاز طبیعی در آمریکا، توسعه یافته تر شد.

از دیگر ساختارهای مهم Play شیلی در آمریکا شیل های مارسلوس و اوتیکا در آمریکای شرقی و هاینسویل و فایت ویل در ایالت های لویزیانا و آرکانزاس هستند. متخصصین و زمین شناسان، مکان های مناسبی برای تولید اقتصادی گاز طبیعی با استفاده از تکنیک های مشاهده سطحی و نقشه های رایانه ای زیر سطحی مشخص کرده اند.

یکی از تکنیک های متداول حفاری، حفاری افقی است که در آن می توان به منابع گازی عظیمی که در عمق سازند به تله افتاده اند، دسترسی پیدا کرد. در مرحله اول، یک چاه عمودی به داخل سازند مورد نظر حفاری شده و سپس در عمق مورد نظر، مته حفاری به سمت افقی شدن متمایل می شود که بتواند به مقادیر بیشتری از شیل گازی دسترسی یابد.

این روش که عموما "تزریق" یا "تزریق هیدرولیکی" هم خوانده می شود شامل تزریق آب، مواد شیمیایی و ماسه به درون چاه برای بیرون کشیدن هیدروکربن های محصور در سازندهای شیلی با ایجاد شکستگی در سنگ و فراهم آوردن امکان جاری شدن گاز و هیدروکربن ها از سازند به داخل چاه است. زمانی که این روش را با تکنیک حفاری افقی ترکیب کنند، میزان قابل توجهی از گازِ درون سازند به داخل چاه تخلیه می شود. بدون استفاده از این تکنیک ها، گاز طبیعی به سرعت درون چاه نمی آید و در نتیجه کیفیت تجاری مورد نظر، به دست نخواهد آمد.

گاز متعارف و معمولی از مخازن گازی به دست می آید که در آن ها گاز طبیعی از سنگ های منشأ غنی از مواد آلی به سمت پوسته زمین و به داخل سنگ مخزنی با تراوایی بالا حرکت کرده و زیر لایه ای از سنگ های غیر تراوا (پوش سنگ) به دام می افتند. منابع شیل گازی، اما، در داخل شیل های غنی از مواد آلی حضور دارند. تراوایی اندک سنگ شیل از مهاجرت مواد گازی به سمت سنگ های مخزن تراوا پیشگیری می کند. بدون داشتن روش های حفاری افقی و تَرَک خوردگی هیدرولیکی تولید گاز از شیل گازی اساسا مقرون به صرفه نیست. مهم ترین دلیل این امر، عدم وجود امکان جاری شدن گاز از سازند به درون چاه با سرعتی است که بتواند "مخارج حفاری" را تأمین کند.

گاز طبیعی منبع پاک تری از ذغال سنگ یا نفت است. سوزاندن گاز طبیعی، آلاینده های مهم بسیار کمتری نظیر دی اکسید کربن، اکسید های نیتروژن یا دی اکسید سولفور، نسبت به ذغال سنگ یا نفت تولید می کند. با استفاده بهینه و صحیح از گاز طبیعی در چرخه های ترکیبی نیروگاهی، مقدار بسیار کمتری از دی اکسید کربن، نسبت به انرژی تولید شده، به جو منتشر می شود.

با همه این مزیت ها، مسایل زیست محیطی خاصی هم وجود دارند که البته بیشتر در مرحله تولید گاز طبیعی قرار دارند. حفاری شیل گاز، به مقدار چشمگیری بستگی به منابع آب دارد. حفاری و تَرَک خوردگی هیدرولیکی اساسا نیازمند مقادیر بسیار زیاد آب هستند. در برخی مناطق، حتی استفاده از منابع آبی برای حفاری شیل گاز، می تواند با تأثیر بر آب های محیطی، زندگی آبزیان را هم تحت الشعاع قرار دهد.

روش های حفاری و تزریق یاد شده، میزان قابل توجهی "هرز آب" هم تولید می کنند که ممکن است حاوی مواد شیمیایی غیر محلول و آلاینده هایی باشد که نیازمند خنثی سازی قبل از بازیابی یا استفاده مجدد باشند. کمیت آب مورد استفاده و پیچیدگی های ذاتی عمل خنثی سازی مواد شیمیایی مورد استفاده، یکی از مهم ترین چالش های دسترسی به آب در این صنعت است.

مدیریت ناکارآمد باعث نشت و تراویدن این مواد از راه های گوناگون به داخل مایع تزریقی هیدرولیکی می شود. استفاده از مواد بالقوه خطرناک در تزریق هیدرولیکی به مفهوم رها سازی مواد آلاینده در نواحی نزدیک محل حفاری و آلودگی منابع آب نوشیدنی است که تأثیرات منفی بسیار شدیدی برای زندگی طبیعی دارد.