Добыча сырой нефти и добыча природного газа в Соединенных Штатах уменьшили зависимость страны от иностранной нефти и оказали финансовую помощь американским потребителям, но также вызвали давние опасения по поводу ущерба окружающей среде, такого как загрязнение подземных вод.

Исследователь из Колледжа искусств и наук Сиракузского университета и группа ученых из штата Пенсильвания разработали новую методику машинного обучения для комплексной оценки данных о качестве воды с целью выявления проб подземных вод, на которые, вероятно, повлияла недавняя утечка метана во время добычи нефти и газа. Используя эту модель, команда пришла к выводу, что нетрадиционные методы бурения, такие как гидроразрыв пласта—или гидроразрыв пласта—не обязательно сопряжены с большими экологическими проблемами, чем традиционное бурение на нефть и газ.

Два распространенных способа добычи нефти и газа в США-это традиционные и нетрадиционные методы. Обычные нефть и газ перекачиваются из легкодоступных источников с использованием естественного давления. И наоборот, нетрадиционные нефть и газ добываются из труднодоступных источников путем сочетания горизонтального бурения и гидроразрыва пласта. Гидроразрыв извлекает природный газ, нефть и рассол из коренных пород путем закачки смеси песка, химических веществ и воды. При бурении в земле и направлении смеси высокого давления в породу газ внутри высвобождается и вытекает в устье скважины.

Тао Вэнь, доцент кафедры наук о земле и окружающей среде (EES) в Сиракузах, недавно провел исследование, в котором сравнивались данные из разных штатов, чтобы понять, какой метод может привести к большему загрязнению подземных вод. Они специально проверили уровень метана, который является основным компонентом природного газа.

Команда выбрала для своего исследования четыре штата США, расположенных в важных сланцевых зонах: Пенсильвания, Колорадо, Техас и Нью-Йорк. Один из этих штатов—Нью—Йорк-запретил практику гидроразрыва в 2015 году после обзора, проведенного Департаментом здравоохранения штата Нью-Йорк, в котором были обнаружены значительные неопределенности в отношении здоровья, включая увеличение загрязнения воды и воздуха.

Вэнь и его коллеги собрали большой набор данных по химии подземных вод из нескольких источников, включая отчеты федеральных агентств, журнальные статьи и нефтегазовые компании. Большинство проверенных проб воды в ходе их исследования были взяты из бытовых колодцев. Хотя сам по себе метан не токсичен, Вэнь говорит, что загрязнение метаном, обнаруженное в неглубоких подземных водах, может представлять опасность для соответствующего домовладельца, поскольку оно может представлять опасность взрыва, может повысить уровень других токсичных химических веществ, таких как марганец и мышьяк, и будет способствовать глобальному потеплению, поскольку метан является парниковым газом.

Их модель использовала сложные алгоритмы для анализа почти всех сохраненных геохимических данных, чтобы предсказать, оказало ли негативное влияние недавнее бурение нефтяных и газовых скважин на данный образец грунтовых вод.

Сравнение данных показало, что случаи загрязнения метаном в Нью—Йорке—штате без нетрадиционного бурения, но с большим объемом обычного бурения—были аналогичны случаям в Пенсильвании-штате с большим объемом нетрадиционного бурения. Вэнь говорит, что это говорит о том, что нетрадиционные методы бурения, такие как гидроразрыв пласта, не обязательно приводят к большим экологическим проблемам, чем обычное бурение, хотя этот результат может быть альтернативно объяснен различными размерами наборов данных по химическому составу подземных вод, собранных для этих двух состояний.

Модель также выявила более высокий уровень случаев загрязнения метаном в Пенсильвании, чем в Колорадо и Техасе. Вэнь говорит, что это различие может быть связано с различными практиками, когда бурильщики строят/бурят нефтяные и газовые скважины в разных штатах. Согласно предыдущим исследованиям, большая часть метана, выделяемого в окружающую среду из газовых скважин в США, происходит из-за того, что цемент, герметизирующий скважину, не заполнен по всей длине эксплуатационной обсадной колонны. Однако не существует данных, позволяющих сделать вывод о том, используют ли бурильщики в этих трех штатах разные технологии. Вэнь говорит, что это требует дальнейшего изучения и анализа данных бурения, если они станут доступны.

По словам Вэнь, их модель машинного обучения доказала свою эффективность в обнаружении загрязнения подземных вод, и, применив ее к другим штатам/округам с текущей или планируемой добычей нефти и газа, она станет важным ресурсом для определения наиболее безопасных методов бурения газовых и нефтяных скважин.

Вэнь и его коллеги недавно опубликовали свои выводы в журнале Water Research.

ИСТОЧНИК