علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Hydrofracking environmental problems not that different from conventional drilling
(Dan Bernardi – بقلم: دان برناردي)
ملخص المقالة:
طور فريق من باحثي جامعة سيراكيوز وعلماء ولاية بنسلفانيا تقنية جديدة للتعلم الآلي لتقييم بيانات جودة المياه بشكل شامل من أجل اكتشاف عينات المياه الجوفية المحتمل تأثرها بتسرب الميثان الحالي أثناء إنتاج النفط والغاز، وخلصوا إلى أن التكسير الهيدروليكي لا بتسبب بالضرورة في مشاكل بيئية أكثر من أساليب التنقيب والحفر التقليدية.
( المقالة )
أدى إنتاج النفط الخام وسحب الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة إلى تقليل اعتماد البلاد على النفط الأجنبي وتوفير الإرتياح المالي للمستهلكين الأمريكيين، ولكنه أثار أيضًا مخاوف طويلة الأمد بشأن الأضرار البيئية، مثل تلوث المياه الجوفية.
وطور باحث في كلية الآداب والعلوم بجامعة سيراكيوز بولاية نيويورك، وفريق من العلماء من ولاية بنسلفانيا، تقنية جديدة للتعلم الآلي لتقييم بيانات جودة المياه بشكل شامل من أجل اكتشاف عينات المياه الجوفية التي من المحتمل أن تتأثر بتسرب الميثان الحالي أثناء إنتاج النفط والغاز. وباستخدام هذا النموذج، خلص الفريق إلى أن طرق الحفر غير التقليدية مثل التكسير الهيدروليكي لا تتسبب بالضرورة في مشاكل بيئية أكثر من التنقيب عن النفط والغاز التقليدي.
هناك طريقتان شائعتان لاستخراج النفط والغاز في الولايات المتحدة هما من خلال الأساليب التقليدية وغير التقليدية. ويتم ضخ النفط والغاز التقليديين من مصادر يسهل الوصول إليها باستخدام الضغط الطبيعي. وعلى العكس من ذلك، يتم الحصول على النفط والغاز غير التقليديين من مصادر يصعب الوصول إليها من خلال مزيج من الحفر الأفقي والتكسير الهيدروليكي. ويستخلص التكسير الهيدروليكي الغاز الطبيعي والنفط والمحلول الملحي من التكوينات الأساس عن طريق حقن خليط من الرمل والكيماويات والماء. وبالحفر في الأرض وتوجيه خليط الضغط العالي في الصخور، ينطلق الغاز من داخل الصخور ويتدفق إلى رأس البئر.
وقاد البروفيسور تاو وين، الأستاذ المساعد في علوم الأرض والبيئة في جامعة سيراكيوز، مؤخرًا دراسة لمقارنة البيانات من ولايات مختلفة لمعرفة الطريقة التي قد تؤدي إلى تلوث أكبر للمياه الجوفية. وقد اختبروا على وجه التحديد مستويات الميثان، وهو المكون الأساسي للغاز الطبيعي.
واختار الفريق أربع ولايات أمريكية تقع في مناطق صخرية مهمة لاستهدافها في دراستهم: بنسلفانيا وكولورادو وتكساس ونيويورك. وقد حظرت إحدى تلك الولايات – نيويورك – ممارسة التكسير الهيدروليكي في عام 2015 بعد مراجعة أجرتها وزارة الصحة في ولاية نيويورك والتي وجدت شكوكًا كبيرة حول الصحة، بما في ذلك زيادة تلوث المياه والهواء.
وجمع البروفيسور تاو ون وزملاؤه مجموعة كبيرة من بيانات كيمياء المياه الجوفية من مصادر متعددة بما في ذلك تقارير الوكالات الفيدرالية والمقالات الصحفية وشركات النفط والغاز. وتم جمع غالبية عينات المياه المختبرة في دراستهم من آبار المياه المنزلية. وعلى الرغم من أن الميثان نفسه ليس سامًا، إلا أن البروفيسور وين يقول إن تلوث الميثان المكتشف في المياه الجوفية الضحلة يمكن أن يشكل خطرًا على صاحب المنزل المعني لأنه قد يكوِّن خطر الانفجار، ويمكن أن يزيد من مستوى العناصر الكيميائية السامة الأخرى مثل المنغنيز والزرنيخ، وسيساهم في الاحتباس الحراري كما أن الميثان هو غاز من الغازات الدفيئة.
وقد استخدم نموذجهم خوارزميات معقدة لتحليل جميع بيانات الكيمياء الجيولوجية المحتجزة تقريبًا من أجل التنبؤ بما إذا كانت عينة من المياه الجوفية قد تأثرت سلبًا بالحفر الحديث للنفط والغاز.
وأظهرت مقارنة البيانات أن حالات تلوث غاز الميثان في نيويورك – وهي ولاية بدون حفر غير تقليدي ولكن مع حجم كبير من الحفر التقليدي – كانت مماثلة لحالات بنسلفانيا – وهي ولاية ذات حجم كبير من الحفر غير التقليدي. ويقول البروفيسور وين إن هذا يشير إلى أن طرق الحفر غير التقليدية مثل التكسير لا تؤدي بالضرورة إلى مشاكل بيئية أكثر من الحفر التقليدي، على الرغم من أن هذه النتيجة يمكن تفسيرها بدلاً من ذلك من خلال الأحجام المختلفة لمجموعات بيانات كيمياء المياه الجوفية التي تم تجميعها لهاتين الحالتين.
واكتشف النموذج أيضًا معدلًا أعلى لحالات تلوث الميثان في ولاية بنسلفانيا مقارنةً بكولورادو وتكساس. ويقول البروفيسور وين إن هذا الاختلاف يمكن أن يُعزى إلى ممارسات مختلفة عندما يقوم المنقبون ببناء / حفر آبار النفط والغاز في ولايات مختلفة. ووفقًا لبحث سابق، فإن معظم غاز الميثان المنبعث في البيئة من آبار الغاز في الولايات المتحدة يحدث بسبب عدم اكتمال الأسمنت الذي يعزل البئر على طول الأطوال الكاملة لغلاف الإنتاج. ومع ذلك، لا توجد بيانات لاستنتاج ما إذا كان المنقبون في تلك الولايات الثلاث يستخدمون تقنية مختلفة. ويقول البروفيسور وين إن هذا يتطلب مزيدًا من الدراسة والمراجعة لبيانات الحفر إذا أصبحت متاحة.
ووفقا للبروفيسور ون، أثبت نموذج التعلم الآلي على أن تكون فعالة في الكشف عن تلوث المياه الجوفية، وتطبيقه على ولايات/مقاطعات أخرى مع انتاج الزيت الجاري أو المخطط لها وإنتاج الغاز سيكون موردا هاما لتحديد أسلم الطرق لحفر “طبقات” الغاز والنفط.
وقد نشر البروفيسور ون وزملاؤه نتائجهم مؤخرًا في مجلة “أبحاث الماء” (Water Research).
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://phys.org/news/2021-06-hydrofracking-environmental-problems-conventional-drilling.html
لمزيد من المعلومات: تاو وين وآخرون، Detecting anomalous methane in groundwater within hydrocarbon production areas across the United States, Water Research (2021). DOI: 10.1016/j.watres.2021.117236
