Olio e gas

Che cos'è Shale Gas?



Ripubblicato a dicembre 2010 "Energia in breve" dalla Energy Information Administration

Mappa dei giochi di gas di scisto nei 48 stati inferiori

Mappa dei principali gas di scisto nei 48 stati inferiori, compresi i bacini sedimentari che li contengono. Clicca per ingrandire

Che cos'è il gas di scisto e perché è importante?

Il gas di scisto si riferisce al gas naturale che è intrappolato nelle formazioni di scisto. Gli scisti sono rocce sedimentarie a grana fine che possono essere ricche fonti di petrolio e gas naturale.

Foratura orizzontale e fratturazione idraulica

Nell'ultimo decennio, la combinazione di perforazione orizzontale e fratturazione idraulica ha consentito l'accesso a grandi volumi di gas di scisto che in precedenza erano antieconomici da produrre. La produzione di gas naturale da formazioni di scisto ha ringiovanito l'industria del gas naturale negli Stati Uniti.

Presentazione del gas di scisto degli Stati Uniti

Questo video offre una panoramica del gas di scisto, a partire dal primo pozzo di gas vicino a Fredonia, New York, nel 1821, fino a gennaio 2010 e alle principali opere di shale gas. Il relatore è John Curtis, professore di geochimica e direttore della Potential Gas Agency della Colorado School of Mines.

Gli Stati Uniti hanno abbondanti risorse di gas di scisto

Del gas naturale consumato negli Stati Uniti nel 2009, l'87% è stato prodotto a livello nazionale; pertanto, la fornitura di gas naturale non dipende tanto dai produttori stranieri quanto la fornitura di petrolio greggio e il sistema di consegna è meno soggetto a interruzioni. La disponibilità di grandi quantità di gas di scisto consentirà inoltre agli Stati Uniti di consumare una fornitura prevalentemente di gas nazionale.

Secondo l'EIA Annual Energy Outlook 2011, gli Stati Uniti possiedono 2.552 trilioni di piedi cubi (Tcf) di potenziali risorse di gas naturale. Il gas naturale proveniente dalle risorse di scisto, considerato antieconomico solo pochi anni fa, rappresenta 827 Tcf di questa stima delle risorse, più del doppio della stima pubblicata lo scorso anno.

Presentazione del gas di scisto degli Stati Uniti

Questo video offre una panoramica del gas di scisto, a partire dal primo pozzo di gas vicino a Fredonia, New York, nel 1821, fino a gennaio 2010 e alle principali opere di shale gas. Il relatore è John Curtis, professore di geochimica e direttore della Potential Gas Agency della Colorado School of Mines.

Abbastanza per 110 anni di utilizzo

Al tasso di consumo degli Stati Uniti del 2009 (circa 22,8 Tcf all'anno), 2,552 Tcf di gas naturale sono sufficienti per fornire circa 110 anni di utilizzo. Le stime sulle risorse e sulla produzione di gas di scisto sono aumentate in modo significativo tra i rapporti sulle prospettive 2010 e 2011 e probabilmente aumenteranno ulteriormente in futuro.

Lo sapevate?
Le rocce sedimentarie sono rocce formate dall'accumulo di sedimenti sulla superficie terrestre e all'interno di corpi idrici. Le rocce sedimentarie comuni includono arenaria, calcare e scisto.
Geologia schematica delle risorse di gas naturale

Diagramma che mostra la geometria delle risorse di gas naturale convenzionali e non convenzionali. Immagine di EIA. Clicca per ingrandire

Che cos'è uno Shale "Play"?

Il gas di scisto si trova nei "giochi" di scisto, che sono formazioni di scisto che contengono accumuli significativi di gas naturale e che condividono proprietà geologiche e geografiche simili. Un decennio di produzione è arrivato dall'opera teatrale di Barnett Shale in Texas. L'esperienza e le informazioni acquisite dallo sviluppo di Barnett Shale hanno migliorato l'efficienza dello sviluppo di gas di scisto in tutto il paese.

Altre opere importanti sono Marcellus Shale e Utica Shale negli Stati Uniti orientali; e, Haynesville Shale e Fayetteville Shale in Louisiana e Arkansas. Geometri e geologi identificano opportune posizioni dei pozzi in aree con potenziale di produzione economica di gas utilizzando sia tecniche di osservazione a livello di superficie sia mappe generate dal computer del sottosuolo.

Perforazione orizzontale

Due principali tecniche di perforazione sono utilizzate per produrre gas di scisto. La perforazione orizzontale viene utilizzata per fornire un maggiore accesso al gas intrappolato in profondità nella formazione di produzione. Innanzitutto, un pozzo verticale viene perforato per la formazione rocciosa mirata. Alla profondità desiderata, la punta del trapano viene ruotata per forare un pozzo che si estende attraverso il serbatoio in senso orizzontale, esponendo il pozzo a più dello scisto di produzione.

Frattura idraulica

Diagramma che mostra il concetto di un pozzo orizzontale con zona di fratturazione idraulica.

Frattura idraulica

La fratturazione idraulica (comunemente chiamata "fracking" o "hydrofracking") è una tecnica in cui acqua, sostanze chimiche e sabbia vengono pompate nel pozzo per sbloccare gli idrocarburi intrappolati in formazioni di scisto aprendo crepe (fratture) nella roccia e consentendo gas naturale fluire dallo scisto nel pozzo. Se utilizzato insieme alla perforazione orizzontale, la fratturazione idraulica consente ai produttori di gas di estrarre gas di scisto a costi ragionevoli. Senza queste tecniche, il gas naturale non scorre rapidamente nel pozzo e non è possibile produrre quantità commerciali dallo scisto.

Serbatoio di gas convenzionale

I serbatoi di gas convenzionali vengono creati quando il gas naturale migra verso la superficie terrestre da una formazione di fonte ricca di organici in una roccia di serbatoio altamente permeabile, dove è intrappolata da uno strato sovrastante di roccia impermeabile.

Shale Gas vs. Gas convenzionale

I serbatoi di gas convenzionali vengono creati quando il gas naturale migra verso la superficie terrestre da una formazione di fonte ricca di organici in una roccia di serbatoio altamente permeabile, dove è intrappolata da uno strato sovrastante di roccia impermeabile. Al contrario, le risorse di gas di scisto si formano all'interno della roccia ricca di organici. La bassa permeabilità dello scisto inibisce notevolmente la migrazione del gas verso le rocce del serbatoio più permeabili. Senza perforazione orizzontale e fratturazione idraulica, la produzione di gas di scisto non sarebbe economicamente fattibile perché il gas naturale non fluirebbe dalla formazione a velocità sufficientemente elevate da giustificare il costo della perforazione.

Lo sapevate?
Il gas di scisto nel 2009 rappresentava il 14% della fornitura totale di gas naturale negli Stati Uniti. Si prevede che la produzione di gas di scisto continuerà ad aumentare e costituirà il 45% dell'approvvigionamento totale di gas naturale negli Stati Uniti nel 2035, come previsto dalla VIA Energy Energy Outlook 2011.

Previsione del gas di scisto

Grafico che mostra il gas di scisto previsto dalla VIA, Annual Energy Outlook 2011. Immagine di EIA.

Gas naturale: un combustibile a combustione pulita

Il gas naturale brucia più pulito del carbone o del petrolio. La combustione del gas naturale emette livelli significativamente più bassi di inquinanti chiave, incluso l'anidride carbonica (CO2), ossidi di azoto e anidride solforosa, rispetto alla combustione di carbone o petrolio. Se utilizzato in efficienti centrali a ciclo combinato, la combustione di gas naturale può emettere meno della metà della quantità di CO2 come combustione del carbone, per unità di energia rilasciata.

Preoccupazioni ambientali

Tuttavia, ci sono alcuni potenziali problemi ambientali che sono anche associati alla produzione di gas di scisto. La perforazione del gas di scisto presenta notevoli problemi di approvvigionamento idrico. La perforazione e la fratturazione dei pozzi richiede grandi quantità di acqua. In alcune aree del paese, un uso significativo dell'acqua per la produzione di gas di scisto può influire sulla disponibilità di acqua per altri usi e può influire sugli habitat acquatici.

La perforazione e la fratturazione producono anche grandi quantità di acque reflue, che possono contenere sostanze chimiche disciolte e altri contaminanti che richiedono un trattamento prima dello smaltimento o del riutilizzo. A causa delle quantità di acqua utilizzate e delle complessità inerenti al trattamento di alcuni dei prodotti chimici utilizzati, il trattamento e lo smaltimento delle acque reflue rappresentano un problema importante e stimolante.

In caso di cattiva gestione, il fluido di fratturazione idraulico può essere rilasciato da versamenti, perdite o vari altri percorsi di esposizione. L'uso di sostanze chimiche potenzialmente pericolose nel fluido di fratturazione significa che qualsiasi rilascio di questo fluido può provocare la contaminazione delle aree circostanti, comprese le fonti di acqua potabile, e può avere un impatto negativo sugli habitat naturali.