A+ A A-

A co z metanem zawartym w wodzie? Jest również całkowicie nieszkodliwy. Między innymi dlatego, że prawie się w niej nie rozpuszcza. Maksymalne stężenie to 3,5 mg w 100 g wody. To proporcja raczej homeopatyczna. Ponieważ metan jest bezwonny i pozbawiony smaku, to nie zmienia też smaku wody. Nadaje się ona do picia nawet przy maksymalnym stężeniu. Dowód? Proszę bardzo. Otwieramy szacowny podręcznik „Hydrogeologia ogólna” prof. Zdzisława Pazdro, na którym wychowały się całe pokolenia geologów. Pierwsze wydanie z 1964 r., na długo zanim komukolwiek się śniło, że z łupków będzie można wydobywać gaz ziemny. Czytamy: Wody występujące w osadach deltowych, wśród których znajdują się gnijące namuły organiczne, zawierają nieraz spore ilości metanu. Po odsłonięciu warstwy wodonośnej w studni lub w wierceniu, gaz wydobywa się z wody i może być zapalony. Takie zjawiska spotyka się nieraz na obszarze delty Wisły. Na Helu spotyka się wody z metanem takiego pochodzenia w warstwach litorynowych piasków alternujących z namułami.

Czyli nic nowego – studnie z metanową wodą użytkowane były od dawna, nie tylko na Helu i przy ujściu Wisły, ale też w wielu innych rejonach kraju, gdzie korzysta się z pierwszego poziomu wodonośnego. Prawdopodobnie istnieją do dzisiaj nikomu nie szkodząc.

Nie oznacza to jednak, że sytuację, w której można podpalić wodę z kranu, należy uznać za normalną. Tolerowanie takiego zjawiska jest niebezpieczne i idiotyczne. Jeśli metanu jest tyle, że wydobywa się w postaci gazowej, to należy jak najszybciej temu przeciwdziałać. Rozwiązania są dwa. Albo przestajemy korzystać z ujęcia i wiercimy nową, głębszą studnię, albo też przed wpuszczeniem takiej wody do sieci poddajemy ją odgazowaniu, podobnie jak to się robi z nadmiarem dwutlenku węgla. Można, oczywiście, wybrać trzecią drogę i zaprosić ekipę filmową twierdząc, że woda płonie na skutek zabiegów technologicznych przy wydobywaniu gazu łupkowego. Powodzenie murowane, ale sensu w tym niewiele. Dlaczego?

W żadnym z wypadków pokazanych w filmie „Gasland" instytucje powołane do kontrolowania środowiska nie stwierdziły, by metan w kranach mógł pochodzić z głębokich pokładów łupków gazonośnych. Jego cechy geochemiczne w większości przypadków wskazują na pochodzenie z płytkich warstw wzbogaconych w materię organiczną, takich właśnie jak opisywane przez prof. Pazdro. W niektórych przypadkach stwierdzono, że źródłem metanu są płytkie pokłady węgla kamiennego. Gaz występujący w głębokich warstwach łupków ilastych ma zupełnie inną genezę – termogeniczną, a nie biogeniczną – i charakterystyczne sygnatury izotopowe, stąd odróżnienie jest możliwe.

Dwa miliony szczelinowań

Bez nowoczesnych metod szczelinowania hydraulicznego wydobycie gazu ziemnego z łupków nie byłoby możliwe. To prawda, co nie oznacza jednak, że amerykańska technologia jest rewolucyjnym odkryciem ostatnich lat. Już przed II wojną światową zauważono, że zwiększenie powierzchni kontaktu skał gazonośnych z przestrzenią szybu eksploatacyjnego powoduje wzrost produkcji gazu. To rozwinięcie powierzchni skalnej próbowano uzyskać na różne sposoby. Jednym z bardziej spektakularnych było tzw. torpedowanie wiertnicze, polegające na opuszczeniu ładunku wybuchowego do otworu i zdetonowaniu go w obrębie warstw produktywnych. Rzadko przynosiło to zamierzony efekt i dlatego dzisiaj nie jest stosowane. O wiele lepsze wyniki uzyskiwano zatłaczając wodę, co powodowało otwarcie naturalnych spękań i pożądane zwiększenie powierzchni kontaktu. Aby szczeliny nie zamknęły się pod naciskiem górotworu, w ostatniej fazie dodawano tzw. podsadzkę, najczęściej drobnoziarnisty piasek. Z czasem płyn wzbogacano o związki chemiczne, które polepszały jego zdolność do penetracji.

Eksperymentowano z boranami, izopropanolem, glikolem, benzyną i olejem dieslowskim (dzisiaj większości tych środków, zwłaszcza ropopochodnych, już się nie używa). Zamiast podsadzki piaskowej stosowano kulki z tworzywa sztucznego, szkła lub płynne polimery, które twardniały w szczelinach skalnych w postaci nitkowatej sieci. Aby jeszcze bardziej zwiększyć stopień penetracji złoża, wiercono otwory kierunkowe, w tym poziome, umożliwiające szczelinowanie na znacznie dłuższym odcinku niż w otworze pionowym. Amerykańska służba geologiczna ocenia, że takich zabiegów od 1947 r. w USA wykonano około miliona, a na świecie drugie tyle - również w Polsce.

Cóż więc wynaleźli amerykańscy eksploratorzy, skoro szczelinowanie to nic nowego? Kilka istotnych nowości. Po pierwsze, ich zasługą jest, że w ogóle uparli się wiercić w łupkach, co serdecznie odradzali im geolodzy. Po drugie, doprowadzili do perfekcji technologię, która zawsze była uważana za trudną, kosztowną i w zasadzie eksperymentalną. Po trzecie wreszcie, wykorzystując ogromną nadpodaż usług wiertniczych w USA, doprowadzili do kilkakrotnej obniżki cen wierceń poziomych i szczelinowania. Dzięki tej obniżce kosztów i standaryzacji, zabiegi, jeszcze 10 lat temu uważane za kosztowne i niepewne, stały się normą w wiertnictwie. W sumie więc Amerykanie zrobili to, w czym zawsze byli mistrzami, poczynając od taśmowej produkcji Forda T – seryjna „produkcja" szybów gazowych stała się faktem. Przyniosło to zadziwiające efekty: cena gazu spadła pięciokrotnie, a import tego surowca przestał być konieczny.

Podziemna chemia

Technologie zwiększania wydobycia ropy i gazu metodą tworzenia sztucznych szczelin nigdy przed epoką gazu łupkowego nie budziły kontrowersji. Prawdę powiedziawszy nikogo poza wąskim gronem specjalistów nie interesowały. Czy słusznie? A może nieświadomie tolerowaliśmy groźne dla ludzi i środowiska zabiegi?

Spróbujmy zatem przyjrzeć się temu, co od lat wtłacza się pod ziemię. Na początek weźmy zwykły, pionowy otwór badawczy. Do jego wykonania potrzebna jest płuczka wiertnicza, która chłodzi świder, wynosi zwierciny i stabilizuje ściany odwiertu. Kiedyś była to woda z domieszką iłu. Dzisiaj jest to produkt standaryzowany, podzielony na wiele kategorii. Są płuczki iłowe, olejowe (na bazie paliw dieslowskich), skrobiowe, wapienne (z sodą kaustyczną), solne, barytowe, polimerowe i wiele innych. Sporo chemii...

Płuczka krąży w obiegu zamkniętym, po zakończeniu wiercenia zgodnie z przepisami jest utylizowana. Jednak pewna jej część zostaje pod ziemią. Poza płuczką do wykonania otworu potrzebne są mieszaniny uszczelniające kolumnę rur, izolujące przewiercane poziomy wodonośne i przeznaczone do likwidacji otworu. Są to zaczyny zawierające iły, cement, wypełniacze i trochę środków chemicznych.

Często wykonuje się kwasowanie otworów polegające na wtłaczaniu rozcieńczonego kwasu solnego. Rozpuszcza on skały wapienne, poszerza naturalne szczeliny. To zabieg typowy przy wykonywaniu podziemnych ujęć wody pitnej.

Czy cała ta chemia tłoczona od dziesiątków lat pod ziemię wpłynęła na środowisko? Polskie doświadczenia są dosyć bogate – od 1945 r. odwierciliśmy ponad 7500 głębokich (przekraczających 1 km) otworów. Nigdy się nie zdarzyło, by cokolwiek z opisanego wyżej asortymentu wydostało się w sposób niekontrolowany na powierzchnię ziemi czy zanieczyściło podziemne poziomy wód użytkowych. Potwierdzić to mogą nie tylko systematyczne badania jakości wód podziemnych prowadzone przez Państwowy Instytut Geologiczny (800 stacji pomiarowych), wyniki kontroli urzędów górniczych i służb ochrony środowiska, ale przede wszystkim mieszkańcy terenów, na których prowadzono prace. A wiercono kiedyś bardzo intensywnie – w rekordowym 1967 r. wykonano prawie 450 głębokich otworów. Świadków jest sporo.

Przejdźmy jednak do głównego podejrzanego o zanieczyszczenie, czyli szczelinowania hydraulicznego. Niestety, polskie doświadczenia są tutaj mizerne. Stosowano tę metodę tylko w pionowych odcinkach otworu i raczej rzadko, ze względu na koszty. Oprzeć się musimy na deklaracjach wyspecjalizowanych firm wykonujących te usługi – najczęściej Halliburton i Schlumberger.

Kamienie szlachetne