In West-Texas ist Wasser knapp für Fracking, teuer für Recycling, billig für Entsorgungsbrunnen, und es verursacht M5-Erdbeben.

Das Perm-Becken von West-Texas und New Mexico ist größtenteils Wüste. Die Wüste wird Chihuahuan genannt, ist aber keine rohe Wüste wie die Sahara, sondern eine Wüste mit durchschnittlich 10 Zoll Niederschlag pro Jahr. Spärliche, struppige Büsche wie Kreosot und Mesquite und wenige große Bäume wie Cottonwoods, die entlang wasserführender Bachbetten existieren. Wasser ist im Perm knapp. Aber kein Öl!

Das Perm-Becken ist das führende Becken in den USA für die Öl- und Gasförderung. Es produziert über 5.5 MMbpd (Millionen Barrel Öl pro Tag), was einen großen Teil der gesamten US-Produktion ausmacht, die sich 12 MMbpd nähert. Der Erfolg da draußen hat es Texas ermöglicht, der US-Bundesstaat Nr. 1 in der Rohölproduktion zu bleiben, und hat New Mexico im vergangenen Jahr auf Platz 2 katapultiert.

Beim Fracking ist Wasser knapp.

Fracking ist der Schlüssel zum Erfolg im Perm-Becken, wo die Schiefertechnik mit einem horizontalen Bohrloch von 1-2 Meilen Länge beginnt und etwa 40 separate Frac-Behandlungen entlang des Bohrlochs pumpt. Der Gesamtwasserverbrauch beträgt 20 Millionen Gallonen, was ein Fußballstadion bis zu 40 Fuß über der Rasenfläche füllen würde. Für die Verwendung beim Fracking muss Süßwasser aus Städten oder Grundwasserleitern oder durch Recycling von produziertem Wasser stammen.

Seit vor etwa 30 Jahren eine weit verbreitete Dürre den Südwesten der USA heimgesucht hat, ist Süßwasser nicht mehr billig. Und wenn Fracking-Wasser mit von Viehzüchtern hochgepumptem Grundwasser konkurriert, bedeutet das Ärger.

Teuer zu recyceln.

Wasser wird zusammen mit Öl und Gas aus einem Brunnen gefördert. Es ist zu salzig für den Gebrauch, aber es kann gereinigt werden. Wie viel produziertes Wasser? Typischerweise 1 – 5 Barrel für jedes Barrel Öl. Das Perm-Becken produziert 5 MMbopd, was 5 – 25 MMbwpd (Millionen Barrel Wasser pro Tag) entsprechen würde. Solche enormen Mengen an produziertem Wasser müssen auf irgendeine Weise entsorgt oder recycelt werden.

Der Marcellus-Schiefer, die Königin der Gasschiefer, hat laut Erlass der Landesregierung nur sehr wenige Entsorgungsbohrungen. Das produzierte Wasser wird recycelt oder kann auch nach Ohio transportiert werden, wo es in Entsorgungsbrunnen gegossen wird.

Das Recycling von produziertem Wasser hat im Perm in den letzten Jahren zugenommen. Dazu gehören die Reinigung vor Ort und das Recycling von Schmutzwasser, um es für den nächsten Fracking-Einsatz zu verwenden. Oder das schmutzige Wasser zur kommerziellen Reinigung schicken, z. B. in eine Entsalzungsanlage.

Seit 100 sind über 2015 kleine Recyclinganlagen in Betrieb, und eine Handvoll größerer Wasserrecyclinganlagen sollten bis 2022 in Betrieb genommen werden.

Obwohl Reinigungs-/Recyclingmethoden teurer sind, gewinnen sie an Bedeutung, da Öl- und Gasunternehmen Druck verspüren, ein Problem zu beheben, das Ende 5 zwei Erdbeben der Stärke M5 (Magnitude 2022) verursacht hat, die im Abstand von einem Monat aufgetreten sind. Dies ist nicht der Fall gut für das Image der Branche, auch wenn die Beben nur begrenzte Sachschäden verursachten.

Wasser ist billig für Entsorgungsbrunnen.

Im Jahr 2022 die kombinierten Unterbecken Midland und Delaware des Perm 7 Milliarden Barrel produziert was 19 MMbwd entspricht. Ein Großteil davon wurde über Entsorgungsbohrungen in tiefe geologische Schichten injiziert. Dieses enorme Wasservolumen war viel größer als das, was Oklahoma in einem Jahr, 2015, produzierte, als dieser Staat 890 Erdbeben mit M > 3 verzeichnete.

Betrachtet man Culberson County, wo sich die meisten Erdbeben der letzten Zeit ereignet haben (siehe Abbildung 1), injizierte Volumina im Jahr 2020 waren es fast 0.7 MMbwpd.

Entsorgungswasser verursacht M5-Erdbeben.

Im Perm-Becken, Erdbeben haben zugenommen im Verhältnis zu den Wassermengen, die in Entsorgungsbrunnen injiziert werden. Die Korrelation ist stark, wie es in Oklahoma war.

Warnungen sind erschienen dass das Perm-Becken der Erdbebenbahn von Oklahoma folgen könnte, die zu einem 5.9-M-Beben führte, Oklahomas stärkstem Beben aller Zeiten, selbst nachdem die Aufsichtsbehörden das Problem erkannt und die Injektionen in Entsorgungsbohrungen reduziert hatten. Solche Verzögerungen lagen im Bereich von 6 bis 12 Monaten.

Was ist also im Perm passiert? Die Texas Railroad Commission (RRC) handelte schnell danach In Culberson County ereignete sich ein Beben der Stärke 5.4 M am 16. November 2022 (Abbildung 1).

Injektionsvolumen in der Das Culberson-Gebiet musste verkleinert werden etwa 70 % ab Anfang 2022 – und dies sollte bis Mitte 2023 abgeschlossen sein. In diesem Gebiet sind 78 Entsorgungsbrunnen aktiv. 19 davon sind Tiefbohrungen, die von Chevron und Coterra betrieben werden. Die neuen Injektionsgrenzen mussten 745,000 bwpd in den 10 Bohrlöchern von Chevron und 615,000 bwpd in den 9 Bohrlöchern von Coterra betragen.

Der Clou von RRC war, wie RRC reagieren würde, wenn ein weiteres M5-Erdbeben in der Gegend auftreten würde. Wenn im Culberson-Gebiet ein weiteres Beben der Stärke M4.5 oder größer auftritt, werden tiefe Entsorgungsbohrungen in der Nähe der Bebenquelle für zwei Jahre geschlossen. Das würde bedeuten, Alternativen zur Entsorgung des produzierten Wassers zu finden: entweder das Wasser per LKW zu Entsorgungsbrunnen in anderen Gebieten transportieren oder das produzierte Wasser vor Ort reinigen/recyceln.

Dies wäre jedoch nur eine leichte Ohrfeige und würde die kaum berühren riesige Gewinne aus dem Perm-Becken hergestellt.

Nur einen Monat später ereignete sich ein weiteres M5-Erdbeben.

Ein weiteres großes Erdbeben, M5.3, ereignete sich nur einen Monat später, am 16. Dezember 2022. Dies schien dem Oklahoma-Muster zu folgen, jedoch mit einem wichtigen Unterschied. Das zweite M5-Beben ereignete sich in einem ganz anderen Gebiet – etwa 15 Meilen westlich von Midland, Texas (Abbildung 1).

Das Beben war weit verbreitet – und laut USGS von Menschen von Amarillo und Abilene in Texas bis nach Carlsbad, New Mexico, zu spüren.

Um dies zu verstehen, hat RCC eine erhöhte seismische Aktivität in bestimmten Gebieten identifiziert, die als SRAs (Seismic Response Areas) bezeichnet werden. Laut RJ DeSilva, Director of Communications Division, Railroad Commission of Texas, besteht der Zweck darin, „die Seismizität anzugehen und zu reduzieren und die Bewohner und die Umwelt in verschiedenen Teilen von Westtexas zu schützen. Jede SRA ist auf die jeweilige Region zugeschnitten.“

Das Northern Culberson-Reeves SRA Hier ereignete sich am 5. November 16 das erste M2022-Beben.

Das zweite M5-Beben, das sich am 16. Dezember 2022 in der Nähe von Midland ereignete, befindet sich in einer separaten SRA namens the Gardendale SRA. Alle tiefen Injektionsbohrungen in der SRA von Gardendale wurden ausgesetzt, sagte DeSilva.

Die einfachste Erklärung für die beiden M5-Erdbeben ist, dass sie zwei getrennte Verwerfungssysteme im darunter liegenden Granitkeller überlagern. Laut DeSilva erstrecken sich diese im Keller gelegenen Verwerfungen bis in den Sedimentabschnitt, wo sich tiefe Entsorgungsbohrungen befinden. Und so gelangt der Wasserdruck aus Entsorgungsbrunnen in Kellerverwerfungen, die kritisch belastet sind und dazu neigen, sich zu verschieben und Erdbeben zu erzeugen.

Kontrolle von Entsorgungsbrunnen in SRAs.

Im Allgemeinen verabschiedete das RRC im Jahr 2019 Richtlinien für den Betrieb von Entsorgungsbohrungen in seismisch aktiven Gebieten, die Volumen- und Druckbegrenzungen und eine Berücksichtigung der örtlichen geologischen Bedingungen beinhalten. Das RRC befolgt derzeit diese Richtlinien.

Gardendale SRA: Tiefe Entsorgungsbohrungen bedeuten im Allgemeinen unterhalb der Spitze der Strawn-Formation, die unter der Wolfcamp-Formation liegt, die die tiefsten Ölförderintervalle aufweist. Alle Tiefenentsorgungsbohrungen wurden in der Gardendale SRA ausgesetzt.

Northern Culberson-Reeves SRA: Tiefe Entsorgungsbohrungen bedeuten im Allgemeinen unterhalb der Basis der Wolfcamp-Formation, wiederum die tiefste produktive Formation. Laut DeSilva wurden bereits im März 2022 nach einem Erdbeben der Stärke 4.5 zwei Tiefbohrungen in der SRA stillgelegt.

Auch nach dem Erdbeben vom 16 km-Grenze wird für 2022 Monate ab dem Datum des Ereignisses gesperrt.“ Es würden also nicht alle Bohrlöcher innerhalb der SRA gesperrt, sondern nur Bohrlöcher innerhalb eines 4.5-km-Radials.