schaliegas

Ook: onconventioneel aardgas. Schaliegas is het aardgas dat zich in schalielagen bevindt. Schalie is versteende klei die lijkt op het metamorfe leisteen maar wat minder compact en sterk is. Vaak bevindt de schalielaag zich op ca. 3 km diepte. Het aardgas is vooral methaan (CH4) en zit opgesloten in minuscule poriën, tot een paar micrometer, in de schalie.

Omdat het gas zit opgesloten, kan het niet zo eenvoudig worden gewonnen als de aardgas uit poreus zandsteen. Schaliegas wordt op een andere manier gewonnen:
- er wordt een meestal verticale put geboord tot in de schalielaag
- vanuit dat punt wordt er (meestal horizontaal) over een paar kilometer geboord in de schalielaag
- in de horizontale boorpijp worden met explosieven gaten gemaakt
- met boorvloeistof (soort bentoniet) wordt er een hoge druk gezet op de boorpijp, tot deze openbarst (deze stap wordt fracken, fracking of fraccen genoemd, uitspraak [frekken])
- met de boorvloeistof wordt een hoge druk gehouden op de opengebarsten boorpijp waardoor de scheuren verder in de schalielaag doordringen
- na het openbarsten van de schalie gaat het gas stromen en wordt opgevangen.

Door vanaf één plaats meer horizontale boorpijpen te maken en te fracken kan er cirkelsgewijs aardgas worden gewonnen over een gebied van een aantal vierkante kilometer.
Na verloop van tijd is het winbare gas uit dat deel van de schalielaag gewonnen en wordt een aantal kilometer verderop een nieuwe put geboord waarna dezelfde stappen tot winning van schaliegas kunnen leiden. Dit is een financieel nadeel ten opzichte van de "normale" gaswinning uit poreus zandsteen, waarbij het niet nodig is elke paar kilometer opnieuw te boren.

winning van schaliegas op grote diepte; klik voor iets groter (copyright geology):

mogelijke voorkomens van schaliegas in nederland volgens tno, (zijp & van bergen, 2012); in blauw de posidonia schalieformatie (jura) en in groen het geverik laagpakket (carboon; bij dit pakket betreft het alleen het voorkomen niet dieper dan 4500 m); klik voor iets groter (tno-magazine):

Manieren om te fracken
Er zijn globaal twee manieren om te fracken:
- Bij de plug-and-perf-methode plaatst men in het horizontale boorgat een buis die op regelmatige afstanden zijn geperforeerd. Vanaf het einde van het boorgat wordt er steeds een deel van de bodem gefract. Men werkt dus vanaf het einde van het horizontale boorgat naar het verticale boorgat toe.
- "Bij continuous pumping wordt in het horizontale boorgat een buis geplaatst die op verschillende afstanden in het boorgat wordt omhuld met een soort opblaasbare kussens waarmee de buis wordt vastgezet." Vervolgens worden schuiven in de buis opengezet, waarna de fracvloeistof door die openingen in het gesteente dringt. Dit is een snellere methode van die van plug-and-perf.

Aspecten
- Voordeel van schaliegaswinning is dat er veel minder kans op een aardbeving is, omdat niet uit één grote poreuze bel wordt geput die kan instorten (wat bij de "normale" aardgaswinning gebeurt), maar uit vele, lange diep gelegen stroken.
- Wanneer de verticale boorpijp niet met een ondoordringbare stof wordt omgeven, dan kan deze barsten en kan de boorvloeistof in de aardlagen komen die gebruikt worden voor de winning van grondwater ten behoeve van drinkwater. Door de chemicaliën die bij het fracken worden toegepast, heeft zo'n verontreiniging van het grondwater veel invloed. Door de verticale boorpijp te omgeven met een dikke laag cement wordt dit waarschijnlijk vermeden.
- Om de gaswinning continu te kunnen laten verlopen, worden chemische stoffen aan de boorvloeistof toegevoegd. Om bacteriën in de leidingen te doden wordt glutaraldehyde (glutaaraldehyde) toegevoegd, een desinfectiemiddel. Bacteriën zorgen voor algenvorming en daarmee voor verstopping van de pijpleiding. Een andere stof, polyacrylamide, wordt toegevoegd als suspensiemiddel om de boorvloeistof bij de hoge druk (ca. 300 bar) en temperatuur (ca. 150 graden C) soepel en gemengd te houden.
Glutaraldehyde is een giftige verbinding die zeer goed oplost in water. Polyacrylamide kan onder hoge druk en temperatuur uiteenvallen in monomeren van acrylamide die goed oplossen in water en waarvan de werking blijkbaar nog onbekend is.
Duidelijk is dat beide stoffen niet in het grondwater mogen komen.
- Van de boorvloeistof komt een deel via de verticale leiding naar het aardoppervlak terug en die vloeistof wordt opgevangen en als afval verwerkt. Onder druk van de media die de slechte milieuaspecten naar voren brachten, zijn er in de VS verschillende bedrijven die het weer naar de oppervlakte komende fracwater, de zogenoemde flowback, reinigen.
- Wanneer tijdens het fracken ook scheuren in hogere lagen dan de schalielaag ontstaan, kunnen het aardgas en de chemicaliën ontsnappen en mogelijk in hoger gelegen grondwaterlagen dringen. Het risico bestaat dat het methaan ongecontroleerd vrijkomt.
- In Nederland schijnt door het Staatstoezicht op de Mijnen ook gecontroleerd te worden op eventueel radioactief materiaal dat met het aardgas naar boven komt.
- Met de nodige zorgvuldigheid lijkt winning van schaliegas wel mogelijk. Er schijnen overigens al meer dan 200 bijna uitgeputte gasvelden bij de "normale" aardgaswinning (deels op het land, deels onder de zee) met behulp van fracken behandeld te zijn, om de laatste restjes aardgas uit dat gasveld te kunnen winnen.
- De winning van schaliegas heeft in de Verenigde Staten tot veel vervuiling en protesten geleid. De drang tot gaswinning als vervanger van buitenlandse olie heeft de wetgeving daar verzwakt waardoor bij de winning van schaliegas in de VS wel eens aardgas en mogelijk ook gevaarlijke chemische stoffen aan het aardoppervlak tevoorschijn kwamen (het bekende "brandende drinkwater").
- Er bestaan enorme hoeveelheden schalielagen, ook in Nederland. De potentie van deze vorm van fossiel aardgas is zeer groot, en dus ook de wens tot winning daarvan.
- In sommige gebieden ontstaat een tekort aan water door het fracken (in grote delen van de Verenigde Staten streden boeren en schaliegasboorders om water). Naar alternatieven wordt gezocht voor het water en de chemische toevoegingen, zoals Vaporfrac (een schuim van 95% stikstof en 5% water) en lpg onder hoge druk (wordt dan een gel); er worden proeven gedaan met samengeperste lucht, helium en koolstofdioxide. In India gebruikt men de gom van de guar of gavar (Cyamopsis tetragonoloba) als milieuvriendelijk verdikkingsmiddel voor fracwater...

Documentatie
- Argumentenkaart schaliegaswinning (TNO)

Met dank aan o.m. Techniek & Wetenschap (Technisch Weekblad, 2012/6, 2013/37), Geology en TNO.

De Engelse term fraccen (tegenwoordig vaak geschreven als fracken) is waarschijnlijk afkomstig van het Engelse fracas, van het Franse fracas, van het Italiaanse fracasso (ineenstorten), van fracassare (breken, ineenstorten, in delen uiteenvallen), van fra-, een afkorting van het Latijnse infra (onder) en het Italiaanse cassare (breken),  van het Latijnse quassare (schudden); bron Online Etymology Dictionary.

Eng. shale gas