Magnetic markers use for monitoring of environmental pollution caused by fracturing fluids during shale gas exploitation

Magnetic materials may be added to the fracturing fluid, as the magnetic marker allowing to determine the range and efficiency of hydraulic fracturing. The application of appropriate magnetic markers can significantly improve the efficiency of shale gas extraction. There are, however, other important benefits of magnetic markers use, involving the monitoring of environmental pollution, during gas extraction with above mentioned method. However, with the rapid increase in amount of shale gas extracted using hydraulic fracturing method, there are also credible reports on the possibility of groundwater or the soil pollution. Thus, it is necessary to apply enhanced methods, to effectively detect any fracturing fluid leakage. The use of magnetic markers gives such opportunities. In case of leakage and consequently the fracturing fluid pollution, magnetic markers are placed into the soil environment. The presence of pollutants in soil can be detected using a number of standard chemical methods, but magnetometric ones, which are much faster and cheaper deserve special attention, because they enable in-situ detection of the magnetic marker in fracturing fluid leakage. This article discusses the above-mentioned issues based on the literature review, the knowledge and experience of the authors.

Materiały magnetyczne dodawane do płynu szczelinującego jako marker magnetyczny, mogą w procesie szczelinowania hydraulicznego pełnić dodatkowe funkcje, oprócz umożliwienia określenia zasięgu szczelin w skałach złożowych wytwarzanych w tym procesie. Ocenia się, że zastosowanie odpowiednich markerów magnetycznych może znacznie poprawić wydajność wydobycia gazu łupkowego. Istnieją jednakże inne, istotne korzyści z zastosowania markerów magnetycznych, polegające na monitoringu zanieczyszczenia środowiska w trakcie wydobycia gazu łupkowego omawianą metodą. Niestety, wraz z gwałtownym wzrostem ilości wydobywanego gazu łupkowego, z zastosowaniem metody szczelinowania hydraulicznego, pojawiły się również wiarygodne doniesienia o możliwości zanieczyszczenia wód podziemnych lub gleby, w trakcie tego procesu. Konieczne jest więc zastosowanie skutecznych metod wykrywania potencjalnego wycieku płynu szczelinującego. Stosowanie markerów magnetycznych daje takie możliwości. W przypadku wystąpienia wycieku i w konsekwencji zanieczyszczenia środowiska płynem szczelinującym, również markery magnetyczne zostają wprowadzone do środowiska gruntowego. Obecność zanieczyszczeń w gruncie można stwierdzić za pomocą wielu standardowych metod chemicznych. Ze względu na znaczną czasochłonność i kosztochłonność bezpośrednich metod laboratoryjnych, na uwagę zasługują znacznie szybsze i tańsze metody magnetometryczne, które pozwalają na łatwe, in-situ, wykrycie markera magnetycznego w ewentualnym wycieku. W artykule omówione zostaną wspomniane powyżej zagadnienia na podstawie przeglądu literaturowego oraz wiedzy i doświadczenia autorów.