Centralnym tematem wokół wszystkich odwiertów ropy i gazu ze źródeł konwencjonalnych i niekonwencjonalnych jest integralność odwiertów. Pojęcie "naruszenia integralności odwiertów" w odniesieniu do eksploatacji gazu łupkowego (zobacz SHIP News) [Aktualności SHIP] opiera sie na założeniu, że albo otwór wiertniczy pomiędzy formacjami gazonośnymi (złoże łupków lub formacja porowata) i instalacjami napowierzchniowymi nie jest szczelny, albo gazy z formacji nieprzeznaczonych do przemysłowej eksploatacji są w stanie, w wyniku niewystarczającego uszczelnienia, przemieścić się ścieżkami do wyższych warstw (n.p. do wody gruntowej) lub ulotnić się na powierzchnię.

Oprócz urządzeń uszczelniających przy głowicy odwiertu, orurownie okładzinowe oraz cement stanowią podstawowe bariery bezpieczeństwa, których zadaniem jest uszczelnić odwiert i odizolować formacje (z różnymi nośnikami i różnymi ciśnieniami). Opracowanie autorstwa Prohaska and Thonhauser (2012) traktuje o głównych mechanizmach naruszenia integralności oraz o najlepszej praktyce w dziedzinie orurowania i cementowania.

Ponieważ nie są dostępne stałe pomiary przy otworze odwiertowym oraz nie ma ciągłej transmisji tych pomiarów, oprócz pomiarów i testów dokonanych w fazie produkcyjnej odwiertu, należy zebrać dane oraz obserwacje na powierzchni (n.p. ciśnienie w przestrzeni pierścieniowej) w celu dostarczenia wstępnych wskazań co do nieprawidłowości. Jednakże w rezultacie dyskusji naukowej na temat zagrożeń środowiskowych, które niesie eksploatacja gazu łupkowego, różne zespoły badawcze przeprowadziły głównie analizy statystyczne tych wskazań i obserwacji. Wyniki analizy wskazują na wysokie wskaźniki naruszenia integralności, które przypuszczalnie mogą nawet wzrosnąć w przyszłości. Dlatego oprócz artykułu na stronie SHIP p.t. "Nowe liczby dotyczące awarii szczelności odwiertów" warto także przyjrzeć się bliżej obecnym ustaleniom:

1. Ostanie studium autorstwa Darrah et al (2014) wykazało, że nie ma dowodów na związek pomiędzy szczelinowaniem hydraulicznym w złożu lupków a formacjami wody gruntowej, ani w złożu Marcellus, ani w złożu Barnett. Było to, jako podstawowa hipoteza, objęte wieloletnimi badaniami (zobacz: Davis and Jackson et al 2011).
2. Jednak Darrah et al (2014) znaleźli kilka grup odwiertów, gdzie gaz błądzący (pomiędzy wodą gruntową a złożem łupków), który wyciekł poprzez nieszczelne pierścienie lub wadliwe orurowanie, został zidentyfikowany jako powód skażenia wody gruntowej. To ostatnie nie zostało udowodnione we wszystkich przypadkach, co wykazują studia Texas RRC (2014).
3. W odróżnieniu do wysokiej liczby przypadków wycieków z bariery ochronnej odwiertu, o czym mowa na stronie SHIP News, kompetentni autorzy mówią o znacznie niższej liczbie. The US Groundwater Protection Council [pol. Amerykańska Rada Ochrony Wód Gruntowych] (GWPC 2011) publikuje dane dotyczące awarii szczelności (naruszenie integralności odwiertu) w wysokości 0,03% dla stanu Ohio i 0,01% dla stanu Texas, jak również 0,33% dla stanu Pennsylwania (w oparciu o dane PA DEP). King & King (2013) wzmiankują o bardzo niskich wskaźnikach awarii w przedziale 0,005 - 0,03% dla wszystkich odwiertów ropy, gazu i otworów zasilających.
4. Główną, jak również i najbardziej prawdopodobną, przyczyną jest "tania" konstrukcja rur okładzinowych składająca się tylko z orurowania powierzchniowego i produkcyjnego, ale bez orurowania pośredniego. Problem ten został już wyeliminowany w Stanach Zjednoczonych dzięki bardziej surowym dyrektywom dotyczącym konstrukcji i cementowania odwiertów, które obowiązują od roku 2012 (n.b. w stanie Ohio od r. 2014). Myslę, że podobne nowe dyrektywy nie są konieczne w Europie, gdzie już obowiązują bardziej zaostrzone wytyczne. Wytyczne dla Zjednoczonego Królestwa, na przykład, (Oil and Gas UK 2012) [pol. Ropa i Gaz UK, 2012] są bardzo jasne i rygorystyczne. "Koncepcja nadzoru nad integralnością odwiertu" jest dobrym przykładem tego, jak Cuadrilla (2014) demonstruje najlepszą praktykę w konstrukcji odwiertów. 
5. Według mnie klasyfikacja liczb podanych przez Vidica, Ingraffea'a i Davies'a, jak również "awarii odwiertów" lub "incydentów", nie jest wiarygodna. Przede wszystkim są one symptomami, których nie można zrównywać z "awarią" odwiertów. Rys. 6 w pracy Davies'a (2014) wyraźnie pokazuje kategorie, których znaczenie w różnym stopniu jest zdefiniowane w sposób niejasny: migracja gazu 0,5%, wytryski i ulatnianie się 0,9%. Z drugiej strony natomiast: cementowanie i orurowanie 8,7% (?).

Początkowo może to być określone jako "awaria bariery", ale nie ogólnie jako awaria odwiertu. Z powodu ich niejednoznaczności analiza tych "symptomów" jest sprawą złożoną.

• Utrzymujące się ciśnienie orurowania (SCP), to jest ciśnienie ciagłe w przestrzeni pierścieniowej, mogłoby na przykład być spowodowane przez wzrost temperatur podzas procesu eksploatacji gazu. Ponadto, jeśli tylko jedna z kilku barier została naruszona, nie stanowi to awarii całego odwiertu.
• Poza tym, problem w Pennsylwanii pojawiał się często w tych samych regionach na pólnocnym wschodzie, gdzie płytki gaz ("gaz błądzący") jest znajdowany wszędzie (włącznie z wieloma ujęciami wody sprzed okresu kiedy rozpoczęto eksploatację gazu).
• Analizy statystyczne odnoszą się tylko do historii, wytycznych oraz technik wtedy stosowanych. Nowe wytyczne dotyczące konstrukcji orurowania i cementowania (zobacz rys. 4) mają wprost na celu rozwiązanie tego problemu. Jednak Ingraffea et al (ostatnio w r.2014) zaniedbał włączenia tych zmian do projektu i konstruckcji odwiertów wykonanywanych od tego czasu. King & King (2013) komentują na ten temat mówiąc: "Wskaźniki awarii barier odwiertowych i naruszenia integralności odwiertów mierzone przy odwiertach skonstruowanych w określonym okresie czasu należą do dziedzictwa tamtej ery. Nie są one identyczne ze wskaźnikami awarii odwiertów zaprojektowanych później".

Prawdopodobieństwo wyraźnego narastania problemów w przypadku odwiertów niekonwencjonalnych w porównaniu do odwiertów konwencjonalnych może być tylko zjawiskiem uwarunkowanym regionalnie (formacje gazonośne) oraz tymczasowym (uprzednio: procedura łatwego orurowania).

O autorze:

Prof. Reichetseder był w latach 2001 – 2003 profesorem na wydziale dostaw gazu naturalnego i inżynierii ropy naftowej w Instytucie Inżynierii Ropy Naftowej na Uniwersytecie Technicznym w Clausthal. Przedtem i potem pełnił on funkcję głowy działu Poszukiwania i Produkcji oraz był Dyrektorem Generalnym (zarządzającym) różnych firm ropy i gazu. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu na polu badań naukowych i w branży przemysłowej Prof. Reichetseder posiada dogłębną wiedzę i znaczne doświadczenie jeśli chodzi o technologie stosowane w tej dziedzinie.

Bibliografia:

Cuadrilla 2014: Well Integrity – Cuadrilla Land Based Wells. [pol. Integralność Odwiertów – Cuadrilla Odwierty Lądowe] www.cuadrillaresources.com/wp-content/uploads/2012/02/DrillingPage-Well-Integrity-Document.pdf

Darrah T. H., Vengosh A., Jackson R. B., Warner N. R., Poreda R. J. 2014: Noble gases identify the mechanisms of fugitive gas contamination in drinking-water wells overlying the Marcellus and Barnett Shales. [pol. Gazy szlachetne identyfikują mechanizmy skażenia przez gazy błądzące ujęć wody pitnej położonych nad złożami łupków Marcellus i Barnett]  Proceedings of the National Academy of Sciences, September 15, 2014, doi: 10.1073/pnas.1322107111 [pol. Obrady Narodowej Akademii Nauk USA, PNAS, 15 września, 2014]

Davies, R.J., 2011. Methane contamination of drinking water caused by hydraulic fracturing remains unproven. Proceedings of the National Academy of Sciences 108, E871. [pol. Skażenie wody pitnej metanem spowodowane szczelinowaniem hydraulicznym pozostaje nieudowodnione. Obrady Narodowej Akademii Nauk USA]

Davies, R. J., Almond, S., Ward, R. S., Jackson, R. B., Adams, Ch., Worrall, F., Herringshaw, L. G., Gluyas, J. G., Whitehead, M. A. 2014: Oil and gas wells and their integrity: Implications for shale and unconventional resource exploitation. Marine and Petroleum Geology (2014) [pol. Odwierty ropy i gazu, ich integralność oraz znaczenie dla eksploatacji zasobów gazu łupkowego i złóż niekonwencjonalnych. Geologia Morska i Ropy Naftowej]

GWPC 2011: State Oil and Gas Agency Groundwater Investigations And Their Role in Advancing Regulatory Reforms. Ground Water Protection Council, Ohio and Texas, Aug. 2011 [pol. Badania Agencji Ropy i Gazu w zakresie wody gruntowej oraz ich rola w postępie reform regulacyjnych, Rada Ochrony Wód Gruntowych w stanach Ohio i Texas, sierpień, 2011 ]

Ingraffea A. R., Wells M. T., Santoro R. L., Shonkoff S. B. C. 2014: Assessment and risk analysis of casing and cement impairment in oil and gas wells in Pennsylvania, 2000 – 2012. [pol. Ocena oraz analiza ryzyka w przypadku awarii orurowania i obudowy cementowej odwiertów ropy i gazu w stanie Pennsylvannia] Proceedings of the National Academy of Sciences, [Obrady Narodowej Akademii Nauk], Vol. 111 (30), 2014, 10955-10960

Jackson, R.B., Osborn, S.G., Vengosh, A., Warner, N.R., 2011. Reply to Davies: Hydraulic fracturing remains a possible mechanism for observed methane contamination of drinking water. Proceedings of the National Academy of Sciences 108, E872. [pol. Odpowiedź Davies'owi: Szczelinowanie hydrauliczne pozostaje możliwym mechanizmem zaobserwowanego skażenia wody pitnej metanem. Obrady Narodowej Akademii Nauk]

King, G.E., King, D.E., 2013. Environmental Risk Arising from Well-construction Failure e Differences between Barrier and Well Failure and Estimates of Failure Frequency across Common Well Types, Locations and Well Age. SPE 166142. [pol. Zagrożenia środowiskowe powstałe w wyniku awarii konstrukcji odwiertu; Różnice pomiędzy awarią bariery odwiertowrj a awarią samego odwiertu oraz oszacowanie częstotliwości awarii dla powszechnie stosowanych typów odwiertów, lokalizacji i wieku odwiertów]

Ohio 2014: Comparison of well construction standards. Ohio Drilling Regulations, [pol. Porównanie standardów konstrukcyjnych odwiertów. Przepisy dotyczące wierceń, stan Ohio]   www.capitolintegrity.com/documents/OhioDrillingRegulations.pdf

Oil & Gas UK 2012: Well Integrity Guidelines. Issue 1, July 2012. [pol. Wytyczne dotyczące integralności odwiertów, lipiec 2012] Oil and Gas UK 2012b, OP069, Available for purchase online, [dostępne do zakupu online]  www.oilandgasuk.co.uk/cmsfiles/modules/publications/pdfs/OP069.pdf

Prohaska, M., Thonhauser, G. 2012: The Importance of Wellbore Integrity for Groundwater Protection in Shale Gas Well Construction. June 22, 2012, [pol. Znaczenie integralności odwiertu dla ochrony wód gruntowych przy konstrukcji odwiertów gazu łupkowego, 22 czerwca, 2012 ]

RRC 2014: Water Well Complaint Investigation Report, Silverado on the Brazos Neighborhood, Parker County. Railroad Commission of Texas, May 23, 2014 [pol. Raport dochodzeniowy na temat zażaleń dotyczących ujęć wody, w okręgu Brazos, hrabstwo Parker, Komisja Kolejowa stanu Texas]