Только один брошенный участок в Калифорнии мог выбросить более 30 тонн метана. Есть еще миллионы таких же.
История газовой скважины № 095-20708 начинается с 10 декабря 1984 года, когда буровое долото пробило поверхность Земли в 4 милях к северу от Рио-Виста, штат Калифорния. Бур прорезал землю со скоростью 80 ½ футов в час, достигнув 846 футов под землей в тот первый день. К Дню Благодарения он спустился на милю вниз, наконец остановившись 49 дней спустя, проложив 2,2 мили стальных труб и цемента на своем пути к подземному месторождению, содержащему природный газ на миллионы долларов.
Он был готов начать прокачку через два месяца, в начале января. Хотя 1985 год начался как хороший год для газа, к его концу более половины нефтяных и газовых скважин страны закрылись. Сколько денег компания Amerada Hess Corp., финансировавшая раскопки, успела выкачать из газовой скважины № 095-20708 до этого обвала рынка, неизвестно. К 1990 году компания, теперь называемая просто Hess Corp., сдалась и продала ее. В течение следующего десятилетия или около того еще четыре компании будут искать богатства, обещанные на дне колодца, по-видимому, без особого успеха. В 2001 году этот объект посетил государственный инспектор.
«Похоже, он умирает», — написал он.
Но газовые скважины никогда по-настоящему не умирают. С годами стальные трубы и цемент подвергаются коррозии, создавая пути для проникновения ядовитых газов на поверхность. Наиболее опасным из них является метан, основной компонент природного газа. Если углекислый газ — это пуля, то метан — бомба. Не имеющий запаха и невидимый, он улавливает в 86 раз больше тепла, чем CO₂, за два десятилетия и как минимум в 25 раз больше за столетие. Бурение высвободило этот мощный парниковый газ, который когда-то скапливался в глубоких карманах и канавках Земли, в атмосферу, где он наносит больше разрушений, чем люди могут справиться.
Скважина № 095-20708 также известна как A.H.C. Черчь № 11, имея в виду и Гесса, и Бернарда Черча, который, как и многие в дельте реки Сакраменто в Калифорнии, продал свои сельскохозяйственные угодья, но сохранил права на добычу полезных ископаемых в надежде, что они сделают его семью богатой. Колодец Черчь — реликвия, но это не редкость. Это одна из более чем 3,2 миллиона заброшенных нефтяных и газовых скважин в США и одна из примерно 29 миллионов в мире. Нет никаких нормативных требований для мониторинга выбросов метана из бездействующих скважин, и до недавнего времени ученые даже не рассматривали скважины в своих оценках выбросов парниковых газов. С пандемией, угнетающей спрос на ископаемое топливо и бурным развитием возобновляемых источников энергии, почему владельцы должны простаивать или затыкать свои скважины, когда они могут просто уйти?
За последние пять лет 207 нефтегазовых компаний потерпели крах. По мере роста цен на природный газ фискальная нагрузка на государства, вынужденные закупоривать скважины, может резко возрасти; по данным аналитической компании Rystad Energy AS, к концу 2022 года еще 190 компаний могут подать заявление о банкротстве. Многие нефтяные и газовые компании останавливают свои скважины, закрывая их в надежде, что цены снова вырастут. Но перекрытие длится всего около двух десятилетий и ничего не делает для предотвращения того, чтобы десятки тысяч низкодебитных скважин стали бесхозными, что означает, что нет ответственного лица или компании, имеющих какие-либо финансовые связи и ответственность за скважину.
«Дешевле их просто оставлять, чем убирать», — говорит Джошуа Мейси, доцент юридического факультета Чикагского университета, который потратил годы на изучение банкротств, связанных с ископаемым топливом. «Как только цены вырастут, им будет выгодно снова работать. Это дает им вескую причину не делать уборку сейчас. Они еще не брошены, хотя во всех смыслах и целях это так.»
Жизненный цикл Черчя хорошо иллюстрирует это системное безразличие. Обязательства Гесса закончились, когда колодец был продан более 30 лет назад; последняя компания, получившая эту аренду, Pacific Petroleum Technology, которая взяла ее на себя в 2003 году, сумела полностью избежать финансовой ответственности, поскольку цементные и стальные трубопроводы скважины начали коррозировать. Письма от государственных регуляторов с требованием, чтобы компания объявила о своих планах по скважине, остались без ответа. В ноябре 2007 года штат наложил гражданский штраф в размере 500 долларов за то, что Pacific не представила ежемесячные отчеты о добыче на скважине. Вместо того чтобы заплатить, Pacific потребовала слушания, на котором представитель показал, что природный газ все еще стоит 10 миллионов долларов, ожидая закачки, и пообещал, что компания получит средства, сделает необходимый ремонт и снова начнет добычу. Государство было не убеждено и потребовало закрыть скважину. Прошло еще десять лет. Компания никогда не закачивала ни одного кубического фута газа и не предпринимала никаких усилий, чтобы закрыть скважину.
Если бы Черчь был единственным заброшенным колодцем, это было бы несущественно. Но эти артефакты эпохи ископаемого топлива вездесущи, спрятаны на задних дворах и под офисными зданиями, под автостоянками и торговыми центрами, даже рядом с детскими садами и школами в густонаселенных городах, таких как Лос-Анджелес, где по меньшей мере 1000 заброшенных колодцев остаются не подключенными. В Колорадо целый район был построен на месте бывшего нефтяного и газового месторождения, которое было вычеркнуто из строительных карт. В 2017 году два человека погибли в результате взрыва при замене подвального водонагревателя.
Такого рода эпизоды захвата заголовков являются аномалиями, но вся эта утечка метана также имеет ужасные экологические последствия, и ситуация, вероятно, только ухудшится, поскольку все больше компаний терпят неудачу.
За несколько дней до 33-й годовщины закладки Черча в ноябре 2017 года на устье скважины прибыл Эрик Лебель, исследователь из Школы наук о Земле, энергии и окружающей среде в Стэнфорде.
Хотя Лебель знал глубину колодца, ему все еще было трудно представить себе его масштабы.
«Если ты не видишь этого, ты не думаешь об этом», — говорит он позже. — «То, что находится под землей, невозможно себе представить. Недра земли были непостижимо изуродованы углеводородной инфраструктурой».
На протяжении почти двух столетий, с момента бурения первой газовой скважины в 1821 году, индустрия ископаемого топлива обращалась с планетой как с гигантской подушечкой для булавок. Первая американская газовая скважина во Фредонии, штат Нью-Йорк, простиралась всего на 27 футов под землей, но с тех пор бурение пошло еще глубже. Колодцы высотой в десять тысяч футов, подобные Черчу, сегодня обычное дело.
Теперь представьте, что каждая из этих булавок в глобальной подушечке для булавок — это соломинка внутри соломинки. В случае Черча наружная солома имеет диаметр 7,625 дюйма и сделана из стали, заключенной в цемент; внутри находится стальная труба шириной 2,375 дюйма. Чем глубже скважина, тем выше температура и давление. В самой глубокой точке Черча, 10 968 футов, температура, вероятно, превышает 200F. Вес Земли оказывает все большее и большее давление по мере того, как скважина углубляется, достигая примерно 5 тонн на квадратный дюйм на дне. Это эквивалентно четырем 2500-фунтовым машинам на вашем большом пальце. Все это создает огромную нагрузку на подземную инфраструктуру. Когда она ломается, в конце концов она начинает протекать.
В 2011 году Мэри Кан была аспиранткой в Принстоне, моделируя, как CO₂ может сбежать из подземных хранилищ после захвата и захоронения. Она искала подобные модели на метане и ничего не нашла; некоторые из отраслевых источников, с которыми она говорила, были уверены, что это не так уж много — и даже если это так, существуют технологии, которые могут это исправить.
«Одно дело предполагать», — вспоминает Кан, думая про себя. — «Другое дело — получить эмпирические данные.»
Кан отправилась в Пенсильванию, где циклы бумов и спадов за многие годы оставили без присмотра полмиллиона газовых скважин. Из 19 измеренных ею скважин три оказались высокоэмиссионными, что означало, что они выбрасывали в атмосферу в три раза больше метана, чем другие скважины в образце.
«Не было никаких измерений выбросов, выходящих из этих скважин», — говорит она. «Люди знали, что эти колодцы существуют, они просто думали, что то, что выходит, ничтожно мало или равно нулю.»
Расширяя свои выводы, Кан смогла оценить, что в 2011 году заброшенные скважины были ответственны за где-то от 4% до 7% всех антропогенных выбросов метана из Пенсильвании. Эти результаты вдохновили Лебеля и других исследователей в США и во всем мире начать проводить прямые измерения метана. Промышленность в ответ игнорировала их и яростно боролась против попыток администрации Обамы начать регулировать выбросы метана. (Правило 2016 года, требующее от операторов измерять выбросы метана на действующих скважинах и инвестировать в технологии для предотвращения утечек, было в целом отменено администрацией Трампа в начале августа.)
Тем временем ученые шли дальше. Кан опубликовала еще одно исследование 88 заброшенных скважин в Пенсильвании, 90% из которых были с утечками метана.
На международном уровне исследователи отслеживали все более плохие новости. Немецкие ученые обнаружили пузырьки метана на морском дне вокруг осиротевших скважин в Северном море. Проведя прямые измерения 43 скважин, они обнаружили значительные утечки в 28. В Альберте исследователи оценили утечки метана почти в 5% из 315 000 нефтяных и газовых скважин провинции. В Великобритании исследователи обнаружили «летучие выбросы метана» в 30% из 102 исследованных скважин. Такие выводы представляют собой как угрозу, так и возможность, говорит Лебель, который считает заброшенные скважины самым простым первым шагом к сокращению выбросов метана во всем мире. Вот, что привело его к Черчу.
Согласно полевым журналам, Лебель провел свой первый час на месте строительства безопасной воздушной камеры, используя палатку Coleman canopy, задрапированную брезентом, которую он удерживал на месте мешками с песком. Внутри палатки вентиляторы эффективно создавали конвекционную печь с быстро циркулирующим воздухом. Пока он работал, к нему подошел фермер, арендующий землю.
«Будь осторожен», — предупредил он Лебеля. «Иногда огонь выходит из этого колодца».
Он сказал, что только вчера видел, как из него вырвался столб пламени.
В 3:41 вечера, используя прибор, напоминающий настольный компьютер с обилием портов, Лебель сделал свое первое измерение метана.
«Мы сразу поняли, что произошла серьезная утечка», — вспоминает он.
Она почти сразу же превысила порог прибора в 50 частей на миллион. Лебель собрал пробы воздуха в крошечные стеклянные пузырьки, чтобы забрать их в свою лабораторию. Анализ был ужасен: из скважины каждый час вытекало двести пятьдесят граммов метана. Грубый расчет показывает, что за полтора десятилетия скважина Черча, вероятно, выбросила около 32,7 метрических тонн метана, достаточно, чтобы растопить значительный айсберг.
Несмотря на шквал недавних исследований, полный масштаб проблемы выбросов остается неизвестным.
«Мы действительно еще не справились с этим», — говорит Энтони Инграффеа, профессор гражданской и экологической инженерии в Корнелле, который десятилетиями изучал утечки метана из действующих нефтяных и газовых скважин. «Мы проделали миллионы дыр на тысячи футов в земле-матушке, чтобы заполучить ее добро, и теперь ждем, что она нас простит?»
Нет простого способа поднять тысячи футов стали и цемента, необходимых для вывода газа из скважины такой глубины, как A.H.C. Черчь 11. Это означает, что единственный способ удержать колодец от утечки — это заполнить его. Закупорка скважины стоит от 20 000 до 145 000 долларов, по оценкам Управления подотчетности правительства США. Для современных сланцевых скважин стоимость может достигать 300 000 долларов.
В среду утром, ближе к концу июня 2018 года, бригада рабочих из компании Paul Graham Drilling & Service Co. нанятый штатом Калифорния после того, как Pacific Petroleum не ответила на многолетние уведомления, прибыла на место скважины. Как и на любой другой работе, они сначала бросили в колодец длинный металлический трос; в идеале это был бы прямой выстрел до дна. Но не в тот день.
Скважинные записи показывают, что «пакер», кольцеобразное устройство, используемое для создания уплотнения между внешней и внутренней соломинками газовых скважин, был установлен примерно на 7000 футов ниже. Он должен был выйти первым, иначе они не смогли бы доставить цемент до самого дна. Когда они попытались вытащить пакет, трос порвался. Крошечный пакер всего 2,5 дюйма в ширину, застрял на несколько недель. Когда команда попыталась вытащить его, трубы внутри скважины сломались — «конструктивно нарушенные из-за коррозии», — сказали они Калифорнийскому Департаменту охраны природы. Они были вынуждены отправиться на «рыбалку», используя специальные инструменты для извлечения трубки, кусок за куском. Но пакер все еще был там. В конце концов они использовали еще более специализированные инструменты, чтобы извлечь его.
Только 26 июля, почти через месяц после того, как рабочие прибыли на Черчь, они смогли начать «пускать грязь», промышленный термин для закачки цемента во внешнюю соломинку. Эта соломинка была специально перфорирована, чтобы нефть и газ могли поступать из продуктивной зоны в скважину. Предполагается, что закупоривающий цемент будет накапливаться вверх по мере того, как закачивается больше. Но если он просачивается в эту пористую продуктивную зону, независимо от того, сколько закачивается цемента, он просто исчезает. Если цемент и другие герметики не доберутся до каждого закоулка и трещины, то место может продолжать протекать.
К счастью, Черчь заполнился легко, потребовав 36 500 фунтов цемента. Непредвиденные трудности добавили $ 171,388 к первоначальной оценке Пола Грэхема, подняв общий счет до $294,943, что более чем удвоило ставку бригады в $123,555. На заполнение скважины ушло на девять дней больше времени, чем на ее бурение. Глядя на сегодняшний пейзаж, кажется, что Черчя никогда не существовало. Атмосферные свидетельства, конечно, свидетельствуют об обратном.
Согласно отчету, опубликованному ранее в этом году, затраты на закупорку только заброшенных колодцев Калифорнии могут составить 550 миллионов долларов. Хотя это и не незначительный ценник, настоящий шок наступит, если отрасль рухнет и уйдет навсегда. В этом сценарии Судного дня затраты на закупорку и вывод из эксплуатации 107 000 действующих и бездействующих скважин могут составить 9 миллиардов долларов. И все же до сих пор в 2020 году Калифорния одобрила 1679 новых разрешений на бурение.
«Мы совершаем одну и ту же ошибку снова и снова», — говорит Роб Джексон, профессор наук о системе Земли в Стэнфорде, который наблюдает за работой Лебеля. — «Компании разоряются, а счета оплачивают налогоплательщики».
Усилия Конгресса по созданию хорошо закупоривающей программы для очистки зашли в тупик. Между тем, нефтяные и газовые компании заработали триллионы долларов прибыли за последние полтора столетия, наслаждаясь относительной безнаказанностью. На федеральных землях, где активно бурят нефтяные и газовые компании, уровень облигаций не корректировался с учетом инфляции с 1951 года, когда он был установлен на уровне 10 000 долларов за одну скважину и 150 000 долларов за любое количество скважин, контролируемых одним оператором по всей стране. В Калифорнии компании, бурящей на глубине 10 000 футов и более, требуется всего 40 000 долларов.
Даже потратив все миллиарды долларов, необходимые для того, чтобы заткнуть миллионы заброшенных колодцев в мире, мы не сможем предотвратить экологическую катастрофу. Огромное тепло и давление недр Земли — те же силы, которые в первую очередь раздавили кости динозавров на углеводороды — означают, что никакая работа по закупориванию скважин не может длиться вечно. Ученые и инженеры спорят о том, как долго цемент может выжить в суровых условиях недр Земли. Оценки обычно падают от 50 до 100 лет, достаточно длинный временной горизонт, чтобы даже некоторые из крупнейших нефтяных и газовых компаний сегодня могли больше не существовать, но достаточно короткий, чтобы быть неудобный в пределах человеческого понимания. Никакие правила не требуют, чтобы Штаты или федеральные агентства измеряли выбросы после того, как скважины закупорены.
Хотя мало что делается для предотвращения катастрофического потепления метаном, еще меньше делается для предотвращения загрязнения воды. Исследователь Кан, ныне доцент кафедры гражданского строительства Университета Макгилла, работала консультантом по мониторингу подземных вод, прежде чем получить степень доктора философии. В 2016 году она опубликовала статью с Джексоном, показывающую, что Центральная долина Калифорнии, где производится четверть продовольствия страны, имеет почти в три раза больше объема пресных подземных вод, чем считалось ранее. Такие хорошие новости приходили с одной срочной оговоркой: девятнадцать процентов государственных скважин находились вблизи этих водоносных горизонтов.
«Это определенно угроза и что-то, что нуждается в защите», — говорит Кан. «Мы многого не знаем.»
То, что мы знаем, достаточно страшно.
«Цемент будет разрушаться», — говорит Доминик Диджулио, старший научный сотрудник PSE Healthy Energy, Окленд, Калифорния. — «Это не будет длиться вечно или даже очень долго. Черчь находится в Суббассейне Солано, части подземного бассейна долины Сакраменто. Согласно отчету Ассоциации водных ресурсов Северной Калифорнии за 2017 год, почти 30% воды региона поступает из подземных источников. Учитывая устойчивые засухи, ресурсы подземных вод будут очень важны в ближайшие десятилетия. Калифорнии понадобятся эти ресурсы.»
Среди сотен страниц записей, описывающих забой, активность и закупорку колодца, единственное постоянное имя — Бернард Черчь. Его жена, Беверли Черч, сейчас живет в Уолнат-Крик, Калифорния, примерно в 40 милях к юго-западу от колодца. Сам Черчь умер девять лет назад. Он и его семья так и не разбогатели. Владельцы прав на полезные ископаемые могут сдавать их в аренду нефтегазовым компаниям и получать роялти за то, что добывают их скважины. Но из-за того, что так мало было выкачано из Черчя, ни один из 20 или около того членов семьи, которые в конечном итоге держали кол, не получил много.
«Мы не заработали на этом никаких денег», — говорит Беверли.
Это не редкий результат, объясняет Кэсси Сигел, директор Института климатического права некоммерческого Центра биологического разнообразия.
«Время от времени кто-нибудь может разбогатеть», — говорит она. «Но так бывает не всегда. Большая нефть становится богатой. Для отдельных, обычных людей все это риск, а не награда.»
