주입 우물

Injection well
유해, 산업 및 도시 폐수 처리를 위한 심층 주입 우물, USEPA 규정에 [1]따라 "클래스 I"입니다.

사출우물은 사암이나 석회암과 같은 다공질 암석층이나 얕은 토양층 안이나 아래에 액체를 넣는 장치입니다.유체는 물, 폐수, 염수(염수) 또는 산업용 화학 [1]폐기물과 혼합된 물일 수 있습니다.

정의.

미국 환경보호청(EPA)은 주입정(injection well)을 "삽입, 드릴링 또는 구동식 샤프트, 너비보다 깊은 구멍, 개선된 싱크홀 또는 지표면 아래 유체 분배 시스템"으로 정의하고 있습니다.우물 건설은 주입액과 주입 구역의 깊이에 따라 달라집니다.지구 표면 아래 깊숙한 곳에 위험한 폐기물이나 이산화탄소를 주입하도록 설계된 깊은 유정은 여러 층의 보호 케이스와 시멘트를 가지고 있는 반면, 비위험 유체를 식수원에 주입하거나 그 위에 주입하는 얕은 유정은 더 단순하게 [1]건설된다.

적용들

주입 웰은 다양한 용도로 사용됩니다.

폐기물 처리

처리된 폐수는 지표수의 오염을 피하기 위해 불침투성 암석층 사이에 지상으로 주입될 수 있다.주입 웰은 일반적으로 주입이 주변 [1]환경과 혼합되는 것을 방지하기 위해 깊은 고도에 이르는 단단한 벽식 파이프로 구성됩니다.사출정에서는 대지를 필터로 사용하여 폐수가 대수층에 도달하기 전에 처리한다.이 폐수 처리 방법은 주입액을 넓은 지역에 분산시켜 환경에 미치는 [citation needed]영향을 더욱 감소시키는 역할도 합니다.

미국에는 화학공업자, 석유정유소, 식품생산자, 도시폐수공장 [2]등의 업계가 사용하는 심층주입폐기물처리정이 약 800개 있다.미국의 석유 및 가스 추출 유정에 의해 생성된 대부분의 물은 심층 주입 [3]유정에 처리된다.

폐수 주입 유정을 비판하는 사람들은 잠재적인 지하수 오염에 대한 우려를 인용한다.지하수에 주입된 일부 폐기물의 영향이 완전히 파악되지 않고 있으며,[4] 2012년 현재 68만 개 이상의 유정이 있는 미국의 처리 관행이 급속히 확대되고 있는 상황에서 과학 및 규제 기관이 이를 따라가지 못하고 있다는 주장이다.

주입정의 대안으로는 처리 폐수의 직접 방류, 재사용을 위한 석유 시추 및 프래킹 생성수의 컨디셔닝, 관개 또는 가축의 물을 위한 처리수의 사용 또는 산업용 폐수 처리장의 [5]물 처리가 포함된다.직접 방류는 물을 넓은 지역에 분산시키지 않는다. 환경적 영향은 강의 특정 부분과 강의 하류에 도달하거나 해안 수역에 집중된다.생산된 물이 짜는 [5]경향이 있는 지역에서는 광범위한 관개 작업이 일반적이지 않으며, 이 방법은 종종 터무니없이 비용이 많이 들고 지속적인 유지 보수와 대규모 전기 [6]사용이 필요하다.

하와이 마우이 카운티는 1990년대 초부터 하루 300만500만 갤런의 폐수를 라하이나 폐수 매립 시설 아래에 주입하는 것을 두고 조류 꽃과 다른 환경 피해를 야기하는 침출수에 물이 유입되고 있다는 주장을 놓고 투쟁을 벌여왔다.약 20년 후, 여러 연구에서 주사제의 절반 이상이 인근 해안 해역에 나타났다는 사실이 드러나자 환경단체로부터 소송을 당했다.이 소송의 판사는 카운티의 주장을 기각했고, 잠재적으로 수백만 달러의 벌금을 물어야 했다.2001년 동의령은 하와이 보건부로부터 수질 인증을 받도록 요구했으나 소송이 [7]제기된 후 2010년까지 이를 하지 못했다.이 사건은 미국 제9순회항소법원을 거쳐 미국 대법원으로 넘어갔다.2020년에 법원은 마우이 대 카운티에서 판결을 내렸다. 하와이 야생동물기금은 주입정물이 청정수법에 따라 "직접 방류와 동등한 기능"일 수 있으며, EPA는 이러한 유형의 유정이 [8]허가를 필요로 할 때 법원과 협력하여 규제를 제정하도록 지시했다.

석유 및 가스 생산

상세 정보:향상된 오일 회수 및 유압 파쇄

사출정의 또 다른 용도는 천연가스와 석유 생산이다.증기, 이산화탄소, 물 및 기타 물질을 산유 유닛에 주입하여 저장소의 압력을 유지하거나 오일을 가열하거나 점도를 낮추어 [9]근처의 산유장으로 흐를 수 있습니다.

폐기물 현장 복구

그러나 주입 유정의 또 다른 용도는 토양 또는 지하수 오염의 정화를 위한 환경 교정이다.주입 유정은 깨끗한 물을 대수층에 삽입하여 지하수 흐름의 방향과 속도를 변경할 수 있으며, 이는 아마도 더 빠르고 효율적으로 오염된 지하수를 제거할 수 있는 낮은 경사도로 추출 유정을 향해 흐를 수 있다.주입 유정은 토양 오염 정화에도 사용할 수 있습니다(예를 들어 오존 처리 시스템 사용).토양에 갇힌 복잡한 탄화수소 및 기타 오염물질은 매우 반응성이 높은 가스인 오존에 의해 분해될 수 있으며, 종종 영향을 받는 지역을 파내는 것보다 더 높은 비용 효율로 분해될 수 있다.이러한 시스템은 특히 건물 [10]위쪽으로 인해 굴착이 비현실적일 수 있는 건설된 도시 환경에서 유용합니다.

대수층 충전

최근에는 세계에서 가장 건조한 지역인 MENA 지역(중동 및 북아프리카)[11]에서 주입 또는 침투로 자연 대수층을 보충하는 옵션이 더욱 중요해지고 있다.

지표면 유출물은 건조한 우물이나 단순히 불모지 우물로 재충전될 수 있다.[12]재충전 우물이라고 불리는 이러한 하이브리드 빗물 관리 시스템은 대수층 재충전 및 음용수의 즉각적인 공급의 이점을 동시에 가지고 있습니다.기존 인프라스트럭처를 활용할 수 있기 때문에 변경과 운용에 거의 수고를 들이지 않아도 됩니다.작동은 폴리머 커버(포일)를 웰 샤프트에 삽입하는 것만으로 간단할 수 있습니다.오버플로우를 바닥으로 유도하기 위한 수직 파이프는 성능을 향상시킬 수 있습니다.우물 주변은 깔때기 역할을 한다.이 구역을 잘 유지하면 물이 [13]저수조에 들어가기 전에 정화가 거의 필요하지 않습니다.

지열 에너지

사출 웰은 지표면 아래의 뜨겁고 다공질 암석 형성의 지열 에너지를 두드리기 위해 사용됩니다. 지열 에너지는 땅에서 가열된 후, 인접한 우물에서 유체, 증기 또는 그 둘의 조합으로 추출됩니다.가열된 증기와 유체는 전기를 발생시키거나 지열 [14][15][16]가열에 직접 사용될 수 있습니다.

규제 요건

미국에서 주입 우물 활동은 안전 식수법(SDWA)[1]에 따라 EPA와 주 정부에 의해 규제된다.SDWA의 "주 1차 집행 책임" 섹션은 주 당국이 제안된 UIC 프로그램을 EPA에 제출하여 주 1차 집행 책임의 주 인계를 요청하도록 규정하고 있다.[17] 34개 주가 클래스 I, II, III, IV 및 V [18]유정에 대한 UIC 우선권 집행 권한을 부여받았다.승인된 UIC 프로그램이 없는 주(州)의 경우 EPA 관리자는 [19]적용할 프로그램을 규정한다.EPA는 음용수원을 [20][21]보호하기 위해 지하 주입 제어(UIC) 규정을 발표했다.

EPA 규정은 주입 웰의 6가지 클래스를 정의한다.클래스 I 유정은 지하 음용수 공급원 지하에 도시 및 산업 폐기물을 주입하는 데 사용된다.Class II 유정은 유압 파쇄로 인한 폐기물을 포함하여 석유 및 가스 생산과 관련된 유체의 주입에 사용됩니다.클래스 III 유정은 지하 음용수 공급원 지하에서 광물 용액 채굴에 사용되는 유체의 주입에 사용된다.등급 IV 유정은 등급 I 유정과 마찬가지로 유해 폐기물 주입에 사용되었지만 지하 음용수 공급원 또는 그 위에 폐기물을 주입했다.EPA는 [22]1984년에 클래스 IV 유정의 사용을 금지했다.클래스 V 웰은 클래스 I ~ IV에서 다루지 않는 모든 비위험 주입에 사용되는 웰입니다.클래스 V 유정의 예로는 빗물 배수정 및 정화계 침출장이 있다.마지막으로 Class VI 웰은 격리 또는 장기 [1]보관을 위한 이산화탄소 주입에 사용됩니다.현재 가동 중인 VI급 유정은 없지만 2016년까지 6~10개의 유정이 사용될 것으로 예상된다.

사출성 지진

미국 중부 지역의 누적 지진 수지도 중앙의 빨간색 클러스터는 오클라호마 부근에서 2009년 이후 가장 큰 활동 증가를 경험한 지역을 보여준다.
참고 항목:유도지진 waste 폐기물 처리정

2013년 7월 미국 지질조사국 과학자 윌리엄 엘스워스의 연구는 지진을 폐수 주입 현장과 연관짓습니다.2010-2013년 4년 동안 미국 중부와 동부 지역에서 규모 3.0 이상의 지진이 극적으로 증가했다.지진 발생률(연간 평균 21건)이 지속된 이후 2001년부터 활동이 증가해 2011년에는 오클라호마주 프라하 인근에서 발생한 규모 5.7의 기록적인 지진 등 188건의 지진에 이르렀다.USGS 과학자들은 일부 지역에서 지진의 증가가 깊은 폐수 주입과 동시에 발생한다는 것을 발견했다.사출성 지진은 지표면 깊숙이 주입된 과도한 액체에 의한 압력 변화에 의해 발생하는 것으로 생각되며 "인공성 지진"[23]으로 불리고 있다.2016년 9월 3일 오클라호마주 포니 인근에서 규모 5.8의 지진이 발생한 데 이어 3시간 30분 동안 규모 2.6에서 3.6 사이의 여진이 9차례 발생했다.지진은 5년 전에 세운 종전 기록을 깼다.진동이 멀리 테네시주 멤피스와 애리조나주 길버트까지 느껴졌다.매리 팰린 오클라호마 주지사는 지역 비상사태를 선포하고 오클라호마 [24][25]코퍼레이션 위원회가 지역 폐기장에 대한 폐쇄 명령을 내렸다.2015년에 발표된 미국 지질조사국(USGS)의 유도 지진에 대한 다년간의 지속적인 연구 결과에 따르면 1952년 규모 5.5 엘 리노 지진과 같은 오클라호마에서 발생한 대부분의 주요 지진은 석유 [26]산업의 폐수 심층 주입에 의해 유발되었을 수 있다.

메모들

  1. ^ a b c d e f "General Information About Injection Wells". Washington, DC: U.S. Environmental Protection Agency (EPA). 2020-04-20.
  2. ^ "Class I Industrial and Municipal Waste Disposal Wells". Underground Injection Control. EPA. 2016-09-06.
  3. ^ Summary of Input on Oil and Gas Extraction Wastewater Management Practices Under the Clean Water Act (Report). EPA. May 2020. p. 2. EPA 821-S-19-001.
  4. ^ Lustgarten, Abrahm (2012-06-21). "Injection Wells: The Poison Beneath Us". ProPublica. New York.
  5. ^ a b Erickson, Britt E. (2019-11-17). "Wastewater from fracking: Growing disposal challenge or untapped resource?". Chemical & Engineering News. Vol. 97, no. 45.
  6. ^ Martin, DL; Dorn, TW; Melvin, SR; Corr, AJ; Kranz, WL (February 2011). "Evaluation Energy Use for Pumping Irrigation Water" (PDF). Proceedings of the 23rd Annual Central Plains Irrigation Conference. Burlington, CO.
  7. ^ "Federal Judge Rejects Maui County Arguments on Lahaina Plant Violations". Civil Beat. Retrieved 2014-07-22.
  8. ^ Stohr, Greg (April 23, 2020). "Supreme Court Gives Environmentalists Partial Win on Water Law". Bloomberg News.
  9. ^ EPA. "Class II 석유 및 가스 관련 주입 우물"2015-10-08 갱신.
  10. ^ EPA. 뉴욕, 뉴욕 (2003-04-17)"EPA, 중앙 Islip 슈퍼펀드 현장의 오염 토양 및 지하수 정화 계획 발표." 현장 시정을 위한 오존정 사용 사례.
  11. ^ H2O 매거진(2010-10-16)Anoop K Menon의 "전략적 예비군"
  12. ^ H2O 매거진(2011-05-03)니콜-안드레 베르델레의 "건정 충전"
  13. ^ 프로토타입 생성(2011-04-20).니콜-안드레 베르델레의 "우물과 ASR을 충전하라"
  14. ^ "Geothermal Technologies Program: Tapping the Earth's energy to meet our heat and power needs" (PDF). U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. April 2004. Retrieved 2 June 2018.
  15. ^ Fitch, David; Matlick, Skip (2008). "Gold, silver and Other Metals in scale— Puna Geothermal Venture, Hawaii" (PDF). GRC Transactions. 32: 385–388. Retrieved 2 June 2018.
  16. ^ Gill, Andrea T. (2004). "Prospective Direct Use Enterprises in Kapoho, Hawaii" (PDF). Hawaii Dept. of Business, Economic Development and Tourism, Strategic Industries Division. Retrieved 2 June 2018.
  17. ^ 42 USC 300 300h-1 (b)
  18. ^ "Primary Enforcement Authority for the Underground Injection Control Program". EPA. 2019-04-15.
  19. ^ 42 USC c 300h-1 (c)
  20. ^ EPA. "지하 주입 관리 규정"2015-10-05 갱신.
  21. ^ EPA(2001년 7월).「테크니컬 프로그램의 개요: 지하 주입 관리 규정"문서 번호EPA 816-R-02-025.
  22. ^ "Class IV Shallow Hazardous and Radioactive Injection Wells". Underground Injection Control. EPA. 2016-09-06.
  23. ^ USGS. "인공 지진 갱신" 2014년 1월 17일 갱신.
  24. ^ 2016년 9월 3일 애리조나, AP통신, 켄 밀러에서 발생한 오클라호마 지진과 동률을 이뤘다.2016년 9월 4일 회수.
  25. ^ USGS는 2016년 9월 3일 오클라호마, 이니드 뉴스 & 이글, 샐리 애셔 & 바이올렛 해슬러에서 5.6의 지진이 발생하자 우물을 폐쇄할 것을 촉구한다.2016년 9월 4일 회수.
  26. ^ Hough, Susan E.; Page, Morgan (October 20, 2015). "A Century of Induced Earthquakes in Oklahoma?". U.S. Geological Survey. Retrieved November 8, 2015. Several lines of evidence further suggest that most of the significant earthquakes in Oklahoma during the 20th century may also have been induced by oil production activities. Deep injection of waste water, now recognized to potentially induce earthquakes, in fact began in the state in the 1930s.

레퍼런스

  • 미국 육군 환경 센터.애버딘 검증장, MD(2002년)."심층 우물 주입"복구 테크놀로지 스크리닝 매트릭스 및 레퍼런스 가이드제4판리포트 번호SFIM-AEC-ET-CR-97053.

외부 링크