Skifergassproduksjon frem mot 2020

Transkript

1 Skifergassproduksjon frem mot 2020 Marius Fuglerud Gaute Rannem Johansen Siri Omholt Semesteroppgave i TPG4140 Naturgass Trondheim, November 2010 Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet

2 Sammendrag Utvinning av gass fra skiferformasjoner har det siste tiåret eksplodert i USA, som resultat av teknologiske fremskritt. Teknologien for boring av horisontale brønner og oppsprekking av skiferen har utviklet seg. De globale skifergassressursene er betydelige, og interessen for skifergassutvinning har økt andre steder i verden. Skifergass vil bidra til å dekke den økende etterspørselen etter naturgass. Utvinningen vil kunne foregå i områder der konvensjonell gassutvinning ikke er aktuelt, noe som vil bidra til større grad av selvforsyning for land som er avhengige av import i dag. Det reduserte behovet for gassimport vil være negativt for dagens gasseksportører. Det er imidlertid ikke gitt at suksessen i USA er direkte overførbar til europeiske forhold. Teknologien må tilpasses de geologiske grunnforholdene, og det tar tid å komme i gang med produksjonen. Miljømessige aspekter kan også bremse utviklingen. Det er spesielt knyttet bekymringer til stort vannforbruk og forurensing av grunnvann. Europeiske prosjekter befinner seg i kartleggingsfasen, og skifergass ser ut til å få liten betydning i Europa innen Det forventes at skifergass vil dekke en begrenset andel av den globale naturgassetterspørselen det neste tiåret, og ikke påvirke handelen av naturgass i stor grad. Eksempelvis ser det ut til at den globale etterspørselen etter LNG fortsatt vil være sterk. i

3 Innhold Sammendrag i 1 Innledning 1 2 Bakgrunn Naturgassreservoarer Skifergass Teknologi for utvinning av skifergass Miljøpåvirkning Ressurser i verden Nord-Amerika Europa Andre steder i verden Naturgassmarkedet Forbruk av naturgass Skifergass og LNG Påvirkningen av skifergass i naturgassmarkedet Fremtidspotensialet for skifergassutvinning Utviklingen i USA Europa Andre deler av verden Hvor langt er utviklingen kommet i 2020? 23 ii

4 6 Konkluderende bemerkninger 26 Referanser 27 Vedlegg A Alderen til skiferformasjoner i Europa V-34 Figurer 1 Oversikt over ulike gassreservoarer Hydraulisk oppsprekking Oversikt over skiferformasjonene i USA Geologisk tidsskala Geologisk alder til de største skiferformasjonene i USA Globalt forbruk av energi og naturgass Gasspris og ekvivalent pris på olje Geologisk alder til de største skiferformasjonene i Europa V-34 iii

5 1 Innledning Skifergassproduksjonen i USA har økt betraktelig det siste tiåret og utvinning av skifergass forventes å bli lønnsomt flere steder i verden. Det kan bli produsert naturgass i områder der dette tidligere var utelukket, noe som vil medføre betydelige endringer i naturgassomsetningen. Den anerkjente energiøkonomen Daniel Yergin har referert til skifergassutvinning som den største energiinnovasjonen dette tiåret"[1]. Denne rapporten gir en oversikt over skifergassutvinning og diskuterer betydningen av skifergass innen Det er skrevet mye om skifergass de siste årene. Journalister, akademikere og aktører innen gassbransjen har tatt for seg utvinningsteknologi, utviklingen i USA, skifergassproduksjonens påvirkning på LNG-import og ulike prediksjoner for fremtidig utvinning. Beskrivelsene er ofte svært detaljerte, og det kan være vanskelig å oppnå en helhetlig oversikt. Denne rapporten belyser grunnleggende aspekter ved skifergassproduksjon, utviklingen og fremtidsutsiktene. Målet er å kartlegge betydningen av skifergass det neste tiåret, med fokus på Europa. De første kapitlene gir en grunnleggende oversikt over skifergass som fenomen, ressurser, teknologi for utvinning, miljøspørsmål tilknyttet skifergassproduksjon og markedet for naturgass. Rapporten tar for seg utviklingen i USA, som et grunnlag for å diskutere utviklingen i Europa og andre steder i verden. Skifergassproduksjonens følger for naturgassprisen, maktforholdet i naturgassmarkedet og LNG import blir kartlagt. Videre diskuteres begrensinger for utviklingen i skifergassproduksjon, med utgangspunkt i teknologi og miljøspørsmål. 1

6 2 Bakgrunn 2.1 Naturgassreservoarer I et reservoar okkuperer naturgassen indre porer eller sprekker av en bergart [2]. Figur 1 viser en oversikt over ulike typer konvensjonelle og ukonvensjonelle reservoarer. Ukonvensjonelle reservoarer kan hovedsaklig deles inn i tre kategorier; metangass fra kullformasjoner (iii), gass fra tettpakket sandstein(iv) og skifergass (v). I konvensjonelle reservoarer (i og ii) ligger gassen i permeable bergarter, enten alene eller i forbindelse med olje. I en permeabel bergart slik som sandstein og kalkstein ligger gassen i innvendige forbunnede porer, som gjør det mulig for gassen å forflytte seg. I lavpermeable formasjoner må gassen utvinnes fra bergarten direkte, og det er derfor nødvendig å stimulere reservoaret for å skape et grunnlag for gasstrømning [3]. 2.2 Skifergass Skifergass er en type naturgass som finnes i lavpermeable skiferformasjoner. Skiferen er dermed både reservoaret og kilden til gassen. Gassen er hovedsakelig tørrgass med svært få tyngre komponenter og en metanandel på hele 90% eller mer. Den frigjøres fra steinen på molekylnivå, og innholdet av tyngre komponenter er derfor lavt. Skifer er en sedimentær bergart som er dannet ved at sand, leire og grus har blitt avsatt på bunnen av et større vann eller i havet. Etter hvert som tykkelsen på sedimentlaget blir større, øker trykk og temperatur nede i massene. Slik blir sand, 2

7 Overflate i) Kovensjonell uassosiert gass iii) Metangass fra kullformasjon ii) Kovensjonell assosiert gass Bergartsdekke Sandstein iv) Gass fra sandstein v) Skiferformasjon Figur 1: Oversikt over ulike gassreservoarer. Modifisert utgave [4] leire og grus etter hvert forsteinet og omdannet til skifer. Omdanningen fra løst materiale til en fast bergart består i en sammensmelting av de ulike sedimentlagene, som gjør at bergarten er sterkt lagdelt. Skifer er vanligvis betraktet som ugjennomtrengelig, og kan danne en takbergart for et konvensjonelt gassreservoar. I noen skiferformasjoner har det, i løpet av avsettelsen av de finkornede sedimentene, vært en deponering av organisk avfall fra organismer som ble avsatt for flere hundre millioner år siden [5]. Det organiske materialet er et grunnlag for dannelse av naturgass i skiferformasjonen, og to masseprosent organisk innhold regnes som minimum for at skifergassen skal være lønnsom å hente ut. Den 3

8 naturlige lagdelingen eller oppsprekningen av skiferen er likevel ikke nok til at gassen kan strømme gjennom bergarten. For å produsere gass fra disse reservoarene på et kommersielt nivå må formasjonene sprekkes opp ved bruk av avansert teknologi i kombinasjon med horisontale brønner [3]. 2.3 Teknologi for utvinning av skifergass Utviklingen av ny teknologi bidro til den store økningen i amerikansk skifergassutvinnning. Denne nye teknologien baserer seg på hydraulisk oppsprekking av skiferen i kombinasjon med horisontale brønner. Horisontal boring i seg selv er ingen ny oppfinnelse. Den første horisontale oljebrønnen sto ferdig i 1929 i Texas [6]. Det er bruken av horisontal boring i skifergassutvinning som er relativt ny. En horisontal brønn bores først som en vertikal brønn til ønsket dybde, og fortsetter deretter ortogonalt på den vertikale brønnen i inntil 4000 meter [7]. Når borehullet går på langs i skiferlaget blir en større overflate eksponert til frigjøring av gassen [8]. Horisontal boring tillater også å benytte samme boreflate for flere brønner, såkalt multiple-well pads. Slik kan flere brønner bores mer effektivt og utvinningen bli mer lønnsom, og miljøbelastningen kan reduseres [9, 10]. Boring av horisontale brønner krever avansert redskap, og skifergasselskaper trenger nye og bedre stålprodukter til boring. Med horisontal boring blir det betydelig økt dreiemoment og kompresjon på grunn av dybde og retningsendring på boreredskapet. Utstyret blir også utsatt for ekstreme trykk under sprekkeprosessen. Boreselskaper trenger ulike produkter for ulike brønner. Dypere brønner, høyere trykk og tynnere skiferformasjoner krever tykkere rør og sterkere koblinger [11]. 4

9 Hydraulisk oppsprekking i en horisontal brønn i et skiferlag illustreres i figur 2. Ved hydraulisk oppsprekking pumpes en væske inn i borehullet under høyt trykk, inntil 300 bar. Væsken inneholder et materiale, som for eksempel sand eller keramiske perler, slik at sprekkene forblir åpne etter sprekkeprosessen, og dermed øker permeabiliteten til skiferen [12]. I mange tilfeller tilsettes kjemikalier i væsken for å minimere viskositeten [13]. Det påvirkede arealet i skiferen kan maksimeres ved å øke antall sprekketrinn. Normalt brukes det i dag trinn [14]. Før væsken pumpes ned i brønnen perforeres den aktuelle delen av brønnen slik at sprekkene kan kontrolleres [15]. Figur 2a viser perforeringen før første sprekketrinn. For å kunne sprekke opp i flere trinn, må brønnen sementeres eller beskyttes på annen måte, slik at gassen kun siver opp gjennom borehullet [16]. I tillegg brukes det en plugg for å hindre gassen i å sive opp gjennom borehullet før alle sprekketrinnene er gjennomført [13]. Figur 2b illustrerer innpumping av væske i første oppsprekkingstrinn, mens figur 2c viser sprekkene som dannes som følge av væsken. Figur 2d illustrerer siste sprekkesekvens før alle pluggene blir boret ut og gassen kan begynne å sive opp gjennom borehullet. I noen tilfeller benyttes simultan oppsprekking, en videreutvikling av hydraulisk oppsprekking, hvor sprekkingen foregår parallelt i to eller flere brønner samtidig. Dette øker påvirkningen av sprekkeprosessen på de naturlige sprekkene og gassutvinningen økes [14]. Simultan oppsprekking kan med fordel benyttes i områder med flere brønner på samme boreflate [9]. Gassen som befinner seg i sprekkene i skiferen blir utvinnet først, mens den adsorberte gassen i det organiske materialet siver opp når trykket blir redusert. Et 5

10 (a) Første perforeringstrinn (b) Pumping av væske under høyt trykk (c) Første sprekketrinn gjennomført (d) Siste sprekketrinn Figur 2: Hydraulisk oppsprekking [13] godt oppsprukket skiferområde med mye modent organisk materiale vil under høyt trykk gi en relativt høy strømningsrate. Den initielle strømningsraten synker med så mye som 50 til 60 % etter brønnens første år i drift. Den påfølgende tiden vil produksjonen avhenge av diffusjonsmengden til de oppsprukkede områdene og de naturlige sprekkene. Skiferens naturlige permeabilitet har derfor betydelig påvirkning i forhold produksjonsrate [12]. Det foregår forskning på nye teknologier for å øke utvinningen og redusere miljøpåvirkningen. Et viktig utviklingsområde er økning av antall sprekketrinn, slik at kontaktflaten øker og produksjonsraten går opp. Det arbeides også for å stabilisere produksjonen ved å forbedre plassering, utvikling og levetiden til små sprekker og riss. I tillegg utvikles det metoder for behandling og gjenbruk av det benyttede vannet, samt bruk av saltvann for oppsprekking [14]. 6

11 2.4 Miljøpåvirkning Produksjon av skifergass kan påvirke miljøet på flere ulike måter. Hvor stor denne påvirkningen er, er foreløpig et omdiskutert tema. Den største bekymringen er knyttet til forurensing av drikkevannet i nærheten av brønnene [17]. Dette kan skje ved at metan fra skiferformasjonene lekker ut i grunnvannet. Det finnes rapporter om at drikkevann har så høyt metaninnhold at det tar fyr. Skifergassproduksjon fra Marcellus-formasjonen i Pennsylvania knyttes også til en eksplosjon i en drikkevannsbrønn i 2009 [18, 19]. Drikkevannet kan også bli forurenset av kjemikalier. Ulike kjemikalier tilsettes vannet som brukes i oppsprekkingsprosessene for å redusere friksjon, drepe bakterier og unngå oppbygging av scale. Selv om disse kjemikaliene utgjør mindre enn en prosent av fraktureringsvæskens volum, kan enkelte av dem fortsatt være giftige [18]. Selskapene som utfører hydraulisk oppsprekking hevder at sammensetningen av fraktureringsvæsken er bedriftshemmeligheter. Derfor er det ikke kjent hvilke kjemikalier som brukes og hvor stor konsentrasjon de har i fraktureringsvæsken. I USA har Environmental Protection Agency (EPA) nylig bedt selskaper som utfører oppsprekkingsprosessene om å overgi informasjon om hvilke kjemikalier som blir brukt [20]. ExxonMobil har ved en tidligere anledning vært positive til at serviceselskapene skal offentliggjøre denne informasjonen [21]. Den store bruken av vann ved oppsprekkingsprosessene kan også være uheldig. En enkelt brønn kan bruke fra 7-15 millioner liter vann. Per i dag anser man ikke at vannforbruket har stor påvirkning på akviferene [22]. Dette blir kartlagt i en pågående studie [23]. En rapport utarbeidet for det amerikanske 7

12 energidepartementet anslår at bruken av vann til skifergassproduksjon vil være opptill 0,8 % av det totale vannforbruket for ulike områder [3]. I enkelte områder har skifergassproduksjon stått for % av det totale forbruket [24]. Det er anslått at mellom 20 og 90 % av vannet som brukes i oppsprekkingprosessene ikke blir gjenvunnet, hvorav flere studier estimerer tallet til % [23, 17]. Vann som produseres med gassen kan også medføre problemer. Dette vannet kan inneholde kjemikalier brukt i oppsprekkingsprosessene, radioaktivt materiale, svovel, volatile organiske komponenter (VOC) og andre miljøfarlige stoffer [25]. Korrekt behandling av dette produserte vannet er viktig for å unngå utslipp. Lekkasjer fra rørledninger og dammer for oppsamling av farlig avfall kan føre til lokale miljøproblemer. Det er kjent at lekkasjer fra rørledninger som transporterer forurenset vann har ført til skade på lokalt dyreliv [19]. Skifergassproduksjon kan også gi utslipp til luft. Dette kan blant annet være utslipp av nitrogenoksider, VOC, metan og karbondioksid [26]. Volatile organiske komponenter som benzen kan være kreftfremkallende. Forbrenning av skifergass medfører utslipp av karbondioksid, men sammenlignet med kull og olje vil utslippene være lavere. 2.5 Ressurser i verden Nord-Amerika Skifergass har til nå hatt mest betydning i USA. De største områdene med skifergassproduksjon i USA er i Haynesville, Marcellus, Woodford, Fayetteville og Barnett. Det er estimert at disse områdene til sammen inneholder 610 trillioner 8

13 kubikkfot (Tcf) teknisk utvinnbare ressurser av gass [3]. Figur 3: Oversikt over skiferformasjonene i USA [27] Figur 3 illustrerer hvor store disse områdene er og hvor de ligger. I forhold til konvensjonelle gassreservoarer kan skifergassreservoarer ha en enorm utstrekning. Marcellus-formasjonen har et estimert areal på km 2 som er større enn arealet til Storbritannia, og er estimert til å ha 262 Tcf i teknisk utvinnbare ressurser [3]. Figur 4 illustrerer rekkefølgen til ulike geologiske tidsaldre. Det er store variasjoner i de geologiske egenskapene til de ulike områdene, og dette påvirkes av geologisk alder. Fra figur 5 kan man se at alle de største skifergassområdene i USA, unntatt 9

14 Figur 4: Geologisk tidsskala [28] Haynesville, finnes i relativt gamle bergarter fra karbon- og devontiden. Det er bemerkelsesverdig at bergartene er så gamle i disse skifergassområdene, da bare 6 % av de kjente olje- og gassfeltene i verden er fra karbon- og devontiden [29]. Egenskaper som hvor mye organisk karbon som er tilstede, porøsitet og gassinnhold i et tonn skifer varierer mye mellom disse feltene [3]. Figur 5: Geologisk alder til de største skiferformasjonene i USA [3] 10

15 2.5.2 Europa De geologiske forholdene i Europa er godt kjent, og man vet hvor det finnes skifer. Usikkerheten knytter seg derfor til hvor mye gass det er i skiferformasjonene og hvor enkelt det er å produsere denne gassen [30]. Det eksisterer flere ulike estimat for hvor mye skifergass som finnes i Europa. Konsulentfirmaet IHS CERA anslo nylig ressursene til å være på 156 trillioner kubikkmeter (Tcm), mens IEA tidligere har anslått ressursene til å være 35 Tcm [31]. Det er spesielt tre store områder som antas å inneholde store mengder skifergass. Det eldste er av kambrium og ordovicium alder og ligger under både Danmark, Sverige og Polen. Det andre er av karbon alder, og går fra Cheshire-bassenget i Nordvest-England, over det Anglo-Nederlandske-bassenget via Nordvest-Tyskland til Sørvest-Polen. Det tredje er av undre jura alder, og er til stede både i Sør-England, Frankrike, Nederland, Nord-Tyskland og Sveits. Siden dette området er så ungt og grunt er det uvisst om sedimentene har vært begravd lenge nok til å inneholde gass [32]. Skifergasspotensialet undersøkes også i Østerrike, Romania, Tyrkia, Ungarn og Ukraina [30]. I tillegg til geologisk variasjon mellom ulike områder, kan det også være betydelig forskjeller innad en formasjon [30]. Alderen til de største skiferområdene i Europa varierer i større grad enn i USA, noe som vises i vedlegg A Andre steder i verden Kina har vist stor interesse for å utnytte potensielle skifergassressurser. Shell har inngått et samarbeid med PetroChina om å utforske skifergasspotensialet i 11

16 provinsen Sichuan i Sørvest-Kina. Nylig utlyste kinesiske myndigheter muligheten for kinesiske oljeselskaper til å by på utforskningsrettighetene til seks blokker i provinsene Guizhou, Shanxi, Anhui og Zheijang samt Chongqing. Kina sikter mot å ha 1 Tcm gassreserver fra skifergass innen 2020 [33]. India planlegger å utlyse utforskningsrettigheter i slutten av Tre sedimentære bassenger har blitt identifisert til å inneholde skifergass: Cambay (i Gujarat), Assam-Arakan (i Nordøst-India) og Gondwana (i Sentral-India) [34]. Sør-Afrika er interesserte i å finne ut hvor store skifergassressurser som finnes i landet. En gruppe bestående av det sør-afrikanske selskapet Sasol, Statoil og Chesapeake har fått tillatelse til å lete etter skifergass i Karoo-området sentralt i Sør-Afrika. Arbeidet utføres ved hjelp av eksisterende data og kjerneprøver [35, 36]. Shell studerer også data fra et større område i landet [36]. 12

17 3 Naturgassmarkedet 3.1 Forbruk av naturgass EIA forventer at naturgassforbruket i verden vil øke med 20 prosent fra 2010 til 2020 [37]. Figur 6 illustrerer hvordan EIA forventer at naturgassforbruket vil utvikle seg sammenlignet med det totale globale energiforbruket. For å nå forpliktelsene i tilknytning til klimaavtaler er man avhengige av mer miljøvennlig energiforbruk. Siden utviklingen innen fornybar energi tar tid, vil trolig konvertering fra kull og olje til naturgass være et viktig tiltak de neste årene. Sammenlignet med olje gir naturgass 30 % reduksjon i CO 2 -utslipp, 80 % reduksjon i NO x -utslipp, 100 % reduksjon i SO 2 -utslipp og 100 % reduksjon i utslipp av sot/partikler [38]. På bakgrunn av dette er det realistisk at naturgassforbruket vil øke, når det globale energiforbruket øker. 3.2 Skifergass og LNG I prosessanlegg blir rikgass behandlet og våte komponenter skilt ut. Tørrgass, som hovedsaklig består av metan, blir transportert til konsumentene via rørledninger [39]. Dersom transportdistansene er lange og/eller mengdene er begrensede benyttes andre distribusjonsmetoder [40]. Naturgass kan blant annet transporteres som LNG (naturgass gjort flytende ved nedkjøling). Volumet til LNG er omkring 600 ganger mindre enn volumet samme gassmengde ville ha i gassform ved atmosfærisk trykk, noe som er gunstig med tanke på transport [41]. Mindre kostbar transport må imidlertid veies opp mot høyere produksjonskostnader. 1 Fremstilt på bakgrunn av tall fra EIAs International Energy Outlook 2010 [37] 13

18 Figur 6: Globalt forbruk av energi og naturgass 1 EIA anslår at skifergass vil stå for 18 % av den totale amerikanske naturgassproduksjonen i Amerikanerne vil ikke behøve å importere LNG for å møte den langsiktige etterspørselen, slik det tidligere var ventet. Istedet kan LNG innta en balanserende rolle i markedet [12]. Spomer & Walker [12] presiserer at LNG og skifergass ikke er i konseptuell konkurranse med hverandre. Distribusjon av skifergass gjennom rør innebærer dyr og lite fleksibel transport. LNG er på sin side billigere og mer fleksibel å transportere. For LNG er foredlingen desto mer kostbar. Kostnaden ved å produsere skifergass er varierende, den avhenger av produksjonsstedets beliggenhet, reservoarets karakteristikk, tykkelse og organisk innhold. Dette gjør det vanskelig å kartlegge konsekvensene av skifergassproduksjon overfor LNG i detalj. Det er imidlertid klart at forventet LNG-import ikke vil nå det høye nivået som mange hadde predikert for noen år siden [12]. 14

19 Spomer & Walker [12] konkluderer med at den amerikanske naturgassprisen trolig vil bli bestemt av kostnadskurven for innenlands produksjon på lang sikt. LNG vil dermed ikke bestemme prisen på lang sikt, altså være en pristaker. På kort sikt vil derimot LNG påvirke naturgassprisene. LNG vil bli benyttet i større grad ved pristopper i naturgassprisen på grunn av fleksibiliteten tilknyttet bruk av LNG. Eksisterende infrastruktur for LNG i amerikansk industri innebærer en salgsopsjon for europeiske og asiatiske markeder [12]. Den globale etterspørselen etter LNG ser ut til å forbli sterk. Det er tidlig å vurdere følgene av skifergass på markeder andre steder i verden, da skifergassprosjektene i Europa er på et tidlig stadium [12]. Jarand Rystad i norske Rystad Energy mener imidlertid at norsk gasseksport ikke er truet av skifergassen, fordi gassen fra Nordsjøen er svært konkurransedyktig på pris. Han mener at norske investeringer i gassproduksjon bør økes. Videre sier han at norsk gass vil fortsette å være etterspurt, fordi produksjonen er svært fleksibel og Norge kan være svingprodusent ut fra sesong og dagsrytme i Europa. Florence Geny ved Oxford Institute of Energy bekrefter Rystads uttalelser og mener Norge bør se på skifergassrevolusjonen som en mulighet til å investere, ikke som en trussel [5]. 3.3 Påvirkningen av skifergass i naturgassmarkedet Det er først nå i de siste årene at skifergassproduksjonen har blitt virkelig lønnsom. Dette har ført til store endringer i amerikansk gassutvinning, og konsekvensene for gassmarkedet i USA kan diskuteres med utgangspunkt i gassprisens utvikling. Figur 7 illustrer utviklingen til den amerikanske naturgassprisen sammenlignet med oljeprisen de siste fem årene. Naturgassprisen er benevnt i dollar per tusen 15

20 kubikkfot, mens oljeprisen er korrigert med hensyn til energiinnhold. Et fat råolje innholder omtrent seks ganger så mye energi som tusen kubikkfot naturgass [42], og oljeprisen er derfor dividert på seks. I starten av perioden beveget naturgassprisen seg i takt med oljeprisen, men denne korrelasjonen har vært svakere de siste par årene. I løpet av siste halvdel av 2008 falt oljeprisen og naturgassprisen med over 50 prosent, på grunn av sviktende etterspørsel i finanskrisen. Etter dette steg oljeprisen til det dobbelte og stabiliserte seg på dette nivået. Naturgassprisen har på sin side kun steget litt og stabilisert seg på et lavere nivå. Per i dag er naturgassprisen lav både sammenlignet med oljeprisen og nivået den har ligget på de siste årene. EIAs prognose for det neste året, illustrert til høyre i figuren, tyder på at denne trenden vil fortsette Olje og Gasspriser Pris i dollar Jan, 2006 Apr Jul Okt Jan, 2007 Apr Jul Okt Jan, 2008 Apr Jul Okt Jan, 2009 Apr Jul Okt Jan, 2010 Apr Jul Okt Jan, 2011 Apr Jul Okt Gass Olje* Figur 7: Gasspris og ekvivalent pris på olje 2 Cowan og Phillips [43] forklarer de lave naturgassprisene som følge av en økning i 2 Naturgasspriser for Henry Hub Spot i dollar per tusen kubikkfot. Råoljepris for West Texas Intermediate Spot i dollar per fat, dividert på 6. Alle priser er hentet fra tabell 2 i Short-Term Energy Outlook utarbeidet av Energy Information Administration [37] 16

21 den amerikanske naturgassproduksjonen, samtidig som etterspørselen har vært lav i tiden etter finanskrisen. Denne produksjonsøkningen er primært et resultat av skifergassproduksjon. Skifergass er dermed en avgjørende faktor til det lave prisnivået, og økt olje/gass-spenn. Stor produksjon og relativt lav etterspørsel har bidratt til rekordstore lagre av naturgass. Dette kan forklare at det tok måneder fra oljeprisen hadde doblet seg, til naturgassprisen startet å stige. I dag er den amerikanske naturgassproduksjonen sterkt påvirket av ukonvensjonelle ressurser, spesielt skifergass. I en tid da konvensjonell produksjon av naturgass har blitt redusert, bidrar skifergassen til å øke den totale amerikanske produksjonen av naturgass [43]. Skifergass er omtalt som en game changer, og har bidratt til at prognosene for pris og produksjon av naturgass har endret seg drastisk de siste årene. Muligheten for gassproduksjon i flere land vil gjøre det vanskeligere å diktere gassprisen og markedet vil bli mer effisient. Energy Business Report [44] poengterer at skifergassproduksjonen vil svekke Russland og Gulflandenes innflytelse på gassprisen, fordi flere land kan bli selvforsynte med gass. Det amerikanske energidepartementet anslår at USA kan bli en netto eksportør av gass i løpet av 20 år, som konsekvens av en skifergassproduksjon tilvarende halvparten av den amerikanske etterspørselen [45]. Den økte tilgjengeligheten og et lavt prisnivå for naturgass sammenlignet med olje åpner flere nye dører. Mer av den amerikanske elektrisitetsproduksjonen kan bli basert på naturgass, det kan bli økt bruk av naturgass i energiintensiv industri, og et potensielt gjennombrudd for naturgass som drivstoff for busser og trailere. 17

22 4 Fremtidspotensialet for skifergassutvinning Kommersiell skifergassproduksjon er foreløpig hovedsaklig et amerikansk fenomen [43]. Canada har noen skifergassprosjekter på ulike stadier, mens utviklingen ikke har kommet like langt i andre deler av verden. Det er stor interesse rundt skifergass i Australia, Argentina, India, Kina og Europa [44], men det finnes svært lite detaljert informasjon om potensialene utenfor Nord-Amerika [46]. Oppstart av skifergassutvinning krever mye infrastruktur og ressurser [45], og dette fører til at primært mellomstore og store olje-gass selskaper er involvert [44]. Flere faktorer bestemmer om et skifergassfelt er kommersielt interessant, blant annet reservoardybde, skiferfeltets tykkelse, organisk innhold, skiferens porøsitet og silikatinnhold. I tillegg er tilgjenglighet, omgivelser og befolkningstetthet avgjørende [5]. I utvinning av skifergass må derfor teknologien tilpasses forholdene, og det tar tid å komme i gang med produksjonen. Når produksjonen stabiliseres, kan imidlertid brønnene produsere i mer enn 30 år [44]. 4.1 Utviklingen i USA Idag står skifergass for 20 prosent av den totale amerikanske gassproduksjonen, en økning fra 3 prosent i Anslaget for 2015 er 38 prosent [5]. I 2009 sto USA for nesten 70 prosent av den totale produksjonen av ukonvensjonell gass [44]. Prosessene og teknologien utviklet under utbygging av Barnett-området (den første utbyggingen i stor skala) var i større grad enn forventet overførbare til andre deler av landet. Dette var til tross for forskjeller i skifertypene og formasjonene ved de ulike områdene. 18

23 Det var mange forhold som tilsammen førte til den raske veksten i amerikansk skifergassutvinning. De tre største faktorene var utvikling av horisontal boring og hydraulisk oppsprekking, i tillegg til en betydelig økning i naturgasspriser tidlig på 2000-tallet [1]. Tre andre viktige aspekter var tilgangen på store landområder, godt samarbeid på tvers av statsgrenser og at mye av utvinningen skjer på samme sted som allerede eksisterende produksjonsområder for olje og gass [46]. 4.2 Europa Utviklingen av skifergassproduksjon i Europa er kun på kartleggingsstadiet og det er i dag ingen utvinning. Noen steder er det kommet i gang med lisensering av prosjekter, men svært få brønner er ennå boret [46]. Det er knyttet stor usikkerhet til de ulike geologiske forholdene. Undersøkelsene foregår idag hovedsaklig i Vestog Sentraleuropa. ConocoPhillips er klare til å utforske polske områder, Shell har kjøpt lisenser i Sverige, ExxonMobil er inne i Tyskland og Polen, mens det også er aktivitet i Frankrike [45]. De geologsike forholdene vil avgjøre hvor utvinning er aktuelt. Europa har i stor grad oppdelte geologiske enheter, det vil si områder fra mange forskjellige tidsepoker. Dermed er kreativ geologisk tankegang nødvendig for å få fram potensialet. Spesifikke geologiske modeller for europeiske sedimentære basseng må lages. Et realistisk estimat skifergasspotensialet i Europa krever grundig forståelse av de geologiske forholdene [46]. Det første europeiske forskningsinitiativet for skifergass, GASH, startet opp i Deres hovedmål er å kartlegge skifergassformasjoner i Europa. De overfører teknologi og bruker informasjon fra prosjekter i Nord-Amerika [47]. En digital 19

24 geologisk skiferdatabase, European Black Shale Database (EBSD) skal lages. EBSD skal i første omgang brukes til å samle informasjon om potensielle områder, og dermed legge grunnlag for å utforske spesielt interessante felt [48]. Mye av teknologien som har blitt brukt i Nord-Amerika kan sannsynligvis overføres til Europa. Det er likevel knyttet utfordringer til verdikjede, landtilgjenglighet, infrastruktur, mydighetenes reguleringer og miljørestriksjoner. Jarand Rystad er optimist når det gjelder skifergass i Europa og tror potensialet kan være stort. Han poengterer imidlertid at det er viktig å innse at forholdene i Europa ikke er like tilrettelagt som i Nord-Amerika og at det kan ta lang tid før produksjon kommer igang [5]. De store skifergassområdene i USA og Canada ligger stort sett i tynt befolkede områder [5]. I følge Florence Geny ligger de store skiferformasjonene i Storbritannia, Ungarn og Polen under tett bebyggede områder og det finnes ikke infrastruktur for å bore der nå. Etablerte produksjonssteder for konvensjonell olje og gass kan i liten grad bli brukt til skifergassutvinning i Europa. Man kan risikere at lokalbefolkningen i de tettere befolkede europeiske områdene protesterer mot å få store anleggsområder i nabolaget [5]. Transport av gassen er heller ikke uproblematisk. Lokalt har Europa et omfattende gasstransportsystem, mens det på tvers av kontinentet ikke er like bra [46]. Det er gunstig for europeisk skifergass at dens sentrale beliggenhet gjør at den har kort vei til de store markedene [5]. Den potensielle skifergassutviklingen i Europa har stor geopolitisk viktighet. Idag importerer Europa 31% av gassforsyningen fra Russland. Fremtidig skifergassproduksjon flere steder i Europa kan redusere denne avhengigheten og 20

25 således øke energisikkerheten [1]. Skifergassproduksjonen i Nord-Amerika har allerede hatt innvirkning på det europeiske gassmarkedet, gjennom redusert LNG-eksport over Atlanterhavet [5]. 4.3 Andre deler av verden Det er stort potensial for skifergassutvinning i Sør-Amerika, Afrika og Midtøsten. Halliburton er, som et eksempel, inne i både Sør-Amerika, Midtøsten og Afrika for å hjelpe selskaper med evaluering av potensialet, og lage utviklingsstrategier [49]. Utvinning forventes ikke å komme i gang i disse områdene før det kommende tiåret er omme. I Australia er imidlertid flere selskaper allerede i gang med prosjekter [10]. I Kina er det betydlige mengder av skifer og IEA har estimert gassreservene til 26 Tcm [50]. Deres ressurser er dermed tilnærmet lik Nord-Amerikas [51]. Flere kinesiske selskaper kjøper seg inn i amerikanske skifergassprosjekter. Kinas største statlige oljeselskap, CNPC, har signert avtaler med både kanadiske og amerikanske selskap for å få grundig forståelse av teknologien og dermed akselerere utviklingen i Kina. De har også inngått avtaler med utenlandske selskaper om utforskning av potensielle områder i Kina, men denne utviklingen hindres av at flere av Kinas statlige selskaper ønsker å holde disse ressursene for seg selv. Kinesiske myndigheter vil at årlig skifergassproduksjon skal nå milliarder kubikkmeter [50], tilsvarende halvparten av dagens gassforbruk [44]. En slik økning i tilgangen på naturgass vil redusere avhengigheten av olje og kull. Richard Newell, energiadministrator i det amerikanske energidepartementet, mener at skifergass vil stå for 25 % av Kinas energiproduksjon i 2030 [52]. Sentralstyrt økonomi kombinert 21

26 med det store potensialet kan fremskynde utviklingen [51]. I India er det funnet store forekomster av skifer i mange av landets regioner, men verken myndighetene eller bedrifter har begynt med utforskning eller estimering av mengde. Et statlig eid olje- og gasselskap, Oil and Natural Gas Corporation, skal starte et pilotprosjekt i 2011 [1]. Innen den tid vil de ha retningslinjene for skifergass i orden [53]. Teknologioveføring kan gjøres ved å inngå samarbeid med den amerikanske regjeringen [1]. En slik avtale vil bli et faktum når Obama besøker India i november Denne vil innebære både teknisk assistanse og salg av ressurser. Noen indiske selskaper investerte mye i nord-amerikanske prosjekter i 2010 og dette kan også hjelpe utviklingen i India [54]. 22

27 5 Hvor langt er utviklingen kommet i 2020? Det forventes at skifergassutvinningen i USA vil øke betraktelig de neste årene og fortsette å være ledende i den globale produksjonen. Potensialet for utvinning av skifergass andre steder i verden er imidlertid mer usikkert. Det er ikke gitt at suksessen i Nord-Amerika er direkte overførbar til andre regioner. De geologiske forholdene spiller en nøkkelrolle og er svært ulike i forskjellige deler av verden. I Europa finnes ressursene i bergarter av ulik alder, som gir nye utfordringer. Det er også stor usikkerhet omkring størrelsen på Europas ressurser og hvor mye av dette som er kommersielt interessant. Europeiske prosjekter befinner seg hovedsaklig i kartleggingsfasen med prøveboring og datainnsamling. George Mitchell, hovedpersonen bak forskning på hydraulisk oppsprekking, forventer at skifergassutvinning vil starte opp i Europa og Asia i løpet av de neste fem årene [55]. Florence Geny mener det er realistisk å anta produksjon i Europa i 2020 [56]. Kinesiske mydigheter har som mål at 8-12 prosent av Kinas naturgassproduksjon skal være skifergass innen 2020 [52]. Hvis disse uttalelsene viser seg å være riktige kan skifergass få betydning i Europa og Asia innen Det er imidlertid mange faktorer som kan bremse utviklingen. Teknologioverføringen fra USA vil i stor grad påvirke den globale utvinningen innen Den overordnede teknologien er trolig overførbar fra et sted til et annet, men på et mer detaljert nivå må den tilpasses forholdene. I følge Energy Business Resport [44] har blant annet Statoil vist interesse for å bruke erfaringer fra amerikansk skifergassproduksjon i europeiske prosjekter. I tillegg er GASH er viktig initiativ i Europa på dette området. CNPC har signert avtaler med amerikanske 23

28 selskaper for å dra nytte av teknologien som allerede er utviklet. I India vil en slik avtale bli signert under Obamas besøk i november Det er også sannsynlig at flere steder i verden vil få assistanse av USA til teknologiutvikling [57]. Politiske forhold kan ha stor betydning for hvor fort skifergassutvinning kommer i gang. I Kina vil sentralstyrt økonomi trolig fremskynde utviklingen, tatt i betraktning fremdriften til andre prosjekter i landet. I demokratiske land derimot, kan mye stoppes av lokal motstand. En økning i bruk av naturgass innebærer lavere utslipp av klimagasser sammenlignet med kull og olje, men tilgangen på fossile brensler kan bremse utviklingen av fornybar energi. Miljømessige hensyn er i hovedsak en begrensende faktor. Det er bekymring knyttet til forurensing av grunnvann og dermed drikkevann. I tillegg krever skifergassutvinning store mengder vann, noe som er en mangelvare mange steder i verden. I tillegg er kjemikaliene brukt i sprekkeprosessen svært skadelige for miljøet. Det må utvikles metoder for å hanskes med disse miljømessige utfordringene. Betydelig skifergassutvinning vil være negativt for dagens gasseksportører. Det er spesielt skrevet mye om skifergassens påvirkning på LNG-eksport. LNG og skifergass er ikke i konseptuell konkurranse med hverandre, men det er imidlertid fryktet at lønnsomheten ved utvinning av gassfelt i nordområdene reduseres fordi etterspørselen etter LNG blir lavere enn tidligere predikert. Det er ingen ubegrunnet frykt, men det er liten sannsynlighet for at LNG-eksporten synker i stor grad før Skifergassproduksjon vil kunne medføre at mange av dagens store importører av gass blir selvforsynte og dermed mindre avhengig av dagens store gasseksportører. 24

29 USA er for eksempel estimert å bli en netto gasseksportør innen Når maktbalansen i markedet blir endret på denne måten, vil det være vanskeligere å diktere gassprisen. Styresmaktene i landene som idag er avhengige av import vil dermed ha stor interesse av å komme i gang med utvinning av skifergass. Dette er en pådriver for økt global skifergassutvinning frem mot Videre indikerer økende naturgassforbruk i verden at etterspørselen etter skifergass være tilstede. 25

30 6 Konkluderende bemerkninger USA vil fortsette å være ledende i utviklingen flere år frem i tid. Skifergassproduksjon vil antakelig starte noen steder i Europa innen 2020, men vil være i startfasen av hva potensialet tillater. I Asia vil produksjonen trolig komme i gang noe raskere enn i Europa, og er forventet å oppnå betydelig produksjon innen Til tross for økt skifergassutvinning, vil naturgassmarkedet domineres av konvensjonelle ressurser mange tiår frem i tid. Det antas imidlertid at skifergass vil spille en viktig rolle i fremtidens naturgassmarked. 26

31 Referanser [1] Bhamy V. Shenoy. Shale gas: A game changer that India should turn to. Hentet fra: publisert jan [2] Alexandre Rojey og Claude Jaffret. Natural Gas : production, processing, transport. Editions Technip, [3] Ground Water Protection Council and ALL Consulting. A primer on shale gas. Technical report, U.S. Department of Energy, april [4] Ole Nielsen. Shale gas in europe, incl. denmark. Hentet fra: publisert aug [5] Hilde Harbo. Gassrevolusjon på vei til europa. Hentet fra: publisert feb [6] Energy Information Administration. Drilling sideways - a review of horizontal well technology and its domestic application. Technical report, Office of Oil and Gas. US Department of Energy., [7] Shale gas. Hentet fra: publisert [8] Anders J. Steensen og Ole K. Helgesen. Skifergass blir redningen. Hentet fra: publisert feb [9] Gary W. Schein og Stephanie Weiss. Simultaneous fracturing takes off. Hentet fra: publisert mars

32 [10] Thomas Evald Osnes og Øystein Klokk. Gas markets. Forelesning TPG4140 Naturgass. Hentet fra: jsg/undervisning/naturgass/ lysark/lysarkklokk2010.pdf, publisert okt [11] Eric Lidji. Shale report: Out of sight, but not out of mind. Hentet fra: publisert juli [12] Betsy Spomer og Andrew Walker. US role evolves and raises question: Is shale gas an LNG game changer? LNG journal, Juni [13] Redriver Securities. Using shale hydraulic fracturing effectively. Hentet fra: publisert [14] Guntis Moritis. Shale gas technology. Hentet fra: publisert sept [15] Will Brackett. A history and overview of the Barnett shale. Hentet fra: rview%20of%20the%20barnett%20shale.pdf, publisert okt [16] George E. King. Thirty years of gas shale fracturing: What have we learned? SPE Annual Technical Conference and Exhibition, September 2010, Florence, Italy. SPE [17] Marc Levy and Mary Esch. EPA takes new look at gas drilling, water issues. Hentet fra: fracking_n.htm, publisert juli

33 [18] Ben Casselman and Russell Gold. Drilling tactic unleashes a trove of natural gas, and a backlash. Hentet fra: html, publisert jan [19] Laura Legere. Nearly a year after a water well explosion, Dimock Twp. residents thirst for gas-well fix. Hentet fra: /nearly-a-year-after-a-water-well-explosion-dimock-twp-residents-thirst-for-gaswell-fix , publisert okt [20] Andrew Restuccia. EPA requests information on hydraulic fracturing chemicals. Hentet fra: publisert sept [21] Katie Burford. ExxonMobil favors fracing disclosure. Hentet fra: ors_fracing_disclosure/, publisert apr [22] Chip Groat. Groundwater and unconventional natural gas development: Lessons from the Barnett and Haynesville shales. Technical report, Jackson school of Geosciences. The University of Texas at Austin, [23] EPA fracking study will look at water use. Hentet fra: inferno.com/health-concerns/epa-fracking-study-will-look-at-wateruse/, publisert sept [24] Marc Airhart. A super sized thirst. Technical report, Jackson School of Geosciences. The University of Texas at Austin, [25] Wilma Subra. Contamination of water resources by hydraulic fracturing operations in marcellus shale. Hentet fra: 29

34 /produced-waters/contamination-of-water-resources-by-hydraulic-fracturingoperations-in-marcellus-shale.html, publisert [26] Joel Kirkland. Fears of pervasive air pollution stir up politics in Texas shale gas country. Hentet fra: climatewire-fears-of-pervasive-air-pollution-stir-up-pol html?page wanted=print, publisert aug [27] Energy Information Administration. Shale gas plays. Lower 48 states. Hentet fra: publisert mars [28] Subcommission for Stratigraphic Information. Stratigraphic charts. Hentet fra: publisert sept [29] Basic Petroleum Geology and Log Analysis. Halliburton, [30] Gas Strategies. Shale gas in europe: A revolution in the making? Hentet fra: publisert mars [31] Einar Stamnes. Enorme skifergassressurser i europa. Hentet fra: publisert okt [32] Ken Chew. The shale frenzy comes to europe. Hentet fra: publisert mars [33] China to offer shale-gas block to domestic companies. Hentet fra: publisert okt

35 [34] India to offer shale gas blocks by end of Hentet fra: gas/india-to-offer-shale-gas-blocks-by-end-of-2011/articleshow/ cms, publiser okt [35] Sasol leads Karoo shale gas mission. Hentet fra: /business/trends/newbusiness/sasol htm, publisert juli [36] Caril Lourens. South Africa targets shale gas to reduce oil imports. Hentet fra: publisert sept [37] EIA. International energy outlook Highlights. Hentet fra: publisert mai [38] H.E. Arnøy og L.A. Marhaug. Natural gas norway, state of affairs. Forelesningsnotater i TPG4140 Naturgass ved NTNU. Hentet fra: jsg/undervisning/naturgass/lysark/lysarkarnoy Marhaug2010.pdf, [39] Statoil. Prosessering og transport. Hentet fra: /ouroperations/gas/pages/transport.aspx, publisert aug [40] E. K. Dale. Design of gas transport systems. Forelesningsnotater i TPG4140 Naturgass ved NTNU. Hentet fra: jsg/undervisning /naturgass/lysark/lysarkdale2010.pdf, [41] J. Pettersen. LNG fundamental principles. Forelesningsnotater i TPG4140 Naturgass ved NTNU. Hentet fra: jsg/undervisning /naturgass/lysark/lysarkpettersen2010a.pdf,

36 [42] J.Hamilton. Natural gas and oil prices. Hentet fra: publisert juli [43] D. Cowan and J. Phillips. North American natural gas - heating season and winter update. Hentet fra: /shocou-eng.php, publisert des [44] Shale gas technology. Quarterly report on European gas markets Q Technical report, Den Europeiske Kommisjon, [45] D. Fortson. Shale gas blast open world energy market. Hentet fra: _resources/article ece, publisert nov [46] Kate Mackenzie. Shale gas in Europe and China: how promising is it? Hentet fra: publisert mars [47] GASH. Gas shales in Europe. Hentet fra: [48] B Horsfield, H.-M. Schulz, A. C. Aplin, H. Doornenbal, I. Moretti, F. Lorant, F. Maio, and R. Thomas. Shale gas research: the way forward for Europe. Oilfield Technology, 3(2):14 18, [49] Halliburton. Global shale gas. Hentet fra: /default.aspx?navid=1613&pageid=3892, publisert [50] David Winning. China considers shale gas potential. Hentet fra: html, publisert juni [51] China, LNG and shale gas. Hentet fra: 32

37 _air/2010/07/china-lng-and-shale-gas.html, publisert juli [52] Ben Farey. China may emulate US quiet revolution in shale gas output. Hentet fra: publisert mars [53] Eric Yep. India to launch shale gas exploration by end of 2011-official. Hentet fra: publisert aug [54] India and US to sign shale gas deal during obama visit. Hentet fra: publisert okt [55] Eric Lidji. Shale report: pioneer sees bright future for technology. Hentet fra: publisert juni [56] Shale gas means flat prices till Hentet fra: /shale-gas-means-flat-prices-till-2020/, publisert sept [57] Danny Bradbury. US offers international help with shale gas extraction. Hentet fra: /offers-international-help-shale, publisert aug

38 A Alderen til skiferformasjoner i Europa Figur 8: Geologisk alder til de største skiferformasjonene i Europa [3] V-34