Predictive assessment for the potential pollution of underground hydrosphere due to extraction of unconventional hydrocarbons (using remote sensing data)

  • Vadim Lyalko Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
  • Oleksandr Azimov Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
  • Yevgen Yakovlev Institute of Telecommunications and Global Information Space of NAS of Ukraine, Kiev, Ukraine
Keywords: unconventional hydrocarbons, shale gas, fracturing zones, upgoing migration, underground waters, technological pollutions, remote sensing data

Abstract

The article considers the relevance of the application of modern remote aerospace and hydrogeological methods in the problems of the ecological safety for the hydrosphere in Ukraine during unconventional hydrocarbons extraction, especially shale gas is considered. Case studies of pilot implementation of these methods are present for the Bilyaivska area adjacent to the Yuzivka licensed site within the Dnieper-Donets Depression as the biggest artesian basin within Ukraine. A number of the hydrogeological filtration parameters of multilayers' system (water aquifers, aquitard and aquiclude regional layers) enable to obtain the rough estimate of the temporal indices for the areal upward pollutant migration from the fracturing zone to the groundwater aquifers in the potential process of shale gas production (as an example the 400-Bilyaivska well). It is found that the possible variety of the rock double permeability in the complete rock continuum is responsible for the passage time of diffusive convective pollutant migration from the fracturing zone to the groundwater aquifers, and this time interval consists of 170 ÷70 years. Considering the balance ratio between the water volume for the dilution of pollutants to the safe concentrations and the volume of porous solutions, which is over the fracturing zone the conclusion is drawn that remains of technological solutions in the fracturing zone in some cases can continuously contaminate the underground water within the zones of slow and active water exchange.

References

Азімов О. Т. Оцінка ризику утворення гідравліко-фільтраційного зв'язку між геоструктурами у процесі видобування вуглеводнів з ущільнених колекторів на підставі комплексування аерокосмічних і гідрогеологічних даних / О. Т. Азімов, В. І. Лялько, Є. О. Яковлєв // Матеріали наук.практ. конф. “Питання пошуків, розвідки та екологічних аспектів видобування вуглеводнів з ущільнених колекторів, газосланцевих товщ та вуглевміщуючих пластів“ (м. Київ, 3–4 черв. 2015 р.). — К.: ТОВ “Полярон”, 2015. — С. 19–21.

Геологоекологічні дослідження (ГЕД50) Зміївсько-Балаклійської промислової зони Харківської області: Звіт по роботах 1993–2002 рр. / [відп. виконавець В. В. Яковлєв] / Харківська комплексна геологічна партія КП “Південукргеологія”. — Харків, 2002. – 96 с.

Климчук А. Б. Гипогенный спелеогенез, его гидрогеологическое значение и роль в эволюции карста / А. Б. Климчук. — Симферополь: ДИАЙПИ, 2013. — 180 с.

Климчук О. Б. Гіпогенний спелеогенез, його гідрогеологічне значення та роль у еволюції карсту: Автореф. дис. ... д-ра геол. наук: 04.00.06 "Гідрогеологія" / О. Б. Климчук/ ІГН НАН України. — К., 2013. — 46 с.

Кобранова В. Н. Петрофизика / В. Н. Кобранова. — М.: Недра, 1986. — 392 с.

Лялько В. І. Комплексування дистанційних і гідрогеологічних даних для оцінки ризику утворення гідравліко-фільтраційного зв'язку між геоструктурами у процесі видобутку сланцевого газу [Електронний ресурс] / В. І. Лялько, О. Т. Азімов, Є. О. Яковлєв // Український журнал дистанційного зондування Землі. — 2014. — No 2. — С. 38–40. — Режим доступу: http://www.ujrs.org.ua/ujrs/article/view/20/41. — Назва з екрану.

О перспективной оценке эксплуатационных запасов подземных вод по Днепровско-Донецкому артезианскому бассейну (в пределах УССР): Отчет о НИР / Мингео УССР, Киев. Геологоразвед. трест, рук. Л. С. Крыжановский, соисполнители Д. Р. Литвак [и др.]. — Киев, 1977. — 606 с.

Шестопалов В. М. Водообмен в гидрогеологических структурах Украины. Водообмен в гидрогеологических структурах и Чернобыльская катастрофа: в 2 кн. / В. М. Шестопалов, В. И. Лялько, А. Б. Ситников [и др.] / Отв. ред. В. М. Шестопалов. — Киев: ИГН НАН Украины, НИЦ РПИ НАН Украины, 2001. — 635 с.

Azimov O. [2016] Estimation of the areal upward hydrogeomigration and risks of underground water polluting in the process of unconventional hydrocarbons extraction [Електронний ресурс] / O. Azimov, Y. Dorofey, V. Lyalko, Y. Yakovlev // Archives / EAGE. — Режим доступу: http:// www.earthdoc.org/publication/publicationdetails/?publication=84611. — Назва з екрану.

Lyalko V. I. [2015] Estimation the upward migration of pollutions during the shale gas production subject to the results of space images decoding [Електронний ресурс] / V.I. Lyalko, O. T. Azimov, Ye. O. Yakovlev // Archives / EAGE. — Режим доступу: http://www.earthdoc.org/publication/publicationdetails/?publication=80217. — Назва з екрану.

Section
Earth observation data applications: Challenges and tasks