독성 폐수가 미국 최대 유전을 압력솥으로 바꿔놓았다

[이매진]

독성 폐수가 미국 최대 유전을 압력솥으로 바꿔놓았다

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Toxic Wastewater Turns US Largest Oil Field Into a Pressure Cooker

시추업체들이 폐수를 주입하면서 퍼미안 분지 전역에 심각한 문제가 발생하고 있습니다.

퍼미안 분지 압력솥

미국 최대 유전이 압력솥으로 변하고 있다는 점에 유의하시기 바랍니다.

텍사스 서부와 뉴멕시코의 퍼미안 분지에서 석유 및 가스를 생산하는 업체들은 미국 원유 생산량의 약 절반을 추출합니다. 이들은 또한 막대한 양의 유독성 염수를 생산하는데, 이를 다시 땅속으로 주입하고 있습니다. 현재 이러한 유체를 저장하는 일부 저류층이 넘쳐흐르고 있는데도 생산 업체들은 계속해서 더 많은 유체를 주입하고 있습니다.

엄청난 혼란을 야기하고 있습니다.

이 지역 전반에 걸쳐 압력이 축적되면서 폐수가 오래된 유정에서 분출되어 수백만 달러의 정화 비용이 드는 간헐천 현상이 발생하고 있습니다. 기업들은 시추 위험으로 인해 운영 비용이 증가하는 문제에 직면해 있으며, 마리네이드가 석유 및 가스 매장지로 스며들고 있다고 불만을 토로하고 있습니다. 석유 및 가스 산업에 우호적인 지역 사회는 마리네이드 주입에 대한 우려가 커지고 있습니다.

텍사스주 리브스 카운티 지하수 보존 지구의 총괄 관리자인 그렉 페린은 "이것은 제가 밤잠을 설치게 하는 여러 가지 문제 중 하나입니다."라고 말했습니다. 이 지역에서는 기업들이 엄청난 양의 폐수를 지하수에 주입하고 있습니다.

페름기 지층의 상당 부분이 지질학적 이상 현상 직전에 있는 것으로 보입니다. 월스트리트 저널이 텍사스 오스틴 대학교 경제지질국 연구진의 데이터를 분석한 결과, 분지의 주요 지역에 있는 주입 저류층의 압력이 평방인치당 피트당 최대 0.7파운드에 달하는 것으로 나타났습니다.

텍사스 주 규제 당국은 업계 설명회에서 압력이 평방인치당 피트당 0.5파운드를 초과할 경우, 액체가 통로를 찾으면 지표면으로 흘러나와 지하 식수원을 오염시킬 위험이 있다고 밝혔습니다.

의도치 않은 결과:
퍼미안 분지의 가장 생산성이 높은 지역인 델라웨어 지역에서는 시추 작업자들이 석유 1배럴당 평균 5~6배럴의 물을 배출합니다.

수년간 그들은 썩은 액체를 땅속 깊이 퍼 올렸고, 이로 인해 수백 건의 지진이 발생했는데, 일부는 규모 5를 넘었습니다. 인구 밀도가 낮은 페름기 지대에서는 큰 피해가 없었지만, 댈러스, 엘파소, 샌안토니오까지 진동이 느껴졌고, 샌안토니오에서는 역사적인 건물이 손상되기도 했습니다.

2021년, 텍사스 주 석유 및 가스 산업을 감독하는 기관인 텍사스 철도 위원회는 심층 폐수 처리에 대한 규제를 강화하기 시작했습니다. 이에 기업들은 얕은 저류층으로 방향을 전환했고, 현재 퍼미안 분지에 매년 주입하는 수십억 배럴의 물 중 약 4분의 3을 얕은 저류층에 처리하고 있습니다. 이러한 변화는 지진 활동을 상당 부분 진정시켰지만, 의도치 않은 결과를 초래했습니다.

2022년, 텍사스주 크레인 카운티의 터브스 코너 인근에 있는 버려진 유정에서 30미터 높이의 해수 기둥이 솟구쳐 올랐습니다. 유정 소유주였던 셰브론은 유정을 폐쇄했습니다. 그러나 약 2년 후, 같은 지역의 다른 유정에서 물이 새어 나오기 시작했는데, 과학자들은 이는 간헐천을 막았던 것이 지하 압력을 다시 높여 새로운 분출을 촉발했을 가능성을 시사한다고 말했습니다.

철도위원회는 그 누출을 막는 데 약 53일과 250만 달러가 소요되었다. 결국, 위원회는 압력 증가의 원인일 가능성이 높다고 판단한 주입정을 조용히 폐쇄했다.

월스트리트저널이 정보공개 청구를 통해 입수한 자료에 따르면, 경제지질국 연구원들은 지난해 철도위원회에 제출한 비공식 예비 프로젝트 제안서에서 무분별한 폐수 주입에 대해 비판적인 시각을 드러냈습니다. 연구원들은 운영자들이 폐수가 지하로 어떻게 이동할지, 또는 저수지 압력에 어떤 영향을 미칠지에 대해 거의 고려하지 않고 폐수를 주입했다고 지적했습니다.

퍼미안 분지의 토지 소유주들은 버려진 우물이 다시 작동하는 문제에 점점 더 많이 직면하고 있습니다. 지난 5월, 페코스 카운티에 있는 로라 브릭스의 땅에서 우물이 소화전처럼 염수를 뿜어내기 시작했습니다. 그녀는 철도 위원회가 우물을 막는 데 약 4개월이 걸렸고, 비용은 약 35만 달러였다고 말했습니다. 

"당신은 고장 나고 썩은 물건들을 가지고 일하고 있는 거예요."라고 그녀가 말했다. 

일부 목장주들은 폐수가 지하수원을 오염시켜 목장 운영에 지장을 줄까 봐 우려하고 있습니다.

"만약 우리가 가축용수를 끌어다 쓰는 지역에서 물이 새어 나온다면, 하룻밤 사이에 사업이 망할 수도 있습니다."라고 페코스에 있는 가축 사료 판매점인 리브스 카운티 피드 앤 서플라이의 소유주이자 목장주인 브래드 골슨이 말했다.

텍사스 남부, 노스다코타, 애팔래치아 지역의 석유 및 가스전에서도 염수가 생산되지만, 그 양은 퍼미안 분지보다 훨씬 적습니다. 이 분지가 성숙해짐에 따라 유정에서는 점점 더 많은 양의 물이 생산됩니다.

업계는 액체를 더 빨리 증발시키고 염분을 제거하여 유전 지대 밖에서 재사용할 수 있도록 하는 기술을 시험하고 있습니다. 기업들은 정화된 물을 강으로 방류하는 계획을 수립하고 있습니다. 텍사스 주 의원들은 이러한 해결책을 발전시키는 데 도움이 되는 법안을 통과시켰습니다. 

하지만 연구원들은 이러한 대안들이 단기적인 주입 필요성을 완화시키지는 못할 것이라고 말했습니다. 미국 경제지질국 연구원인 케이티 스마이는 퍼미안 분지에는 폐수 주입이 안전하게 이루어질 수 있는 지역이 있으며, 업계는 이러한 지역을 정확히 파악하기 위한 연구에 더 많은 노력을 기울여야 한다고 강조했습니다. 

"지진 때문에 심부 주입을 안 된다고 하고, 지표면 흐름 때문에 얕은 주입도 안 된다고 하면서, 주입이 안전하게 진행되고 있는 지역의 과학적 근거를 고려하지 않는다면, 그 다음에는 어떻게 해야 할까요?"라고 그녀는 말했다.

퍼미안 분지 문제 AI 개요

1. 과도한 폐수 및 "압력솥"과 같은 환경 

퍼미안 분지에서는 석유 1배럴을 추출할 때마다 독성이 있고 염분이 많은 "생산수"가 3~5배럴 발생합니다. 

• 지하 과압 발생:  이러한 폐기물을 처리하기 위해 운영업체는 이를 심층 저류층에 주입합니다. 2024~2025년에 이로 인해 "저류층 압력이 광범위하게 증가"하여 전문가들이 "압력솥" 효과라고 부르는 현상이 발생했습니다.
• 유정 폭발: 고압으로 인해 폐수가 오래되거나 제대로 막히지 않은 유정을 통해 분출되면서 거대한 "독성 간헐천"이 발생합니다. 주목할 만한 사건으로는  2022년 1월  크레인 카운티  에서 발생한 30미터 높이의 해수 간헐천  과  2024년 말과 2025년 초 텍사스주 토야 인근에서 발생한 또 다른 간헐천이 있습니다.
• 지반 변형:  2024년 과학 연구에 따르면 폐수 주입으로 인해 일부 지역에서 지반이 최대 40cm(16인치)까지 솟아오르거나 "융기"한 후 파열되는 것으로 나타났습니다. 
• 2. 유발 지진 활동 (지진)
• 폐수 주입은 지진 활동 급증과 직접적인 연관이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 
• 빈도:  규모 3.0 이상의 지진 발생 빈도는 2017년 이후 크게 증가하여 일부 지역에서는 월평균 50건에 육박하는 최고치를 기록했습니다.
• 영향:  2024년 중반에 규모 5.1의 지진이 발생했습니다. 이러한 지진으로 인해 천연가스 파이프라인이 파열되어 폭발과 화재가 발생할 수 있습니다. 
• 3. 방치된 유정 및 오염 
• 이 분지에는 폐쇄되거나 버려진 유정이 10만 개가 넘습니다. 
• 메탄 누출:  이 유정들은 강력한 온실가스인 메탄을 대기 중으로 자주 누출시킵니다.
• 상수도 공급 위험: 부식된 우물관으로 인해 유독성 염수가 페코스 충적층  과 같은 얕은 담수 대수층으로 스며들 수 있으며,  이 대수층은 이 지역 상수도의 55%를 공급합니다.
• 싱크홀:  폐쇄된 유정, 특히 인근 주입 시설의 영향을 받는 유정은 거대한 싱크홀을 발생시킬 수 있습니다. 텍사스주는 이러한 위험 때문에 고속도로(예: FM 1053)를 재정비하는 데 수백만 달러를 지출했습니다. 
• 4. 경제적 및 규제적 장애물
• 비용 상승:  유전이 노후화됨에 따라 "물 대 기름 비율"이 높아져 생산 비용이 증가합니다. 이러한 물 관리 문제는 2025년에서 2030년 사이에 퍼미안 분지 생산 업체들이 직면할 가장 중요한 과제가 될 것으로 예상됩니다.
• 새로운 규제:  2025년부터  텍사스 철도위원회(RRC)는  물 주입 압력에 대한 더욱 엄격한 제한을 시행하고 유정 건전성 평가에 필요한 반경을 확대했습니다.
• 인프라 부족:  기존 파이프라인은 막대한 양의 가스와 물을 처리하는 데 어려움을 겪고 있어 일부 기업은 일시적으로 자원을 해당 분지에서 다른 곳으로 재배치해야 했습니다.