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Hydraulic fracturing in unconventional gas reservoirs: risks in the geological system part 1

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Abstract

Hydraulic fracturing of unconventional gas reservoirs rapidly developed especially in the USA to an industrial scale during the last decade. Potential adverse effects such as the deterioration of the quality of exploitable groundwater resources, areal footprints, or even the climate impact were not assessed. Because hydraulic fracturing has already been practised for a long time also in conventional reservoirs, the expansion into the unconventional domain was considered to be just a minor but not a technological step, with potential environmental risks. Thus, safety and environmental protection regulations were not critically developed or refined. Consequently, virtually no baseline conditions were documented before on-site applications as proof of evidence for the net effect of environmental impacts. Not only growing concerns in the general public, but also in the administrations in Germany promoted the commissioning of several expert opinions, evaluating safety, potential risks, and footprints of the technology in focus. The first two publications of the workgroup “Risks in the Geological System” of the independent “Information and Dialogue process on hydraulic fracturing” (commissioned by ExxonMobil Production Deutschland GmbH) comprises the strategy and approaches to identify and assess the potential risks of groundwater contamination of the exploitable groundwater system in the context of hydraulic fracturing operations in the Münsterland cretaceous basin and the Lower Saxony Basin, Germany. While being specific with respect to local geology and the estimation of effective hydraulic parameters, generalized concepts for the contamination risk assessment were developed. The work focuses on barrier effectiveness of different units of the overburden with respect to the migration of fracking fluids and methane, and considers fault zones as potential fluid pathway structures.

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Acknowledgments

The authors would like to thank Christoph Ewen and Ruth Hammerbacher along with their teams for the conceptual development and organisation of the hydrofracking dialogue and information dissemination processes. The authors would also like to express their sincere thanks to Michael A. Celia, Avner Vengosh and David Yoxtheimer for reviewing the work of the group “Risks in the Geological System”. In addition, important improvements with respect to readability and clarity were achieved by the valuable comments made by the reviewers of this paper.

Author information

Author notes

  1. Torsten Lange

    Present address: , Bühlweg 10, 79868, Altglashütten, Germany

Authors and Affiliations

  1. Department Applied Geology, Geoscience Centre Göttingen, Georg-August-University Göttingen, Goldschmidtstraße 3, 37077, Göttingen, Germany

    Torsten Lange & Martin Sauter

  2. Steinbreite 14 a, 37085, Göttingen, Germany

    Karolin Brosig

  3. Kreuzbergring 9, 37075, Göttingen, Germany

    Wiebke Jahnke

  4. Heitfeld-Schetelig Consulting Geologists and Engineers GmbH, Preusweg 74, 52074, Aachen, Germany

    Michael Heitfeld & Kurt Schetelig

  5. Lehrstuhl für Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung, Pfaffenwaldring 61, 70569, Stuttgart, Germany

    Alexander Kissinger, Rainer Helmig, Anozie Ebigbo & Holger Class

Authors
  1. Torsten Lange
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  2. Martin Sauter
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  3. Michael Heitfeld
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  4. Kurt Schetelig
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  5. Karolin Brosig
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  6. Wiebke Jahnke
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  7. Alexander Kissinger
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  8. Rainer Helmig
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  9. Anozie Ebigbo
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  10. Holger Class
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Lange, T., Sauter, M., Heitfeld, M. et al. Hydraulic fracturing in unconventional gas reservoirs: risks in the geological system part 1. Environ Earth Sci 70, 3839–3853 (2013). https://doi.org/10.1007/s12665-013-2803-3

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