Vadose Zone Gas Migration and Surface Effluxes after a Controlled Natural Gas Release into an Unconfined Shallow Aquifer
Notice bibliographique
Résumé
Core Ideas Subsurface gas migration results in localized surficial CH 4 releases. Surficial CH 4 emissions show pronounced temporal variations. Methane concentrations in soil gas exceed lower explosive limits at low leakage rates. Increasing CO 2 effluxes and stable C isotope signatures indicate vadose zone CH 4 oxidation. Instantaneous surficial effluxes do not indicate the magnitude of subsurface gas leakage rates. Shale gas development has led to concerns regarding fugitive CH 4 migration in the subsurface and emissions to the atmosphere. However, few studies have characterized CH 4 migration mechanisms and fate related to fugitive gas releases from oil or gas wells. This paper presents results from vadose zone gas and surface efflux monitoring during a natural gas release experiment at Canadian Forces Base Borden, Alliston, Ontario, Canada. Over 72 d, 51 m 3 of natural gas (>93% CH 4 ) was injected into a shallow, unconfined sand aquifer at depths of 4.5 and 9 m. Methane and CO 2 effluxes in combination with soil gas concentrations and stable C isotopic signatures were used to quantify the spatiotemporal migration and fate of injected gas. Preferential gas migration pathways led to vadose zone hot spots, with CH 4 concentrations exceeding the lower explosive limit (5% v/v). From these hot spots, episodic surface CH 4 effluxes (temporally exceeding 2500 μmol m −2 s −1 [3465 g m −2 d −1 ]) occurred during active injection. Higher injection rates led to increased average CH 4 effluxes and greater lateral migration, as evidenced by a growing emission area approaching 25 m 2 for the highest injection rate. Reactive transport modeling showed that high CH 4 fluxes resulted in advection‐dominated migration and limited CH 4 oxidation, whereas lower CH 4 effluxes were diffusion dominated with substantial CH 4 oxidation. These results and our interpretations allowed us to develop a conceptual model of fugitive CH 4 migration from the vadose zone to the ground surface.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».