Characterization and implications of solids associated with hydraulic fracturing flowback and produced water from the Duvernay Formation, Alberta, Canada
Notice bibliographique
Résumé
Public concern is heightened around flowback and produced water (FPW) generated by the hydraulic fracturing process. FPW is a complex mix of organic and inorganic solutes derived from both the injected hydraulic fracturing fluid and interactions with the subsurface lithology. Few studies to date have systematically investigated the composition of FPW or its individual components. Here, we provide the first systematic characterization of the composition of the solids associated with FPW by analyzing samples from three wells drilled into the Duvernay Formation in Alberta, Canada. The FPW initially returned to the surface with high total dissolved solids (greater than 170 000 mg L-1) and enriched with Fe(ii), silica, sulfate, barium, and strontium. The solids form two distinct phases once the FPW reached the surface: (1) silica-enriched Fe(iii) oxyhydroxides, and (2) a barite-celestine solid solution. We hypothesize that the precipitation of the amorphous silica-enriched Fe(iii) oxyhydroxide is a two-step process, where first the silica precipitates as a function of the cooling of the FPW from elevated subsurface temperatures to ambient surface temperatures. Next, the silica acts as a template for the precipitation of Fe(iii) oxyhydroxide as the diffusion of oxygen into the subsurface causes oxidation of aqueous Fe(ii). The barite-celestine solid solution precipitates solely as a function of cooling. Elevated dissolved Fe concentrations in FPW and modeled saturation indices from five North American shale plays (Marcellus, Fayetteville, Barnett, Bakken, and Denver-Julesburg) indicate that solids similar to those found in Duvernay FPW, specifically Fe(iii) oxyhydroxides, barite and quartz, are likely to occur. With the solids known to carry a significant portion of FPW's toxicity and organic contaminant load, the development of new treatment technologies, such as the oxidation of the Fe(ii) in FPW, may increase FPW reuse and reduce the environmental risk posed by FPW.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,004 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».