Continual long-term monitoring of methane in wells above the Utica Shale using total dissolved gas pressure probes
Continual long-term monitoring of methane in wells above the Utica Shale using total dissolved gas pressure probes
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- dc.contributor.author
- Roy, James W.
- Bordeleau, Geneviève
- Rivard, Christine
- Ryan, M. Cathryn
- Malet, Xavier
- Brown, Susan J.
- Tremblay, Vincent
- dc.date.accepted
- 2022-01-09
- dc.date.accessioned
- 2026-02-17T15:39:22Z
- dc.date.available
- 2026-02-17T15:39:22Z
- dc.date.issued
- 2022-02-21
- dc.date.submitted
- 2021-07-07
- dc.description.abstract - en
- Monitoring of dissolved methane concentrations in groundwater is required to identify impacts from oil and gas development and to understand temporal variability under background conditions. Currently, long-term (i.e., multiyear) monitoring is performed via periodic groundwater sampling; hence, the data are temporally limited and can suffer from degassing losses in-well and at surface for groundwater with high dissolved gas concentrations. The application of total dissolved gas pressure (PTDG) probes for long-term monitoring of methane-rich groundwater was investigated for >2 years in three monitoring wells in a low-permeability bedrock aquifer above the Utica Shale, Canada. The advantage of these probes is that they allow for continual in situ monitoring. A hydraulic packer was installed in each well, below which PTDG and water pressure were measured every 15 or 30 min. The major dissolved gas species composition, required to calculate methane concentrations from PTDG, was determined from groundwater samples collected approximately bimonthly. Methane was the dominant gas in each well (~80–97%), with relatively consistent composition over time, indicating PTDG provided a reasonable proxy for methane concentrations. All three wells had high PTDG (reaching 53.0 m H2O), with PTDG-derived methane concentrations (34–156 mg/L) much higher (3–12 times) and relatively more stable than determined by conventional groundwater analysis. PTDG monitoring also revealed substantial short-term changes during pumping and between sampling events (up to 4 m H2O), possibly associated with background variability. Limitations and technical remedies are discussed. This study demonstrates that PTDG probes can be a valuable tool for monitoring methane-rich groundwater.
- dc.description.abstract-fosrctranslation - fr
- La surveillance des concentrations de méthane dissous dans les eaux souterraines est nécessaire pour identifier les impacts de l’exploitation du pétrole et du gaz et pour comprendre la variabilité dans le temps dans des conditions normales. Actuellement, une surveillance de long terme (pluriannuelle) est réalisée grâce à un échantillonnage périodique des eaux souterraines; de ce fait, les données sont limitées dans le temps et peuvent pâtir des pertes par dégazage dans le puits et à la surface du sol pour des eaux souterraines avec de fortes concentrations en gaz dissous. L’application des sondes de pression de gaz dissous total (PGDT) à une surveillance de long terme des eaux souterraines riches en méthane a été étudiée pendant plus de 2 ans dans trois puits de contrôle dans un aquifère de substratum rocheux de faible perméabilité au-dessus des Schistes d’Utica, Canada. L’avantage de ces sondes est qu’elles permettent la surveillance in situ en continu. Un packer hydraulique a été mis en place dans chaque puits, en-dessous duquel la PGDT et la pression de l’eau ont été mesurées toutes les 15 ou 30 minutes. La composition des principales espèces de gaz dissous, requise pour le calcul des concentrations de méthane à partir de la PGDT, a été déterminée d’après des échantillons d’eaux souterraines collectés deux fois par mois environ. Le méthane était le gaz dominant dans chaque puits (~80–97%), avec une composition relativement constante dans le temps, ce qui indique que la PGDT fournissait une approximation acceptable des concentrations en méthane. Les trois puits ont tous une PGDT élevée (atteignant 53.0 m de H2O), avec des concentrations en méthane dérivées de la PGDT (34–156 mg/L) beaucoup plus élevées (3–12 fois) et relativement plus stables que celles déterminées par une analyse conventionnelle des eaux souterraines. Le contrôle de la PGDT a révélé aussi des changements de court terme substantiels au cours d’un pompage et entre les séquences d’échantillonnage (jusqu’à 4 m de H2O), possiblement associés à une variabilité des conditions environnantes. Les limites et les remèdes techniques sont discutés. Cette étude démontre que les sondes de PGDT peuvent être un outil précieux pour la surveillance des eaux souterraines riches en méthane.
- dc.identifier.doi
- https://doi.org/10.1007/s10040-022-02452-1
- dc.identifier.issn
- 1431-2174
- 1435-0157
- dc.identifier.uri
- https://open-science.canada.ca/handle/123456789/4242
- dc.language.iso
- en
- dc.publisher - en
- Springer Nature
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- Springer Nature
- dc.rights - en
- Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
- dc.rights - fr
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- Gold
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- https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- dc.rights.uri - fr
- https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.fr
- dc.subject - en
- Environmental management
- Hydrogeology
- Groundwater
- dc.subject - fr
- Gestion de l'environnement
- Hydrogéologie
- Eau souterraine
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- dc.subject.fr - fr
- Gestion de l'environnement
- Hydrogéologie
- Eau souterraine
- dc.title - en
- Continual long-term monitoring of methane in wells above the Utica Shale using total dissolved gas pressure probes
- dc.title.alternative - fr
- Surveillance continue sur le long-terme du méthane dans des puits, au-dessus des Schistes d’Utica au Canada, à l’aide de sondes de pression du gaz dissous total
- dc.type - en
- Article
- dc.type - fr
- Article
- local.article.journaltitle - en
- Hydrogeology Journal
- local.article.journalvolume
- 30
- local.pagination
- 1005–1019
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