Napredek pri frackingu – nizkotehnološka, ​​visokotehnološka in podnebna tehnologija.

Konferenca o tehnologiji hidravličnega lomljenja (HFTC) je potekala v mestu The Woodlands v Teksasu od 1. do 3. februarja 2022. Zdi se, da je premora zaradi pandemije končno konec, dokler se ne pojavijo radikalne nove različice.

Premor ni ustavil inovacij, ki so bile vedno ključna sestavina naftne in plinske industrije. Tukaj je nekaj nedavnih poudarkov, od katerih so nekateri prišli iz HFTC.

Nizkotehnološki napredek.

Povečanje števila vrtin, ki naj bi bile dokončane leta 2022, in daljši horizontalni odseki vrtin napovedujejo skok v frakcijskem pesku. Toda trenutni rudniki peska, ki so danes pogosteje v bazenih, so v zadnjih nekaj letih trpeli zaradi znižanih cen in vzdrževanja in morda ne bodo mogli zapolniti potrebe.

Črpalke primanjkuje. Operaterji se držijo črpalk, ki potrebujejo popravilo ali nadgradnjo, ker so mesta za najem omejena v ponudbi.

Nekateri operaterji v permu vrtajo daljše vodoravne vrtine. Podatki kažejo, da so se stroški vrtanja in dokončanja vrtin v primerjavi z zadnjimi leti zmanjšali za 15-20 %, deloma zato, ker je vrtine mogoče vrtati hitreje. Eno podjetje je v samo 2 dneh izvrtalo 10 milj vodoravno.

Hitrejše vrtanje je prikazano s to primerjavo: na vrhuncu permskega vrtanja leta 2014 je 300 ploščadi v enem letu izvrtalo manj kot 20 milijonov bočnih čevljev. Lani, 2021, je manj kot 300 ploščadi izvrtalo 46 milijonov čevljev – izjemen rezultat.

Del razloga je vse pogostejša uporaba zasnove simultanega loma, kjer sta dve sosednji vrtini perforirani in lomljeni usklajeno – 70 % hitrejše dokončanje kot tradicionalna zasnova z zadrgo.

Proizvodnja olja na čevelj narašča z vodoravno dolžino od 1 milje do 2 milje. Medtem ko je večina vrtin v permu zdaj dolga vsaj 2 milji, nekateri upravljavci premikajo meje. Za enega operaterja je skoraj 20 % vrtin dolgih 3 milje in so zadovoljni z rezultati.

Toda nekateri poročajo o mešanih rezultatih za produktivnost na nogo. Medtem ko so nekatere daljše vrtine ostale enake, so nekatere vrtine padle za 10–20 % med dolžinami 2 milje in 3 milje. Dokončen rezultat še ni na voljo.

Stranska vrstica k temu je ogromna količina vode in peska, ki se uporabljata za lomljenje 3 milje vodoravne vrtine. Če številke, pridobljene iz tipične vrtine 2 milje v letu 2018, ekstrapoliramo na 3-miljsko vrtino, ugotovimo, da se skupna količina vode dvigne s 40 čevljev na 60 čevljev nad travnato površino nogometnega stadiona – in to sproža vprašanja o viru frac voda. Podobno razkritje se pojavlja pri skupnih količinah peska, ki se z 92 železniških kontejnerjev dvignejo na 138 kontejnerjev. In to je samo za en vodnjak

Visokotehnološki napredek.  

Na vrhu vrtine je močnejši poudarek na zbiranju več podatkov in diagnosticiranju podatkov za izboljšanje frackinga vodoravnih vrtin. 

Povezljivost bližnjega polja.

Seismos je razvil inovativno diagnostiko, ki lahko označi, kako dobra je povezava med vrtino in rezervoarjem, ki je ključna za pretok nafte v vodoravno vrtino.

Zvočni impulz se uporablja za merjenje upora pretoka v območju blizu vrtine vrtine, ki je bila razbita. Meritev se imenuje NFCI, za indeks povezljivosti bližnjega polja, in jo je mogoče izmeriti vzdolž vodoravne vrtine. Pokazalo se je, da je NFCI v korelaciji s proizvodnjo nafte v vsaki fazi loma.

Študije so pokazale, da je NFCI odvisen od:

· Geologija rezervoarja – krhke kamnine dajejo večje število NFCI kot duktilne kamnine.

· Bližina drugih vrtin, ki lahko povzročijo napetosti, zaradi katerih se število NFCI spreminja vzdolž vodoravne vrtine.

· Dodajanje preusmerjevalnika ali uporaba zasnove z omejenim vstopom, ki lahko poveča vrednosti NFCI za 30%.

Nadzor tlaka v zaprti vrtini vrtine.  

Drug visokotehnološki primer je SWPM, ki pomeni nadzor tlaka v zaprti vrtini. Vodoravna vrtina za nadzor, napolnjena s tekočino pod pritiskom, stoji ločeno od druge vodoravne vrtine, ki jo je treba razbiti po vsej dolžini. Manometri v nadzorni vrtini beležijo majhne spremembe tlaka med operacijami lomljenja.

Postopek sta razvila Devon Energy in Well Data Labs. Od leta 2020 je bilo analiziranih več kot 10,000 stopenj frackinga – običajno 40 vzdolž 2 milje prečne strani.

Ko se zlomi razširijo iz določene stopnje loma in dosežejo nadzorno vrtino, se zabeleži pritisk. Prvi udarec se preveri glede na količino prečrpane frakcijske tekočine, imenovano VFR. VFR se lahko uporablja kot približek za učinkovitost loma v grozdu in se celo uporablja za ugotavljanje geometrije loma. 

Drug cilj je lahko razumeti, ali lahko izčrpavanje rezervoarja zaradi že obstoječe matične vrtine vpliva na rast zlomov. Nov zlom se nagiba proti izčrpanemu delu rezervoarja.

Napetost skoraj vdolbine iz optičnega kabla.   

Kabel iz optičnih vlaken se lahko napne vzdolž vodoravne vrtine in pritrdi na zunanjo stran ohišja vrtine. Optični kabel je zaščiten s kovinskim plaščem. Laserski žarek se pošlje navzdol po kablu in zajame odboje, ki nastanejo zaradi majhnega stiskanja ali raztezanja (tj. deformacije) kabla, ko se geometrija zloma v vrtini spremeni zaradi spremembe tlaka v vrtini med proizvodnjo nafte.

Natančni časi se zabeležijo, ko pride do laserskega odboja, in to se lahko uporabi za izračun, katera lokacija vzdolž kabla je bila stisnjena – prepoznamo lahko segmente vrtin, ki so majhni do 8 palcev.

Laserski signali so povezani z geometrijo in produktivnostjo zloma na določenem grozdu perforacije. Velika sprememba deformacije bi pomenila veliko spremembo širine zloma, povezanega s to perforacijo. Toda nobena sprememba deformacije ne bi kazala na zlom pri tej perforaciji ali na zlom z zelo nizko prevodnostjo.

To so zgodnji dnevi in ​​pravo vrednost te nove tehnologije je treba še določiti.

Podnebno-tehnološki napredek.  

Gre za inovacije, povezane s podnebnimi spremembami in emisijami toplogrednih plinov (GHG), ki prispevajo k globalnemu segrevanju.

E-fracking.

Na naftnem polju je eden od načinov za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov tako, da naftna in plinska podjetja ozelijo svoje lastno poslovanje. Na primer z uporabo namesto dizla, zemeljskega plina ali vetrne ali sončne elektrike za črpanje fracking operacij.  

Na uvodnem plenarnem zasedanju v HFTC je Michael Segura, višji podpredsednik, dejal, da je Halliburton eden glavnih igralcev v flotah za lomljenje na električni pogon ali tehnologiji e-frac. Dejansko je e-fracs začel Halliburton leta 2016 in komercializiral leta 2019.

Segura je dejal, da so koristi v prihranku goriva in zmanjšanju toplogrednih plinov do 50 %. Trdil je, da je to "precej izjemen vpliv na profil emisij naše industrije."

Povedal je tudi, da se je podjetje "veliko zavezalo razvoju opreme in tehnologije, ki omogoča, kot je lomljenje, ki ga poganja omrežje." To se očitno nanaša na uporabo električne energije iz omrežja, ne pa iz plinskih turbin, ki jih poganja plin iz vrtine ali viri CNG ali LNG.

Najpogostejše e-flote uporabljajo plin iz vrtine za pogon plinskih turbin za proizvodnjo električne energije, ki napaja floto, je dejal en opazovalec. To zmanjša odtis toplogrednih plinov za dve tretjini in pomeni, da je mogoče dokončati več vrtin na podlagi danega dovoljenja za emisije toplogrednih plinov.

E-fracks trenutno predstavljajo le približno 10 % trga, vendar se pričakuje, da bo svetovno povpraševanje po znižanju emisij toplogrednih plinov povečalo uporabo e-fracks, kjer je običajno mogoče doseči 50-odstotno zmanjšanje emisij toplogrednih plinov.

Geotermalna.  

Geotermalna energija je v primerjavi s fosilnimi gorivi zelena, saj iz podzemnih formacij pridobiva energijo v obliki toplote, ki jo je mogoče pretvoriti v električno energijo.

Hot Dry Rock je bilo ime metode za pridobivanje geotermalne energije s frakiranjem granita v gorah blizu nacionalnega laboratorija Los Alamos (LANL) v Novi Mehiki. To je bilo v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja.

Koncept, ki so ga izumili pri LANL-u, je bil precej preprost: izvrtajte poševno vrtino v granit in prelomite vrtino. Izvrtajte drugo vrtino na razdalji, ki bi se povezala z zlomom(-i). Nato črpajte vodo v prvi vodnjak skozi prelom(-e), kjer bi zbirala toploto, nato navzgor v drugo vrtino, kjer bi lahko vroča voda poganjala parno turbino za proizvodnjo električne energije.

Koncept je bil preprost, a rezultati loma so bili vse prej kot preprosti – mreža drobnih zlomov, ki so zapletla in zmanjšala pretok vode v drugo vrtino. Učinkovitost ni bila velika, postopek pa je bil drag.

Koncept je bil preizkušen na mnogih drugih mestih po svetu, vendar ostaja na pragu komercialne dostopnosti.

John McLennon z Univerze v Utahu je na plenarnem zasedanju HFTC spregovoril o novem načrtu. Je del ekipe, ki želi razširiti koncept z vrtanjem vodoravnih vrtin namesto skoraj navpičnih in uporabo najnovejše tehnologije frackinga z naftnega polja. Projekt se imenuje Enhanced Geothermal Systems (EGS) in ga financira ameriško ministrstvo za energijo (DOE).

Projekt je marca 11,000 izvrtal prvo od dveh 2021-ft vrtin. Pristop je razbiti prvo vrtino in preslikati prelome za oblikovanje načrta stimulacije za drugo vrtino 300 metrov od prve vrtine, ki bo zagotovil povezljivost, potrebno med dva vodnjaka. Če bo uspelo, nameravajo prilagoditi delovanje dvema vrtinama, ki ležita 600 metrov narazen.

Malo ironično je, da se tehnologija vrtin, razvita za revolucijo nafte in plina iz skrilavca, lahko precepi v čist vir energije, ki bo pomagal nadomestiti energijo fosilnih goriv.

Druga različica tega, s sredstvi DOE do Univerze v Oklahomi, je proizvodnja geotermalne energije iz štirih starih naftnih vrtin in njena uporaba za ogrevanje šol v bližini.

Kljub navdušenju nad projekti, kot so ti, Bill Gates trdi, da bo geotermalna energija prispevala le skromno k svetovni porabi energije:

Izkazalo se je, da je približno 40 odstotkov vseh vrtin, izkopanih za geotermalno energijo, napačnih. In geotermalna energija je na voljo le na določenih mestih po svetu; Najboljša mesta so ponavadi območja z nadpovprečno vulkansko aktivnostjo.