Съдържание
- Какво е хидравлично разбиване?
- Колко време се използва хидравличното разрушаване?
- Успешна употреба на хидравлично разбиване в шисти
- Хидравлично раздробяване в други шистови релета
- Течности за разбиване
- пропанти
- Загриженост за околната среда
- Ползи от производството
Готови помпи и дизелови двигатели: Снимка на операция за хидравлично разрушаване, проведена на сондажна площадка в газовата игра Marcellus Shale в югозападна Пенсилвания. Огромното сглобяване на помпи, дизелови двигатели, водни камиони, пясъчни смесители и водопроводни тела е за място за фрака. Изображение на Дъг Дънкан, USGS.
Какво е хидравлично разбиване?
Хидравличното разрушаване е процедура, която може да увеличи потока на нефт или газ от кладенец. Извършва се чрез изпомпване на течности в кладенец в подземни скални единици под налягане, което е достатъчно високо за разрушаване на скалата. Целта е да се създаде мрежа от взаимосвързани счупвания, които да служат като порови пространства за движение на нефт и природен газ до сондажа на кладенеца.
Хидравличното разрушаване, комбинирано с хоризонтално сондиране, превърна преди това непродуктивни богати на органични шисти в най-големите находища на природен газ в света. Формулата Марцелус, Улица Шиле, Барнет Шиле, Орел Форд Шил и Бакен Формиране са примери за по-рано непродуктивни скални единици, които са превърнати в фантастични газови или нефтени находища чрез хидравлично разрушаване.
Колко време се използва хидравличното разрушаване?
Първата употреба на хидравлично разрушаване за стимулиране на кладенци от нефт и природен газ в САЩ беше направена преди повече от 60 години. През 1949 г. на Haliburton Oil Cementing Company е издаден патент за процедурата. Методът успешно увеличава производствените темпове и практиката бързо се разпространява. Сега се използва в целия свят в хиляди кладенци всяка година. Нашият бензин, гориво за отопление, природен газ и други продукти, произведени от петролни продукти, биха стрували много повече, ако не беше измислено хидравлично разбиване.
Хоризонтално пробиване и хидравлично разрушаване: Опростена схема на кладенец за природен газ, който е конструиран с хоризонтално сондиране през Шистица Marcellus и хидравлично разрушаване на хоризонталната част на кладенеца.
Сондажна подложка готова за хидравлично разрушаване: Още една снимка на бормашина в деня на фракцията в газовата игра Marcellus Shale на югозападна Пенсилвания. Снимка от Дъг Дънкан, USGS.
Успешна употреба на хидравлично разбиване в шисти
В началото на 90-те Mitchell Energy започва да използва хидравлично разбиване, за да стимулира производството на природен газ от кладенци, пробити в Barnett Shale на Тексас. Шината на Барнет съдържа огромни количества природен газ; Въпреки това, Barnett рядко произвежда природен газ в търговски количества.
Мичъл Енерджи осъзна, че газът в Шистита на Барнет е хванат в малки пространства от пори, които не са свързани помежду си. Скалата имаше порно пространство, но нямаше пропускливост. В кладенците, пробити през Barnet Shale, обикновено се показва газ, но не достатъчно газ за търговско производство. Mitchell Energy решава този проблем чрез хидравлично разрушаване на Barnett Shale, за да създаде мрежа от взаимосвързани пространства от пори, които дават възможност за поток от природен газ към кладенеца.
За съжаление много от счупванията, получени от процеса на хидравлично разрушаване, се затвориха при изключване на помпите. Шината на Барнет беше толкова дълбоко заровена, че ограниченият натиск затвори новите счупвания. Този проблем беше решен чрез добавяне на пясък към разрушаващата течност. Когато скалата се счупи, приливът на вода в новооткритото порно пространство ще носи пясъчни зърна дълбоко в скалния блок. Когато налягането на водата се понижи, пясъчните зърна „подпряха“ счупването и се остави поток от природен газ през счупванията и в отвора на кладенеца. Днес има най-различни естествени и синтетични продукти, които се продават под името "frac sand."
Mitchell Energy допълнително подобри добивът на техните кладенци, като ги пробие хоризонтално през шината Barnett. Вертикалните кладенци бяха стартирани на повърхността, насочени към хоризонтална ориентация и задвижвани през Шината на Барнет на хиляди фута. Това умножи дължината на зоната на заплащане в кладенеца. Ако скалната единица беше дебела 100 фута, тя щеше да има зона на заплащане от 100 фута във вертикален кладенец. Ако обаче кладенецът се управляваше хоризонтално и остава хоризонтален за 5000 фута през целевата формация, тогава дължината на зоната на заплащане беше петдесет пъти по-дълга от зоната на заплащане на вертикален кладенец.
Mitchell Energy използва хидравлично разрушаване и хоризонтално сондиране, за да умножи производителността на кладенците от Barnett Shale. Всъщност много от техните много успешни кладенци биха били провали, ако бяха вертикални кладенци без хидравлично разрушаване.
Перфорационен пистолет: Неизползван и изразходван перфориращ пистолет, използван при сондиране на нефт и газ и хидравлично разрушаване. В тръбата на дъното се виждат дупки, създадени от експлозивните заряди, монтирани вътре в тръбата. Снимка на Бил Кънингам, USGS.
Хидравлично раздробяване в други шистови релета
Тъй като други научиха за успеха на Мичъл Енерджис в Театъра на Барнет в Тексас, методите на хоризонтално пробиване и хидравлично разрушаване бяха изпробвани в други богати на органични шисти шисти. Тези методи бързо успяха в Шистите Хайнесвил и Файетвил на Шилето на Луизиана, Тексас и Арканзас - тогава в Шилетата на Марцелус в Апалачия басейн. Методите са работили в много други шисти и сега се използват за разработване на богати на органични шисти в много части на света.
Хидравличното разрушаване също даде възможност за производство на течности от природен газ и нефт от много кладенци. Скални единици като Шипката на Бакен в Северна Дакота и Шиота Ниобрара в Колорадо, Канзас, Небраска и Вайоминг сега добиват значителни количества петрол от хидравлично разрушаване.
Frac водоснабдително езерце: Водно затичане на сондаж за пробиване в газовата игра на Файетвил на Шиле в Арканзас. Подобни водоеми като този се използват за съхранение на вода във фрак на всички сондажи с природен газ. Снимка на Бил Кънингам, USGS.
Течности за разбиване
Водата е движещата течност, използвана в процеса на хидравлично разрушаване. В зависимост от характеристиките на кладенеца и скалата, която се разрушава, могат да бъдат необходими няколко милиона галона вода, за да завършите работа с хидравлично разрушаване.
Когато водата се изпомпва в кладенеца, цялата дължина на кладенеца не е под налягане. Вместо това се поставят тапи, за да се изолира частта от кладенеца, където се желаят фрактурите. Само тази секция на кладенеца получава пълната сила на изпомпване. С натрупването на налягане в тази част на кладенеца водата отваря фрактури, а движещото налягане разширява фрактурите дълбоко в скалната единица. Когато изпомпването спира, тези счупвания бързо се затварят и водата, използвана за отварянето им, се изтласква обратно в сондажа, обратно в кладенеца и се събира на повърхността. Водата, която се връща на повърхността, е смес от вода, инжектирана и порна вода, която е била в капан в скалния блок от милиони години. Водата от порите обикновено е саламура със значително количество разтворени твърди частици.
Често химикалите се добавят към водата, използвана при хидравлично разбиване. Тези добавки служат за най-различни цели. Някои сгъстяват водата в гел, който е по-ефективен при отваряне на фрактури и пренасяне на проппанти дълбоко в скалния блок. Други химикали се добавят за: намаляване на триенето, задържане на каменни остатъци в течността, предотвратяване на корозия на оборудването, убиване на бактерии, контрол на pH и други функции.
Повечето компании са устойчиви на разкриване на състава на техните хидравлични разрушаващи течности. Те смятат, че тази информация трябва да бъде запазена като частна, за да защити конкурентните им изследвания. Регулаторите обаче започват да изискват информацията, а някои компании започват да споделят информацията доброволно.
Frac пясък: Финозърнестият силициев пясък се смесва с химикали и вода преди да се изпомпва в скални образувания, за да се предотврати затварянето на новосъздадените изкуствени фрактури след завършване на хидравличното разрушаване. Снимка на Бил Кънингам, USGS.
пропанти
Разнообразни проппанти се използват при хидравлично разбиване. Това са малки устойчиви на раздробяване частици, които се пренасят в счупванията от хидравличната разрушаваща течност. Когато помпите са изключени и счупванията се сриват, тези частици, устойчиви на разрушаване, държат счупването отворено, създавайки порно пространство, през което природният газ може да пътува до кладенеца.
Frac пясък е най-често използваният днес, но са използвани и алуминиеви топчета, керамични топчета, синтерован боксит и други материали. Над един милион паунда проппанти могат да бъдат използвани, докато се разруши един кладенец.
Изглед на сателитно изображение на хоризонтални кладенци: Сателитен изглед на сондажно място за пробиване на Utica Shale, където са построени и стимулирани девет хоризонтални кладенци с хидравлично разрушаване.
Загриженост за околната среда
Съществуват редица опасения за околната среда, свързани с хидравличното разрушаване. Те включват:
1) Фрактурите, получени в кладенеца, могат да се простират директно в плитки скални единици, които се използват за снабдяване с питейна вода. Или фрактурите, получени в кладенеца, могат да комуникират с естествени фрактури, които се простират в плитки скални единици, които се използват за снабдяване с питейна вода.
2) Корпусът на кладенец може да се провали и да позволи на течностите да изтичат в плитки скални единици, използвани за снабдяване с питейна вода.
3) Случайни разливи на хидравлични разрушаващи флуиди или флуиди, изхвърлени по време на работа за разрушаване, могат да проникнат в земята или да замърсят повърхностните води.
Ползи от производството
Хидравличното разрушаване може значително да увеличи добива на кладенец. Когато се комбинира с хоризонтално сондиране, нерентабилните скални образувания често се превръщат в полезни полета за природен газ. Техниката е до голяма степен отговорна за разработването на газовите находища Barnett Shale, Haynesville Shale, Fayetteville Shale и Marcellus Shale. Той може също така да освободи нефт от тесни скални единици, както е направено с Шисти Bakken и Niobrara Shale.
Процесът на хидравлично раздробяване и използваните с него химикали предизвикват най-голямо притеснение на защитниците на околната среда, които наблюдават индустрията за природен газ. Необходима е регулаторна среда, която ще позволи използването на тези техники и ще осигури екологични гаранции за защита на водоснабдяването и хората, които живеят в районите, където се извършва сондаж.