Napredak u frackingu – niskotehnološki, visokotehnološki i klimatski.

Konferencija o tehnologiji hidrauličnog lomljenja (HFTC) održana je u Woodlandsu u Teksasu od 1. do 3. februara 2022. Čini se da je pauza s pandemijom konačno gotova, sve dok se ne pojave radikalne nove varijante.

Pauza nije zaustavila inovacije, koje su oduvijek bile ključni sastojak industrije nafte i plina. Evo nekoliko nedavnih najvažnijih događaja, od kojih su neki došli iz HFTC-a.

Napredak niske tehnologije.

Povećanje broja bušotina koje će biti završene 2022. godine plus duži horizontalni dio bušotine nagoveštavaju skok u frakcijskom pijesku. No, trenutni rudnici pijeska, koji se ovih dana češće nalaze u bazenima, pretrpjeli su snižene cijene i održavanje u posljednjih nekoliko godina i možda neće moći zadovoljiti potrebe.

Pumpe su u nedostatku. Operateri se drže pumpi kojima je potrebna popravka ili nadogradnja jer su mjesta za iznajmljivanje ograničena u njihovoj opskrbi.

Neki operateri u Permu buše duže horizontalne bušotine. Podaci pokazuju smanjenje troškova od 15-20% za bušenje i završetak bušotina u odnosu na prethodne godine, dijelom zbog toga što se bušotine mogu brže bušiti. Jedna kompanija izbušila je horizontalu od 2 milje za samo 10 dana.

Brže bušenje pokazuje ovo poređenje: na vrhuncu bušenja u Permu 2014. godine, 300 bušotina je izbušilo manje od 20 miliona bočnih stopa godišnje. Prošle, 2021. godine, manje od 300 bušotina je izbušilo 46 miliona stopa – izvanredan rezultat.

Dio razloga je sve veća upotreba simul-frac dizajna, gdje su dvije susjedne bušotine perforirane i frakirane zajedno – 70% brži završetak od tradicionalnog dizajna sa zatvaračem.

Proizvodnja nafte po stopi raste s horizontalnom dužinom od 1 milje do 2 milje. Dok je većina bunara u Permu sada duga najmanje 2 milje, neki operateri pomjeraju granice. Za jednog operatera, skoro 20% bunara je dugačko 3 milje i zadovoljni su rezultatima.

Ali neki navode različite rezultate za produktivnost po stopi. Dok su neki duži bunari ostali isti, neki bunari su pali za 10-20% između dužine od 2 milje i 3 milje. Konačan rezultat još nije dostupan.

Bočna traka za ovo je ogromna količina vode i pijeska koji se koriste za lomljenje horizontalne bušotine od 3 milje. Ako se brojevi dobijeni iz tipične bušotine od 2 milje 2018. ekstrapoliraju na bunar od 3 milje, otkrićemo da se ukupni volumen vode povećava sa 40 stopa na 60 stopa preko travnate površine fudbalskog stadiona – i to postavlja pitanja o izvoru frac voda. Slično otkriće se pojavljuje za ukupne količine pijeska koje su porasle sa 92 vagona na 138 kontejnera. A ovo je samo za jedan bunar

Napredak visoke tehnologije.  

Na ušću bušotine, postoji jači fokus na prikupljanju više podataka i dijagnosticiranju podataka radi poboljšanja frakiranja horizontalnih bušotina. 

Povezivanje bliskog polja.

Seismos je razvio inovativnu dijagnostiku koja može okarakterizirati koliko je dobra veza između bušotine i ležišta, što je ključno za protok nafte u horizontalnu bušotinu.

Akustični impuls se koristi za mjerenje otpora protoka u području blizu bušotine bušotine koja je frakirana. Metrika se zove NFCI, za indeks povezivanja bliskog polja, i može se mjeriti duž cijele horizontalne bušotine. Pokazano je da NFCI korelira s proizvodnjom nafte u svakoj fazi frakture.

Studije su pokazale da NFCI zavisi od:

· Geologija rezervoara — krhke stijene daju veće NFCI brojeve od duktilnih stijena.

· Blizina drugih bunara koji mogu izazvati naprezanja koja uzrokuju da se brojevi NFCI razlikuju duž horizontalne bušotine.

· Dodavanje preusmjerivača ili korištenje dizajna s ograničenim ulazom koji može povećati NFCI vrijednosti za 30%.

Praćenje pritiska u zatvorenom bušotini.  

Još jedan primjer visoke tehnologije je SWPM, što znači nadzor tlaka u zatvorenom bušotini. Horizontalna kontrolna bušotina, napunjena tečnošću pod pritiskom, odvojena je od druge horizontalne bušotine koju treba razbiti po celoj dužini. Manometri u kontrolnoj bušotini bilježe male promjene tlaka tokom operacija razbijanja.

Proces su razvili Devon Energy i Well Data Labs. Od 2020. godine analizirano je više od 10,000 faza frakiranja – obično 40 duž bočne strane od 2 milje.

Kada se frakture rašire iz date faze loma i stignu do kontrolne bušotine, bilježi se pad pritiska. Prvi blip se provjerava u odnosu na zapreminu ispumpane frak tečnosti, koja se naziva VFR. VFR se može koristiti kao proxy za efikasnost klasterskog loma, pa čak i koristiti za određivanje geometrije loma. 

Drugi cilj može biti da se shvati da li iscrpljivanje rezervoara, zbog već postojećeg matičnog bunara, može uticati na rast fraktura. Nova fraktura teži ka iscrpljenom dijelu rezervoara.

Naprezanje skoro bunara od optičkog kabla.   

Optički kabel se može razvući duž horizontalnog bunara i pričvrstiti na vanjsku stranu kućišta bunara. Optički kabel je zaštićen metalnim omotačem. Laserski snop se šalje niz kabl i pokupi refleksije uzrokovane sitnim savijanjem ili ekspanzijom (tj. naprezanjem) kabla kada je geometrija pukotine na bušotini promijenjena promjenom pritiska bušotine tokom proizvodnje nafte.

Precizna vremena se bilježe kada dođe do refleksije lasera ​​i to se može koristiti za izračunavanje koja je lokacija duž kabela uvijena - mogu se identificirati segmenti bunara od čak 8 inča.

Laserski signali su povezani sa geometrijom i produktivnošću frakture na određenom klasteru perforacija. Velika promjena deformacije bi sugerirala veliku promjenu širine prijeloma povezanog s tom perforacijom. Ali nikakva promjena naprezanja ne bi ukazivala na lom na toj perforaciji, ili na lom s vrlo niskom provodljivošću.

Ovo su rani dani, a stvarna vrijednost ove nove tehnologije tek treba biti utvrđena.

Napredak klimatskih tehnologija.  

To su inovacije vezane za klimatske promjene i emisije stakleničkih plinova (GHG) koji doprinose globalnom zagrijavanju.

E-fracking.

U naftnim poljima, jedan od načina za smanjenje emisija stakleničkih plinova je da naftne i plinske kompanije ozelenjavaju svoje poslovanje. Na primjer, korištenjem, umjesto dizela, prirodnog plina ili vjetra ili solarne struje za pumpanje operacija frakiranja.  

Na uvodnoj plenarnoj sjednici u HFTC-u, Michael Segura, viši potpredsjednik, rekao je da je Halliburton jedan od glavnih igrača u flotama za razbijanje na električni pogon ili tehnologiji e-frac. Zapravo, e-fracks je pokrenuo Halliburton 2016. godine i komercijaliziran 2019. godine.

Segura je rekao da prednosti leže u uštedi goriva, kao i smanjenju GHG do 50%. Tvrdio je da je to “prilično značajan utjecaj na profil emisije u našoj industriji”.

Također je rekao da je kompanija učinila "veliku posvećenost razvoju opreme i tehnologije koja omogućava, kao što je frakturiranje putem mreže". Ovo se očigledno odnosi na korišćenje električne energije iz mreže, a ne iz gasnih turbina koje napajaju gas iz bušotine ili CNG ili LNG izvori.

Najčešći e-flote koriste gas iz bušotine za pokretanje gasnih turbina za proizvodnju električne energije koja napaja flotu, rekao je jedan posmatrač. Ovo smanjuje otisak stakleničkih plinova za dvije trećine i znači da se više bušotina može završiti pod datom licencom za emisiju GHG.

E-fracks trenutno zauzimaju samo oko 10% tržišta, ali se očekuje da će potražnja širom svijeta za smanjenjem GHG povećati upotrebu e-fracks, gdje se obično može postići smanjenje GHG za 50%.

Geotermalno.  

Geotermalna energija je zelena u poređenju sa fosilnim gorivima, jer iz podzemnih formacija izvlači energiju u obliku toplote koja se može pretvoriti u električnu energiju.

Hot Dry Rock je bio naziv metode za iskorištavanje geotermalne energije frakcijom granita u planinama blizu Nacionalne laboratorije Los Alamos (LANL) u Novom Meksiku. To je bilo 1970-ih.

Koncept, osmišljen u LANL-u, bio je prilično jednostavan: izbušiti kosi bunar u granit i razbiti bunar. Izbušite drugu bušotinu na nekoj udaljenosti koja bi se spojila sa frakturom(ima). Zatim pumpajte vodu niz prvi bunar, kroz pukotinu(e) gdje bi pokupila toplinu, zatim u drugi bunar gdje bi topla voda mogla pokretati parnu turbinu za proizvodnju električne energije.

Koncept je bio jednostavan, ali rezultati loma su bili sve samo ne jednostavni – mreža sićušnih pukotina koja je zakomplikovala i smanjila protok vode do drugog bunara. Efikasnost nije bila velika, a proces je bio skup.

Koncept je isproban na mnogim drugim mjestima širom svijeta, ali je i dalje na pragu komercijalne pristupačnosti.

John McLenon, sa Univerziteta Utah, govorio je na plenarnoj sjednici HFTC-a o novom planu. On je dio tima koji želi proširiti koncept bušenjem horizontalnih bušotina umjesto skoro vertikalnih i primjenom najnovije tehnologije frakiranja iz naftnog polja. Projekat se zove Enhanced Geothermal Systems (EGS) i finansira ga Ministarstvo energetike SAD (DOE).

Projekt je izbušio prvu od dvije bušotine od 11,000 stopa u martu 2021. Pristup je da se prva bušotina probije i mapiraju pukotine kako bi se dizajnirao plan stimulacije za drugu bušotinu udaljenu 300 stopa od prve bušotine koji će obezbijediti potrebnu povezanost između bušotine. dva bunara. Ako uspije, planiraju prilagoditi rad na dvije bušotine koje se nalaze na udaljenosti od 600 stopa.

Pomalo je ironično da se tehnologija bušotina razvijena za revoluciju nafte i plina iz škriljaca može ukalemiti u čist izvor energije kako bi se zamijenila energija fosilnih goriva.

Druga verzija ovoga, uz sredstva od DOE do Univerziteta u Oklahomi, je proizvodnja geotermalne energije iz četiri stare naftne bušotine i korištenje nje za grijanje škola u blizini.

Uprkos entuzijazmu u projektima poput ovih, Bill Gates tvrdi da će geotermalna energija samo skromno doprinijeti svjetskoj potrošnji energije:

Ispostavilo se da su oko 40 posto svih bunara iskopanih za geotermalnu prašinu. A geotermalna energija je dostupna samo na određenim mjestima širom svijeta; najbolja mjesta su uglavnom područja sa natprosječnom vulkanskom aktivnošću.