Напредък във фракинга – нискотехнологични, високотехнологични и климатични технологии.

Конференцията за технологии за хидравлично разбиване (HFTC) се проведе в The Woodlands, Тексас, на 1-3 февруари 2022 г. Пандемичната пауза изглежда е приключила най-накрая, стига да не се появят радикални нови варианти.

Паузата не е спряла иновациите, които винаги са били ключова съставка на петролната и газовата индустрия. Ето няколко скорошни акцента, някои от които излязоха от HFTC.

Нискотехнологични постижения.

Увеличаването на броя на кладенците, които трябва да бъдат завършени през 2022 г., плюс по-дълги хоризонтални участъци на сондажи, предвещава скок на фракционния пясък. Но сегашните пясъчни мини, по-често разположени в басейна в наши дни, пострадаха от намалени цени и поддръжка през последните няколко години и може да не са в състояние да задоволят нуждата.

Помпите са в недостиг. Операторите се задържат за помпи, които се нуждаят от ремонт или надграждане, тъй като местата под наем са ограничени в предлагането им.

Някои оператори в Перм пробиват по-дълги хоризонтални кладенци. Данните показват намаление на разходите от 15-20% за сондаж и завършване на кладенци в сравнение с последните години, отчасти защото кладенците могат да се пробиват по-бързо. Една компания проби 2 мили хоризонтално само за 10 дни.

По-бързото пробиване е показано от това сравнение: в разгара на пермския сондаж през 2014 г. 300 платформи са пробивали по-малко от 20 милиона странични фута за една година. Миналата година, 2021 г., по-малко от 300 платформи пробиха 46 милиона фута – забележителен резултат.

Част от причината е нарастващото използване на дизайна на simul-frac, при който два съседни кладенеца се перфорират и разбиват съгласувано – 70% по-бързо завършване от традиционния дизайн с цип.

Производството на петрол на фут се увеличава с хоризонтална дължина от 1 миля до 2 мили. Докато повечето кладенци в Перм вече са дълги поне 2 мили, някои оператори натискат границите. За един оператор почти 20% от кладенците са дълги 3 мили и те са доволни от резултатите.

Но някои съобщават смесени резултати за производителност на крак. Докато някои по-дълги кладенци останаха същите, някои кладенци паднаха с 10-20% между дължини от 2 мили и 3 мили. Все още не е наличен окончателен резултат.

Странична лента за това е огромното количество вода и пясък, използвани за разбиване на хоризонтален кладенец от 3 мили. Ако числата, получени от типичен кладенец от 2 мили през 2018 г., се екстраполират към кладенец от 3 мили, откриваме, че общите водни обеми се повишават от 40 фута до 60 фута над затревената площ на футболен стадион – и това повдига въпроси относно източника на фракционната вода. Подобно разкритие се появява за общите обеми на пясъка, които се покачват от 92 контейнера за мотриси до 138 контейнера. И това е само за един кладенец

Високотехнологичен напредък.  

На върха на сондажа има по-силен фокус върху събирането на повече данни и диагностицирането на данните за подобряване на фракинга на хоризонталните кладенци. 

Свързаност в близко поле.

Seismos разработи иновативна диагностика, която може да характеризира колко добра е връзката между сондажа и резервоара, което е ключово за потока на нефт в хоризонтален кладенец.

Акустичен импулс се използва за измерване на съпротивлението на потока в областта близо до сондажа на кладенец, който е бил фракциониран. Показателят се нарича NFCI за индекс на свързаност в близко поле и може да бъде измерен по целия хоризонтален кладенец. Доказано е, че NFCI корелира с добива на нефт във всеки етап на фракциониране.

Проучванията показват, че NFCI зависи от:

· Геологията на резервоара — крехките скали дават по-голям брой NFCI от пластичните скали.

· Близост на други кладенци, които могат да предизвикат напрежения, които причиняват промяна на числата на NFCI по хоризонтален кладенец.

· Добавяне на отклонител или използване на дизайн с ограничен входен ГРП, който може да повиши стойностите на NFCI с 30%.

Запечатан мониторинг на налягането в сондажа.  

Друг високотехнологичен пример е SWPM, което означава мониторинг на налягането в запечатан сондаж. Хоризонтален кладенец за наблюдение, пълен с течност под налягане, се отдалечава от друг хоризонтален кладенец, който трябва да бъде разбит по цялата му дължина. Манометрите в кладенеца за наблюдение записват малки промени в налягането по време на операции по разрива.

Процесът е разработен от Devon Energy и Well Data Labs. От 2020 г. насам са анализирани над 10,000 40 етапа на фракинг – обикновено 2 по дължина от XNUMX мили.

Когато фрактурите се разпространят от даден етап на счупване и достигнат кладенеца за наблюдение, се записва пробив на налягането. Първият проблясък се проверява спрямо обема на изпомпваната фракционна течност, наречен VFR. VFR може да се използва като прокси за ефективност на клъстерното счупване и дори да се използва за определяне на геометрията на счупването. 

Друга цел може да бъде да се разбере дали изчерпването на резервоара, дължащо се на вече съществуващ кладенец, може да повлияе на растежа на фрактурите. Нова фрактура има тенденция да се насочи към изчерпана част от резервоар.

Напрягане в близост до ямка от оптичен кабел.   

Оптичен кабел може да бъде опънат по протежение на хоризонтален кладенец и прикрепен към външната страна на корпуса на кладенеца. Оптичният кабел е защитен с метална обвивка. Лазерният лъч се изпраща надолу по кабела и улавя отраженията, причинени от незначително кримпване или разширение (т.е. опъване) на кабела, когато геометрията на пукнатината в кладенеца е променена от промяна в налягането в сондажа по време на добив на нефт.

При възникване на лазерно отражение се записват прецизни времена и това може да се използва за изчисляване на това кое място покрай кабела е нагънато — могат да бъдат идентифицирани сегменти на кладенеца с размери до 8 инча.

Лазерните сигнали са свързани с геометрията и производителността на счупването в конкретен перфорационен клъстер. Голяма промяна на деформацията би предполагала голяма промяна в ширината на фрактурата, свързана с тази перфорация. Но никаква промяна на напрежението не би означавала, че няма фрактура при тази перфорация или фрактура с много ниска проводимост.

Това са ранни дни и реалната стойност на тази нова технология все още предстои да бъде определена.

Напредък в областта на климатичните технологии.  

Това са иновации, свързани с изменението на климата и емисиите на парникови газове (ПГ), които допринасят за глобалното затопляне.

Е-фракинг.

В петролните полета един от начините за намаляване на емисиите на парникови газове е петролните и газовите компании да екологизират собствените си операции. Например, като се използва вместо дизел природен газ или вятърна или слънчева електричество за изпомпване на операции за фракинг.  

На откриваща пленарна сесия в HFTC, Майкъл Сегура, старши вицепрезидент, каза, че Halliburton е един от основните играчи в електрическата фракционна флота или технологията за електроразрушаване. Всъщност e-fracs бяха инициирани от Halliburton през 2016 г. и комерсиализирани през 2019 г.

Сегура каза, че ползите се крият в спестяването на гориво, както и в намаляването на парниковите газове с до 50%. Той твърди, че това е „доста забележително въздействие върху профила на емисиите на нашата индустрия“.

Той също така каза, че компанията е поела „голям ангажимент към разработването на оборудване и позволяващи технологии, като например разбиване, захранвано от мрежата“. Това очевидно се отнася до използването на електричество от мрежата, а не от газови турбини, захранвани от кладенец газ или CNG или LNG източници.

Най-често срещаните електронни флотилии използват газ от кладенец, за да управляват газови турбини за генериране на електроенергия, която захранва флота, каза един наблюдател. Това намалява отпечатъка на ПГ с две трети и означава, че повече кладенци могат да бъдат завършени при даден лиценз за емисии на ПГ.

Понастоящем E-fracs представляват само около 10% от пазара, но се очаква световното търсене за намаляване на емисиите на парникови газове да увеличи използването на e-fracs, където обикновено може да се постигне намаляване на емисиите на парникови газове с 50%.

Геотермална.  

Геотермалната енергия е зелена в сравнение с изкопаемите горива, тъй като извлича от подземните образувания енергия под формата на топлина, която може да се преобразува в електричество.

Hot Dry Rock беше името на метода за използване на геотермална енергия чрез фракиране на гранит в планините близо до Националната лаборатория в Лос Аламос (LANL) в Ню Мексико. Това беше през 1970-те години на миналия век.

Концепцията, изобретена в LANL, беше доста проста: пробийте наклонен кладенец в гранита и разбийте кладенеца. Пробийте втори кладенец на известно разстояние, който ще се свърже с пукнатината(ите). След това изпомпвайте водата надолу през първия кладенец, през пукнатината(ите), където ще вземе топлина, след това нагоре във втория кладенец, където горещата вода може да задвижва парна турбина за производство на електричество.

Концепцията беше проста, но резултатите от счупването бяха всичко друго, но не и прости – мрежа от малки пукнатини, които усложниха и намалиха потока на вода към втория кладенец. Ефективността не беше голяма, а процесът беше скъп.

Концепцията е изпробвана на много други места по света, но остава на прага на комерсиалната достъпност.

Джон Макленън от Университета на Юта говори на пленарната сесия на HFTC за нов план. Той е част от екип, който иска да разшири концепцията чрез пробиване на хоризонтални кладенци вместо почти вертикални и внедряване на най-новата технология за фракинг от петролното находище. Проектът се нарича Enhanced Geothermal Systems (EGS) и е финансиран от Министерството на енергетиката на САЩ (DOE).

Проектът пробива първия от два 11,000 2021 фута кладенеца през март 300 г. Подходът е да се разбие първия кладенец и да се картографират пукнатините, за да се изработи план за стимулиране за втория кладенец на 600 фута от първия кладенец, който ще осигури необходимата връзка между два кладенеца. Ако работи, те планират да адаптират операциите към два кладенеца, които се намират на XNUMX фута един от друг.

Малко ирония е, че технологията за сондажи, разработена за революцията на шистовия нефт и газ, може да бъде присадена в чист енергиен източник, за да помогне за замяната на енергията от изкопаеми горива.

Друга версия на това, със средства от DOE към Университета на Оклахома, е да се произвежда геотермална енергия от четири стари петролни кладенеца и да се използва за отопление на училища в близост.

Въпреки ентусиазма в проекти като тези, Бил Гейтс твърди, че геотермалната енергия ще допринесе само скромно за световното потребление на енергия:

Около 40 процента от всички кладенци, изкопани за геотермална енергия, се оказват нечистотии. А геотермалната е достъпна само на определени места по света; най-добрите места обикновено са райони с вулканична активност над средната.