Napredak u frackingu – niskotehnološki, visokotehnološki i klimatski.

Konferencija o tehnologiji hidrauličkog frakturiranja (HFTC) održana je u The Woodlandsu u Teksasu od 1. do 3. veljače 2022. Čini se da je stanka s pandemijom napokon 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 istaknutih događaja, od kojih su neki izašli iz HFTC-a.

Niskotehnološki napredak.

Povećanje broja bušotina koje će biti dovršene 2022. godine i dulji horizontalni dio bušotine nagovještavaju skok u frac pijesku. No, trenutni rudnici pijeska, koji se ovih dana češće nalaze u bazenima, patili su od sniženih cijena i održavanja u posljednjih nekoliko godina i možda neće moći zadovoljiti potrebe.

Pumpe su u nedostatku. Operateri se drže crpki koje trebaju popravak ili nadogradnju 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 usporedbi s prošlim godinama, dijelom zbog toga što se bušotine mogu brže bušiti. Jedna je tvrtka izbušila horizontalu od 2 milje u samo 10 dana.

Brže bušenje pokazuje ova usporedba: na vrhuncu permskog bušenja 2014. godine, 300 platformi izbušilo je manje od 20 milijuna bočnih stopa u godini. Prošle godine, 2021., manje od 300 platformi izbušilo je 46 milijuna stopa – izvanredan rezultat.

Dio razloga je sve veća upotreba simul-frac dizajna, gdje se dvije susjedne bušotine perforiraju i frakiraju zajedno – 70% brži završetak od tradicionalnog dizajna s patentnim zatvaračem.

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

No, neki navode mješovite rezultate za produktivnost po stopi. Dok su neke dulje bušotine ostale iste, neke su bušotine pale za 10-20% između duljine od 2 milje i 3 milje. Konačan rezultat još nije dostupan.

Bočna traka tome je ogromna količina vode i pijeska koji se koriste za frakturiranje horizontalne bušotine od 3 milje. Ako se brojke dobivene iz tipične bušotine od 2 milje 2018. ekstrapoliraju na bunar od 3 milje, otkrićemo da se ukupni volumen vode povećava s 40 stopa na 60 stopa iznad travnate površine nogometnog stadiona – i to postavlja pitanja o izvoru frac voda. Slično otkriće se pojavljuje za ukupne količine pijeska koje se s 92 vagona povećavaju na 138 kontejnera. A ovo je samo za jedan bunar

Napredak visoke tehnologije.  

Na ušću bušotine, jači je fokus na prikupljanju više podataka i dijagnosticiranju podataka kako bi se poboljšalo frakiranje horizontalnih bušotina. 

Povezivost 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 povezanosti u bliskom polju, i može se mjeriti duž cijele horizontalne bušotine. Pokazalo se da je NFCI u korelaciji s proizvodnjom nafte u svakoj fazi loma.

Studije su pokazale da NFCI ovisi o:

· Geologija ležišta — krhke stijene daju veći broj NFCI od duktilnih stijena.

· Blizina drugih bušotina koje mogu izazvati naprezanja koja uzrokuju variranje NFCI brojeva duž horizontalne bušotine.

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

Nadzor tlaka u zatvorenom bušotini.  

Još jedan primjer visoke tehnologije je SWPM, što znači nadzor tlaka u zatvorenom bušotini. Horizontalna kontrolna bušotina, napunjena tekućinom pod pritiskom, odvojena je od druge horizontalne bušotine koju treba razbiti cijelom svojom dužinom. Manometri u kontrolnoj bušotini bilježe male promjene tlaka tijekom operacija loma.

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

Kada se prijelomi rašire iz zadane faze loma i stignu do kontrolne bušotine, bilježi se pad tlaka. Prvi blip se provjerava u odnosu na volumen pumpane frakturne tekućine, nazvan VFR. VFR se može koristiti kao proxy za učinkovitost klasterskog loma, pa čak i koristiti za određivanje geometrije loma. 

Drugi cilj može biti razumjeti može li iscrpljivanje ležišta, zbog već postojeće matične bušotine, utjecati na rast prijeloma. Novi prijelom teži prema iscrpljenom dijelu rezervoara.

Naprezanje skoro bunara od optičkog kabela.   

Optički kabel može se razvući duž vodoravne bušotine i pričvrstiti na vanjsku stranu kućišta bušotine. Optički kabel je zaštićen metalnim omotačem. Laserska zraka se šalje niz kabel i pokupi refleksije uzrokovane sitnim stiskanjem ili širenjem (tj. naprezanjem) kabela kada se geometrija loma na bušotini promijeni promjenom tlaka u bušotini tijekom proizvodnje nafte.

Točna vremena se bilježe kada dođe do refleksije lasera ​​i to se može koristiti za izračunavanje koje je mjesto duž kabela stisnuto - mogu se identificirati segmenti bunara od čak 8 inča.

Laserski signali povezani su s geometrijom i produktivnošću prijeloma na određenoj grupi perforacija. Velika promjena deformacije bi sugerirala veliku promjenu širine prijeloma povezanog s tom perforacijom. Ali nikakva promjena deformacije ne bi ukazivala na lom na toj perforaciji ili na lom s vrlo niskom vodljivošću.

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

Napredak klimatske tehnologije.  

Riječ je o inovacijama vezanim uz klimatske promjene i emisije stakleničkih plinova (GHG) koji doprinose globalnom zatopljenju.

E-fracking.

U naftnim poljima, jedan od načina za smanjenje emisija stakleničkih plinova je ekološki rad naftnih i plinskih tvrtki. Na primjer, korištenjem, umjesto dizela, prirodnog plina ili vjetra ili solarne struje za pumpanje fracking operacija.  

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

Segura je rekao da prednosti leže u uštedi goriva, kao i smanjenju stakleničkih plinova do 50%. Tvrdio je da je to “prilično izvanredan utjecaj na profil emisija naše industrije”.

Također je rekao da se tvrtka "veliko posvetila razvoju opreme i tehnologije koja omogućuje, kao što je frakturiranje putem mreže". To se očito odnosi na korištenje električne energije iz mreže, a ne iz plinskih turbina koje napajaju plin iz bušotine ili CNG ili LNG izvori.

Najčešći e-flote koriste plin iz bušotine za pokretanje plinskih turbina za proizvodnju električne energije koja napaja flotu, rekao je jedan promatrač. To smanjuje otisak stakleničkih plinova za dvije trećine i znači da se više bušotina može dovršiti pod danom licencom za emisiju stakleničkih plinova.

E-fracks trenutno zauzima samo oko 10% tržišta, ali se očekuje da će svjetska potražnja za smanjenjem emisija stakleničkih plinova povećati korištenje e-fracks, gdje se obično može postići smanjenje emisije stakleničkih plinova od 50%.

Geotermalna.  

Geotermalna energija je zelena u usporedbi s fosilnim gorivima, jer iz podzemnih formacija izvlači energiju u obliku topline koja se može pretvoriti u električnu energiju.

Hot Dry Rock bio je naziv metode za dobivanje geotermalne energije frakiranjem granita u planinama blizu Nacionalnog laboratorija Los Alamos (LANL) u Novom Meksiku. Bilo je to 1970-ih.

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

Koncept je bio jednostavan, ali rezultati loma bili su sve samo ne jednostavni - mreža sićušnih lomova koji su komplicirali i smanjivali protok vode do druge bušotine. Učinkovitost nije bila velika, a proces je bio skup.

Koncept je isproban na mnogim drugim mjestima diljem svijeta, ali ostaje na vrhuncu komercijalne pristupačnosti.

John McLennon, sa Sveučilišta Utah, govorio je na plenarnoj sjednici HFTC-a o novom planu. On je dio tima koji želi proširiti koncept bušenjem horizontalnih bušotina umjesto gotovo okomitih, te primjenom najnovije tehnologije frackinga iz naftnog polja. Projekt se zove Enhanced Geothermal Systems (EGS) i financira ga Ministarstvo energetike SAD-a (DOE).

Projekt je izbušio prvu od dvije bušotine od 11,000 stopa u ožujku 2021. Pristup je probijanje prve bušotine i mapiranje pukotina kako bi se dizajnirao plan stimulacije za drugu bušotinu udaljenu 300 stopa od prve bušotine koji će osigurati potrebnu povezanost između dva bunara. Ako uspije, planiraju prilagoditi rad na dvije bušotine koje su međusobno udaljene 600 stopa.

Pomalo je ironično da se tehnologija bušotina razvijena za revoluciju nafte i plina iz škriljevca može ukalemiti u čisti izvor energije kako bi se pomogla u zamjeni energije fosilnih goriva.

Druga verzija ovoga, uz sredstva DOE-a za Sveučilište u Oklahomi, je proizvodnja geotermalne energije iz četiri stare naftne bušotine i njezino korištenje za grijanje škola u blizini.

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

Nekih 40 posto svih bušotina iskopanih za geotermalnu energiju ispostavilo se da su bušotine. A geotermalna je dostupna samo na određenim mjestima diljem svijeta; najbolja mjesta obično su područja s natprosječnom vulkanskom aktivnošću.