Edusammud frakkimises – madal-, kõrg- ja kliimatehnoloogia.

Hüdraulilise purustamise tehnoloogia konverents (HFTC) peeti Texase osariigis The Woodlandsis 1.–3. veebruaril 2022. Pandeemia paus näib olevat lõpuks läbi, seni kuni ei ilmu ühtegi radikaalset uut varianti.

Paus ei ole peatanud innovatsiooni, mis on alati olnud nafta- ja gaasitööstuse põhikomponent. Siin on mõned hiljutised tipphetked, millest mõned tulid HFTC-st välja.

Madaltehnoloogia edusammud.

2022. aastal valmivate puurkaevude arvu suurenemine pluss pikemad horisontaalsed kaevulõigud ennustavad liiva hüpet. Kuid praegused liivakaevandused, mis on tänapäeval sagedamini basseinis, on viimastel aastatel kannatanud madalamate hindade ja hoolduse tõttu ning ei pruugi olla suutelised seda vajadust rahuldama.

Pumbad on defitsiit. Operaatorid ripuvad remonti või uuendamist vajavate pumpade küljes, sest rendikohtade arv on piiratud.

Mõned Permi operaatorid puurivad pikemaid horisontaalseid puurauke. Andmed näitavad puurimise ja kaevude valmimise kulude vähenemist 15-20% võrreldes viimaste aastatega, osaliselt seetõttu, et kaevu saab puurida kiiremini. Üks ettevõte puuris 2-miilise horisontaali vaid 10 päevaga.

Kiiremat puurimist näitab see võrdlus: Permi puurimise kõrgajal 2014. aastal puuris 300 platvormi aastaga alla 20 miljoni külgjala. Eelmisel aastal 2021 puuris vähem kui 300 platvormi 46 miljonit jalga – see on märkimisväärne tulemus.

Üks põhjus on simul-frac-disaini üha laialdasem kasutamine, kus kaks kõrvuti asetsevat kaevu perforeeritakse ja purustatakse koos – 70% kiirem valmimine kui traditsioonilise tõmblukuga konstruktsiooni puhul.

Naftatoodang jala kohta suureneb horisontaalse pikkusega 1 miililt 2 miilile. Kuigi enamik Permi kaeve on praegu vähemalt 2 miili pikad, ajavad mõned operaatorid piire. Ühe operaatori jaoks on peaaegu 20% kaevudest 3 miili pikad ja nad on tulemustega rahul.

Kuid mõned teatavad erinevad tulemused tootlikkuse kohta jala kohta. Kuigi mõned pikemad kaevud jäid samaks, langesid mõned kaevud 10–20% 2–3 miili pikkuse vahel. Lõplik tulemus pole veel saadaval.

Selle külgribaks on tohutu kogus vett ja liiva, mida kasutatakse 3-miilise horisontaalse kaevu purustamiseks. Kui 2. aastal tüüpilisest 2018-miilisest kaevust saadud arvud ekstrapoleerida 3-miilisele kaevule, siis leiame, et vee koguhulk tõuseb jalgpallistaadioni muruga kaetud ala kohal 40 jalalt 60 jalale – ja see tekitab küsimusi kaevu allika kohta. frac vesi. Sarnane ilmutus ilmneb liiva kogumahu kohta, mis tõuseb 92 vagunikonteinerist 138 konteinerini. Ja see on ainult ühe kaevu jaoks

Kõrgtehnoloogia edusammud.  

Kaevupeas keskendutakse rohkem andmete kogumisele ja andmete diagnoosimisele, et parandada horisontaalsete kaevude purustamist. 

Lähivälja ühenduvus.

Seismos on välja töötanud uuendusliku diagnostika, mis suudab iseloomustada, kui hea on puurkaevu ja reservuaari vaheline ühendus, mis on oluline õli voolamisel horisontaalsesse kaevu.

Akustilist impulssi kasutatakse voolutakistuse mõõtmiseks purunenud kaevu puuraugu lähedases piirkonnas. Seda mõõdikut nimetatakse lähivälja ühenduvuse indeksi jaoks NFCI-ks ja seda saab mõõta horisontaalses kaevus. On näidatud, et NFCI korreleerub õli tootmisega igas fraktsiooni etapis.

Uuringud on näidanud, et NFCI sõltub:

· Veehoidla geoloogia – rabedad kivimid annavad suurema NFCI arvu kui plastilised kivimid.

· Teiste kaevude lähedus, mis võivad tekitada pingeid, mis põhjustavad NFCI numbrite varieerumist piki horisontaalset kaevu.

· Diverteri lisamine või piiratud sisestusfraktsiooni kasutamine, mis võib NFCI väärtusi 30% tõsta.

Suletud puuraugu rõhu jälgimine.  

Teine kõrgtehnoloogiline näide on SWPM, mis tähendab Sealed Wellbore Pressure Monitoring. Rõhu all oleva vedelikuga täidetud horisontaalne monitori süvend erineb teisest horisontaalsest kaevust, mis tuleb kogu pikkuses murda. Monitoris olevad manomeetrid registreerivad hästi väikseid rõhumuutusi murdeoperatsioonide ajal.

Protsessi töötasid välja Devon Energy ja Well Data Labs. Alates 2020. aastast on analüüsitud üle 10,000 40 murdumisetapi – tavaliselt 2 XNUMX-miilisel lateraalsuunal.

Kui luumurrud levivad antud murru staadiumist laiali ja jõuavad hästi monitorile, registreeritakse rõhutõus. Esimest tõrget kontrollitakse pumbatava vedeliku mahuga, mida nimetatakse VFR-iks. VFR-i saab kasutada klastri murdude efektiivsuse puhverserverina ja isegi murdude geomeetria väljaselgitamiseks. 

Teine eesmärk võib olla mõista, kas reservuaari ammendumine, mis on tingitud juba olemasolevast vanemkaevust, võib mõjutada luumurdude kasvu. Uus luumurd kipub suunduma reservuaari tühjenenud osa poole.

Fiiberoptilisest kaablist tulenev tüvi.   

Kiudoptilise kaabli saab piki horisontaalset kaevu välja tõmmata ja kinnitada kaevu korpuse välisküljele. Optiline kaabel on kaitstud metallkestaga. Laserkiir suunatakse mööda kaablit alla ja võtab vastu peegeldused, mis on põhjustatud kaabli väikesest kokkupressimisest või paisumisest (st pingest), kui kaevu murru geomeetria on muutunud õlitootmise ajal kaevu rõhu muutumise tõttu.

Laserpeegelduse ilmnemisel salvestatakse täpsed ajad ja selle põhjal saab arvutada, milline koht piki kaablit kokku suruti – tuvastada saab kuni 8-tollised kaevu segmendid.

Lasersignaalid on seotud luumurru geomeetria ja produktiivsusega konkreetses perforatsiooniklastris. Suur deformatsioonimuutus viitab selle perforatsiooniga seotud luumurru laiuse suurele muutusele. Kuid ükski deformatsioonimuutus ei viita sellele, et perforatsioonil pole murdu või väga madala juhtivusega murd.

Praegu on algusaeg ja selle uue tehnoloogia tegelik väärtus tuleb veel kindlaks teha.

Kliimatehnoloogia edusammud.  

Need on uuendused, mis on seotud kliimamuutuste ja kasvuhoonegaaside (KHG) heitkogustega, mis aitavad kaasa globaalsele soojenemisele.

E-frakkimine.

Naftaväljadel on üheks võimaluseks kasvuhoonegaaside heitkoguseid vähendada nafta- ja gaasiettevõtete oma tegevuse keskkonnasäästlikumaks muutmine. Näiteks kasutades frakkimisoperatsioonide pumpamiseks diislikütuse asemel maagaasi või tuule- või päikeseelektrit.  

HFTC täiskogu avaistungil ütles vanem asepresident Michael Segura, et Halliburton on üks peamisi tegijaid elektrimootoriga Frac-parkettide või e-frac-tehnoloogia vallas. Tegelikult algatas e-fracs 2016. aastal Halliburton ja turustati 2019. aastal.

Segura ütles, et kasu seisneb kütusesäästmises ja kasvuhoonegaaside vähendamises kuni 50%. Ta väitis, et see oli "üsna märkimisväärne mõju meie tööstuse heitkoguste profiilile".

Ta ütles ka, et ettevõte on võtnud "suure panuse seadmete ja võimaldava tehnoloogia, näiteks võrgutoitega purustamise arendamisele." Ilmselt viitab see elektrienergia kasutamisele võrgust, mitte gaasiturbiinidest, mis töötavad puurkaevugaasi või CNG või LNG allikatega.

Üks vaatleja ütles, et kõige levinumad e-laevastikud kasutavad gaasiturbiinide käitamiseks kaevugaasi, et toota elektrit, mis laevastikku toidab. See vähendab kasvuhoonegaaside jalajälge kahe kolmandiku võrra ja tähendab, et antud kasvuhoonegaaside heitkoguste litsentsi alusel saab teha rohkem puurauke.

E-fracs moodustab praegu vaid umbes 10% turust, kuid ülemaailmne nõudlus kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamise järele suurendab eeldatavasti e-fracside kasutamist, kus tavaliselt on võimalik saavutada kasvuhoonegaaside vähendamine 50%.

Geotermiline.  

Geotermiline energia on fossiilkütustega võrreldes roheline, sest see ammutab maa-alustest moodustistest energiat soojuse kujul, mida saab muundada elektriks.

Hot Dry Rock oli meetodi nimi geotermilise energia tootmiseks, purustades graniidi New Mexico osariigis Los Alamose riikliku labori (LANL) lähedal asuvates mägedes. See oli 1970. aastatel.

LANLis leiutatud kontseptsioon oli üsna lihtne: puurige graniidi sisse kaldkaev ja purustage kaev. Mõne kaugusel puurige teine ​​kaev, mis ühendaks luumurru(de)ga. Seejärel pumbake vesi alla esimesse kaevu, läbi murde(de), kus see soojust koguks, seejärel üles teise kaevu, kus kuum vesi saaks auruturbiini juhtida, et toota elektrit.

Idee oli lihtne, kuid purunemistulemused olid kõike muud kui lihtsad – pisikeste murdude võrgustik, mis raskendas ja vähendas vee voolu teise kaevu. Tõhusus ei olnud suur ja protsess oli kallis.

Seda kontseptsiooni on proovitud paljudes teistes kohtades üle maailma, kuid see on endiselt kaubandusliku taskukohasuse tipul.

John McLennon Utahi ülikoolist rääkis HFTC täiskogu istungil uuest plaanist. Ta on osa meeskonnast, kes soovib kontseptsiooni laiendada, puurides peaaegu vertikaalse asemel horisontaalseid puurauke ja rakendades naftavälja uusimat frakkimistehnoloogiat. Projekt kannab nime Enhanced Geothermal Systems (EGS) ja seda rahastab USA energeetikaministeerium (DOE).

Projekti käigus puuriti esimene kahest 11,000 2021 jala pikkusest kaevust 300. aasta märtsis. Lähenemisviis on murda esimene kaev ja kaardistada murrud, et koostada stimulatsiooniplaan teise kaevu jaoks, mis asub 600 jala kaugusel esimesest kaevust, mis tagab vajaliku ühenduvuse kaevu vahel. kaks kaevu. Kui see töötab, kavatsevad nad kohandada tegevust kahe kaevuga, mis asuvad üksteisest XNUMX jala kaugusel.

On pisut irooniline, et põlevkiviõli ja -gaasi revolutsiooni jaoks välja töötatud kaevutehnoloogiat võidakse pookida puhtasse energiaallikasse, mis aitab asendada fossiilkütuste energiat.

Selle teine ​​versioon DOE rahastusega Oklahoma ülikoolile on geotermilise energia tootmine neljast vanast naftapuurkaevust ja selle kasutamine lähedal asuvate koolide kütmiseks.

Vaatamata entusiasmile sellistes projektides väidab Bill Gates, et geotermiline energia aitab maailma energiatarbimisele vaid tagasihoidlikult kaasa.

Umbes 40 protsenti kõigist maasoojusallikaks kaevatud puurkaevudest osutuvad umbkaevudeks. Ja maasoojus on saadaval ainult teatud kohtades üle maailma; parimad kohad on tavaliselt keskmisest kõrgema vulkaanilise aktiivsusega alad.