Садржај
- Шта је хидраулично ломљење?
- Колико дуго се користи хидраулично ломљење?
- Успешна употреба хидрауличког ломљења у скрилавцу
- Хидраулично ломљење у осталим шкриљцима
- Течности за ломљење
- Проппантс
- Забринутост за животну средину
- Предности производње
Пумпе и дизел мотори спремни за фрак: Фотографија операције хидрауличног ломљења која се изводи на бушилици у Марцеллус Схале плину југозападне Пеннсилваније. Огромна група пумпи, дизел мотора, водених камиона, мешалица песка и водоводних инсталација је на располагању за брат. Слика Доуг Дунцан, УСГС.
Шта је хидраулично ломљење?
Хидраулично ломљење је поступак који може повећати доток нафте или гаса из бунара. То се изводи тако што се течност убацује у бунар у подземне стенске јединице под притисцима који су довољно високи да ломе стену. Циљ је стварање мреже међусобно повезаних ломова који ће служити као поре за кретање нафте и природног гаса до бушотине.
Хидраулично ломљење у комбинацији са хоризонталним бушењем претворило је претходно непродуктивне шкриљеве богате органским путем у највећа поља природног гаса на свету. Формирање Марцеллус Схале-а, Утица Схале-а, Барнетт Схале-а, Форд Схале-а орао и Баккен формације су примери претходно непродуктивних стенских јединица које су хидрауличким ломљењем претворене у фантастична гасна или нафтна поља.
Колико дуго се користи хидраулично ломљење?
Прва употреба хидрауличног ломљења за подстицање нафтних и природних гасова у Сједињеним Државама извршена је пре више од 60 година. Компанији за цементирање бунара Халибуртон издата је патент за поступак 1949. Метода је успешно повећала стопе производње и добро се проширила. Сада се користи широм света у хиљадама бунара сваке године. Наш бензин, гориво за грејање, природни гас и други производи направљени од нафтних деривата коштали би много више да није било измишљено хидраулично ломљење.
Хоризонтално бушење и хидраулично ломљење: Поједностављени дијаграм бушотине за природни гас који је направљен хоризонталним бушењем кроз шкриљевац Марцеллус и хидрауличким ломљењем на водоравном делу бушотине.
Јастук за бушење спреман за хидраулично ломљење: Још једна фотографија јастука за бушење на дан фрацка у представи Марцеллус Схале о гасу југозападне Пенсилваније. Фотограф Доуг Дунцан, УСГС.
Успешна употреба хидрауличког ломљења у скрилавцу
Почетком 1990-их, Митцхелл Енерги је почео са хидрауличким ломљењем како би стимулисао производњу природног гаса из бунара избушених у Барнетт Схале из Тексаса. Барнеттова шкриљаца садржавала је огромне количине природног гаса; међутим, Барнетт је ретко производио природни гас у комерцијалним количинама.
Митцхелл Енерги је схватио да је гас из Барнетт Схале био заробљен у ситним порама који нису међусобно повезани. Стијена је имала поре, али јој није недостајала пропустљивост. Бушотине избушене кроз Барнетт Схале обично би имале гас, али не и довољно гаса за комерцијалну производњу. Митцхелл Енерги је решио овај проблем хидрауличким ломљењем Барнетт Схале-а како би створио мрежу међусобно повезаних пора, што омогућава проток природног гаса у бунар.
Нажалост, многи преломи настали поступком хидрауличног ломљења брзо су се затворили кад су пумпе биле искључене. Барнеттова шкриља била је толико дубоко укопана да је ограничен притисак затворио нове ломове. Овај проблем је решен додавањем песка у течност која се ломи. Када се стијена ломи, налет воде у новоотворени простор пора пронео би зрнца песка дубоко у стенску јединицу. Када је притисак воде смањен, зрнца песка је „потиснула“ лом и отворила проток природног гаса кроз ломове и у бушотину. Данас постоји мноштво природних и синтетичких производа који се продају под називом „брашнасти песак“.
Митцхелл Енерги је додатно побољшала приносе својих бушотина бушећи их хоризонтално кроз Барнетт Схале. Вертикални бунари су покренути на површини, управљани хоризонталном оријентацијом и вођени кроз Барнетт Скривач хиљадама метара. Ово је помножило дужину зоне плаћања у бунару. Да је камена јединица дебела 100 стопа, била би зона плата од 100 стопа у вертикалном бунару. Међутим, ако се бунар управљао хоризонтално и остао водораван 5000 стопа кроз циљну формацију, тада је дужина зоне плаћања била педесет пута дужа од зоне плаћања вертикалног бунара.
Митцхелл Енерги користила је хидраулично ломљење и хоризонтално бушење да би повећала продуктивност Барнетт Схале бушотина. У ствари, многи од њихових врло успешних бушотина били би пропусти да су вертикални бунари без хидрауличног пуцања.
Перфорацијски пиштољ: Некоришћени и потрошени перфорирајући пиштољ који се користи за бушење нафте и гаса и хидраулично ломљење. На дну цеви се налазе рупе настале експлозивним набојима постављеним унутар цеви. Фото: Билл Цуннингхам, УСГС.
Хидраулично ломљење у осталим шкриљцима
Како су други сазнали за успех Митцхелл Енергис-а у Тексасу Барнетт Схале, методе хоризонталног бушења и хидрауличног ломљења испробане су у другим шкриљацима богатим органским производима. Ове методе су брзо успеле у шкриљцима Хаинесвилле Схале и Фаиеттевилле Схале у Луизијани, Тексасу и Арканзасу - затим у Шкриљи Марцеллус у Аппалацхиан сливу. Методе су радиле на многим другим шкриљацима и сада се користе за развој органског шкриљаца у многим деловима света.
Хидраулично ломљење је такође омогућило производњу течности од природног гаса и нафте из многих бушотина. Камене јединице попут Северне Дакоте Баккен и Сио Ниобрара из Колорада, Канзаса, Небраске и Вајоминга сада дају значајне количине нафте хидрауличким ломљењем.
Рибник са задржаном водом: Залијевање воде на бушилици у фаиеттевилле Схале плинске игре Арканзаса. Овако постављена језерца користе се за складиштење воде у фракцијама на месту бушења у свим представама природног гаса. Фото: Билл Цуннингхам, УСГС.
Течности за ломљење
Вода је покретачка течност која се користи у процесу хидрауличног ломљења. У зависности од карактеристика бунара и стене која се ломи, за завршетак хидрауличног ломљења може бити потребно неколико милиона галона воде.
Када се вода пумпа у бунар, цела дужина бушотине није под притиском. Уместо тога, уметнути су чепови како би се изоловао део бушотине тамо где су ломови жељени. Само овај део бушотине прима сву снагу пумпања. Како се притисак повећава у овом делу бушотине, вода отвара ломове, а погонски притисак шири ломове дубоко у стенску јединицу. Кад се пумпа заустави, ови преломи се брзо затварају, а вода која се користи за њихово отварање се гура натраг у бушотину, натраг у бунар и сакупља се на површини. Вода која се враћала на површину је мешавина воде убризгане и поре са водом која је милионима година била заробљена у каменој јединици. Порна вода је обично сланица са значајним количинама растворених чврстих материја.
Хемикалије се често додају води која се користи за хидраулично ломљење. Ови адитиви служе у различите сврхе. Неки згушњавају воду у гел који је ефикаснији код отварања ломова и ношења пропанта дубоко у стенску јединицу. Остале хемикалије се додају за: смањење трења, држећи остатке каменца у течности, спречавају корозију опреме, убијају бактерије, контролишу пХ и друге функције.
Већина компанија је била отпорна на откривање састава својих хидрауличних течности за ломљење. Сматрају да те информације требају бити приватне како би се заштитила њихова конкурентна истраживања. Међутим, регулатори почињу да траже информације, а неке компаније почињу да деле информације добровољно.
Фрац песак: Финозрнат силикатни песак помешан је са хемикалијама и водом пре него што се убаци у камене формације како би се спречило затварање новостечених вештачких ломова након завршетка хидрауличног лома. Фото: Билл Цуннингхам, УСГС.
Проппантс
У хидрауличком ломљењу користе се различити средства. То су мале честице отпорне на дробљење које се у фрактуре уносе у течност хидрауличног ломљења. Када се пумпе искључе и ломови се сруше, ове честице отпорне на притиске држе лом отвореним, стварајући простор пора кроз који природни гас може отпутовати у бунар.
Фрацни песак се данас користи, али алуминијумске куглице, керамичке куглице, синтеровани боксит и други материјали. Преко једног милиона фунти може се користити за ломљење једног бунара.
Сателитски приказ хоризонталних бушотина: Сателитски приказ места бушења Утица Схале на коме је изграђено девет хоризонталних бушотина и стимулисано хидрауличким ломљењем.
Забринутост за животну средину
Постоје бројни проблеми везани за животну средину који се односе на хидраулично ломљење. Ови укључују:
1) Преломи настали у бунару могу се директно проширити у плитке стенске јединице које се користе за снабдевање пијаћом водом. Или, преломи настали у бунару могу комуницирати са природним ломовима који се протежу у плитким стенским јединицама које се користе за снабдевање питком водом.
2) Кућиште бунара може да пропадне и омогући течност да исцури у плитке стенске јединице које се користе за снабдевање пијаћом водом.
3) Случајно изливање течности за хидраулично ломљење или течности избачених током посла ломљења може процурити у земљу или контаминирати површинску воду.
Предности производње
Хидраулично ломљење може значајно да повећа принос бушотине. Када се комбинује са хоризонталним бушењем, непрофитабилне стенске формације често се претварају у продуктивна поља природног гаса. Ова техника је у великој мери одговорна за развој гасних поља Барнетт Схале, Хаинесвилле Схале, Фаиеттевилле Схале и Марцеллус Схале. Такође може да ослободи нафту из чврстих стенских јединица као што је то учињено са Шкриљком Баккен и Ниобрара шкриљаца.
Процес хидрауличног ломљења и хемикалије које се користе заједно изазивају највећу забринутост заговорника заштите животне средине који прате индустрију природног гаса. Потребно је регулаторно окружење које ће омогућити да се ове технике примене и пруже заштитне мере заштите животне средине како би се заштитиле снабдевање водом и људи који живе у срединама где се врши бушење.