Kandungan
- Apakah patah hidraulik?
- Berapa Lama Mempunyai Keretakan Hidraulik Telah Digunakan?
- Penggunaan Fracturing Hidraulik yang berjaya dalam Shale
- Pecah hidraulik dalam Memainkan Shal lain
- Bendungan Fraktal
- Proppants
- Keprihatinan Alam Sekitar
- Manfaat Pengeluaran
Pam dan enjin diesel sedia untuk frac: Gambar operasi patah hidraulik yang sedang dijalankan di pad penggerudian dalam permainan gas Marcellus Shale di Pennsylvania barat daya. Perhimpunan besar pam, enjin diesel, trak air, pencampur pasir, dan lekapan paip disediakan untuk frac. Imej oleh Doug Duncan, USGS.
Apakah patah hidraulik?
Fraktur hidraulik adalah prosedur yang dapat meningkatkan aliran minyak atau gas dari telaga. Ia dilakukan dengan mengepam cecair ke bawah ke dalam unit-unit rock bawah permukaan di bawah tekanan yang cukup tinggi untuk patah batu. Matlamatnya adalah untuk mewujudkan rangkaian fraktur yang saling berkait yang akan berfungsi sebagai ruang liang untuk pergerakan minyak dan gas asli ke sumur telaga.
Pemisahan hidraulik yang digabungkan dengan penggerudian mendatar telah bertukar menjadi syal kaya organik yang tidak produktif ke dalam bidang gas asli terbesar di dunia. Marcellus Shale, Utica Shale, Barnett Shale, Eagle Ford Shale, dan Formasi Bakken adalah contoh-contoh unit rock yang tidak produktif yang telah diubah menjadi bidang gas atau minyak yang hebat dengan patah hidraulik.
Berapa Lama Mempunyai Keretakan Hidraulik Telah Digunakan?
Penggunaan pertama fraktur hidraulik untuk merangsang telaga minyak dan gas asli di Amerika Syarikat telah dilakukan lebih dari 60 tahun yang lalu. Syarikat Penyaman Minyak Haliburton telah dikeluarkan paten untuk prosedur pada tahun 1949. Kaedah ini berjaya meningkatkan kadar pengeluaran dengan baik dan praktiknya dengan cepat menyebar. Ia kini digunakan di seluruh dunia dalam beribu-ribu telaga setiap tahun. Petrol, bahan api pemanasan, gas asli dan produk lain yang diperbuat daripada produk petroleum akan lebih mahal sekiranya patah hidraulik tidak dicipta.
Penggerudian mendatar dan patah hidraulik: Gambar gambarajah sederhana dari sumur gas asli yang telah dibina dengan penggerudian mendatar melalui Marcellus Shale dan patah hidraulik pada bahagian mendatar telaga.
Pad penggerudian bersedia untuk patah hidraulik: Satu lagi gambar gerudi pada hari frac dalam permainan gas Marcellus Shale di Pennsylvania barat daya. Gambar oleh Doug Duncan, USGS.
Penggunaan Fracturing Hidraulik yang berjaya dalam Shale
Pada awal 1990-an, Mitchell Energy mula menggunakan fraktur hidraulik untuk merangsang pengeluaran gas asli dari telaga yang dibor ke Barnett Shale of Texas. The Barnett Shale mengandungi sejumlah besar gas asli; Walau bagaimanapun, Barnett jarang menghasilkan gas asli dalam kuantiti komersial.
Mitchell Energy menyedari bahawa gas di Barnett Shale terperangkap di ruang liang kecil yang tidak saling berhubungan. Batu itu mempunyai ruang liang tetapi kekurangan kebolehtelapan. Wells digerudi melalui Barnett Shale biasanya akan mempunyai pameran gas tetapi tidak cukup gas untuk pengeluaran komersial. Mitchell Energy menyelesaikan masalah ini dengan membengkokkan hidraulik Barnett Shale untuk mewujudkan rangkaian ruang liang yang saling menghubungkan yang membolehkan aliran gas asli ke telaga.
Malangnya banyak patah yang dihasilkan oleh proses patah hidraulik terputus apabila pam mati dimatikan. The Barnett Shale begitu dikebumikan sehingga tekanan mengurung ditutup patah baru. Masalah ini diselesaikan dengan menambahkan pasir ke cecair fraktur. Apabila batuan itu pecah, banjir air ke ruang liang yang baru dibuka akan membawa butiran pasir ke dalam unit batu. Apabila tekanan air dikurangkan, biji pasir "disandarkan" patah terbuka dan membenarkan aliran gas asli melalui patah tulang dan ke dalam telaga. Hari ini terdapat pelbagai produk semulajadi dan sintetik yang dijual di bawah nama "pasir frac."
Mitchell Energy terus meningkatkan hasil telaga mereka dengan menggerudi mereka secara melintang melalui Barnett Shale. Telaga vertikal bermula di permukaan, menuju ke orientasi mendatar dan didorong melalui Barnett Shale untuk ribuan kaki. Ini mengalikan panjang zon bayar di dalam telaga. Sekiranya satu unit batu tebal 100 kaki, ia akan mempunyai zon bayar 100 kaki dalam sebuah telaga menegak. Walau bagaimanapun, jika telaga itu menggerakkan mendatar dan kekal mendatar untuk 5000 kaki melalui pembentukan sasaran, maka panjang zon bayar adalah lima puluh kali lebih lama daripada zon bayar telaga menegak.
Mitchell Energy menggunakan fraktur hidraulik dan penggerudian mendatar untuk membiak produktiviti telaga Barnett Shale. Sebenarnya, banyak telaga yang sangat berjaya akan menjadi kegagalan jika mereka adalah telaga vertikal tanpa patah hidraulik.
Pistol perforasi: Pistol perforating yang tidak digunakan dan dibelanjakan dalam penggerudian minyak dan gas dan patah hidraulik. Paip di bahagian bawah menunjukkan lubang-lubang yang dibuat oleh caj letupan yang dipasang di dalam paip. Gambar oleh Bill Cunningham, USGS.
Pecah hidraulik dalam Memainkan Shal lain
Seperti yang diketahui oleh orang lain tentang kejayaan Mitchell Energys di Barnett Shale of Texas, kaedah penggerudian mendatar dan patah hidraulik telah diuji di syal kaya organik yang lain. Kaedah ini dengan cepat berjaya di Haynesville Shale dan Fayetteville Shale dari Louisiana, Texas dan Arkansas - kemudian di Marcellus Shale di Lembangan Appalachian. Kaedah ini bekerja di banyak shales yang lain dan kini digunakan untuk membangun shales organik yang kaya di banyak tempat di dunia.
Keretakan hidraulik juga membolehkan pengeluaran cecair gas asli dan minyak dari banyak telaga. Unit Rock seperti Bakken Shale North Dakota dan Niobrara Shale dari Colorado, Kansas, Nebraska dan Wyoming kini menghasilkan sejumlah besar minyak dari patah hidraulik.
Kolam penahan air frac: Sebuah penimbunan air pada pad gerudi di arena gas Fayetteville Shale di Arkansas. Kolam bermacam seperti ini digunakan untuk penyimpanan air frac di tapak penggerudian dalam semua pemilihan gas asli. Gambar oleh Bill Cunningham, USGS.
Bendungan Fraktal
Air adalah cecair memandu yang digunakan dalam proses patah hidraulik. Bergantung pada ciri-ciri telaga dan batuan yang patah, beberapa juta gelen air boleh dikehendaki menyelesaikan pekerjaan fraktur hidraulik.
Apabila air dipam ke dalam sumur, keseluruhan telaga tidak bertekanan. Sebaliknya, plag dimasukkan untuk mengasingkan bahagian telaga di mana keretakan dikehendaki. Hanya seksyen telaga ini menerima daya penuh. Apabila tekanan membina dalam bahagian telaga ini, air akan membuka fraktur, dan tekanan memandu memanjangkan fraktur jauh ke dalam unit batu. Apabila mengepam berhenti patah tulang ini dengan cepat terperangkap, dan air yang digunakan untuk membukanya ditolak ke dalam lubang bor, menyandarkan telaga dan dikumpulkan di permukaan. Air yang dipulihkan ke permukaan adalah campuran air disuntik dan air liang yang telah terperangkap dalam unit batu selama berjuta-juta tahun. Air pori biasanya air garam dengan sejumlah besar pepejal terlarut.
Bahan kimia sering ditambah kepada air yang digunakan dalam fraktur hidraulik. Aditif ini berfungsi dengan pelbagai tujuan. Sesetengah menebuk air ke dalam gel yang lebih berkesan pada pembukaan fraktur dan membawa jamban jauh ke dalam unit batu. Bahan kimia lain ditambah kepada: mengurangkan geseran, menyimpan rompak batu yang digantung dalam cecair, mencegah hakisan peralatan, membunuh bakteria, mengawal pH dan fungsi lain.
Kebanyakan syarikat telah tahan mendedahkan komposisi cecair fraktur hidraulik mereka. Mereka percaya bahawa maklumat ini harus dikekalkan untuk melindungi penyelidikan mereka yang kompetitif. Walau bagaimanapun, pengawal selia mula menuntut maklumat itu, dan sesetengah syarikat mula berkongsi maklumat secara sukarela.
Pasir Frac: Pasir silika halus bercampur dengan bahan kimia dan air sebelum dipompa ke formasi batu untuk mencegah patah buatan yang baru dibuat dari penutupan selepas patah hidraulik selesai. Gambar oleh Bill Cunningham, USGS.
Proppants
Pelbagai proppant digunakan dalam pemecahan hidraulik. Ini adalah zarah-zarah tahan kecil yang dibawa ke dalam fraktur oleh cecair fraktur hidraulik. Apabila pam dimatikan dan patah-patah runtuh, zarah-zarah yang tahan retak ini memegang patah terbuka, mewujudkan ruang liang di mana gas asli boleh bergerak ke telaga.
Pasir pasir adalah proppant yang paling biasa digunakan hari ini tetapi manik aluminium, manik seramik, bauksit sinter dan bahan lain juga telah digunakan. Lebih sejuta paun proppants boleh digunakan semasa memecahkan satu sumur.
Paparan imej satelit telaga mendatar: Paparan satelit dari tapak penggerudian Utica Shale di mana sembilan telaga mendatar telah dibina dan dirangsang dengan patah hidraulik.
Keprihatinan Alam Sekitar
Terdapat beberapa kebimbangan alam sekitar yang berkaitan dengan fraktur hidraulik. Ini termasuk:
1) Keretakan yang dihasilkan di dalam telaga mungkin terus terus ke dalam unit batu cetek yang digunakan untuk bekalan air minum. Atau, patah yang dihasilkan di dalam telaga mungkin berkomunikasi dengan patah semulajadi yang meleburkan ke unit batu cetek yang digunakan untuk bekalan air minum.
2) Selongsong telaga mungkin gagal dan membenarkan cecair melarikan diri ke dalam unit batu cetek yang digunakan untuk bekalan air minuman.
3) Tumpahan kecemasan bendalir hidraulik atau cecair hidraulik yang dikeluarkan semasa kerja fraktur mungkin meresap ke dalam tanah atau air permukaan yang tercemar.
Manfaat Pengeluaran
Pecahan hidraulik dapat meningkatkan hasil perigi dengan ketara. Apabila ia digabungkan dengan penggerudian mendatar, formasi batuan yang tidak menguntungkan sering diubah menjadi medan gas asli yang produktif. Teknik ini sebahagian besarnya bertanggungjawab untuk pembangunan Barnett Shale, Haynesville Shale, Fayetteville Shale, dan medan gas Marcellus Shale. Ia juga boleh membebaskan minyak daripada unit batu ketat seperti yang telah dilakukan dengan Bakken Shale dan Niobrara Shale.
Proses patah hidraulik dan bahan kimia yang digunakan dengannya menyebabkan kebimbangan terbesar kepada penyokong alam sekitar yang menonton industri gas asli. Persekitaran kawal selia diperlukan yang akan membolehkan teknik ini digunakan dan menyediakan perlindungan alam sekitar untuk melindungi bekalan air dan orang-orang yang tinggal di kawasan di mana penggerudian berlaku.