Hydraulické štěpení neboli frakování je osvědčená a přísně regulovaná technika, kterou ropné a plynárenské společnosti používají již více než 60 let.

Frakování je založeno na základním principu štěpení hornin a jejich rozpínání, aby ropa a plyn mohly proudit na povrch. Ačkoli je princip jednoduchý, neustálé inovace vedly k vývoji vysoce pokročilých technologií, které umožnily přístup k rozsáhlým novým zdrojům ropy a zemního plynu a podnítily nový růst těžby – zejména v posledních 15 letech.

Co je hydraulické štěpení neboli frakování?

Na rozdíl od všeobecného přesvědčení není frakování procesem vrtání. Štěpení probíhá až po vyvrtání vrtu, jeho opláštění a zacementování. Fracking je proces, při kterém se používá kapalina ke stimulaci toku ropy a zemního plynu na povrch vrtu.

Fracking je pečlivě navržený proces, který před zahájením úpravy zohledňuje mnoho podmínek, včetně následujících:

• Typ horniny v útvaru
• Hloubka vrtu
• Teplota ve vrtu

Tyto podmínky a další vlastnosti se modelují pomocí počítače, aby se znázornily očekávané rozměry trhlin, které budou výsledkem navrhované úpravy. Na základě těchto podrobností se vypracuje plán optimalizace výkonu a zmírnění možných rizik při frakovacích operacích.

V terénu bude frakovací proces trvat 3 až 4 dny na jeden vrt a zahrnuje následující základní kroky:

1. Voda, proppant (štěpný písek) a chemikálie se dopravují a skladují v místě vrtu. Přijede frakovací zařízení a je připraveno.
   Poznámka: Grafiku vylepšuje Streamflow
   

   Foto: Trican

   .

2. Frakční kapalina, známá také jako hydraulická štěpící kapalina nebo kluzká voda, se na místě smíchá a frakovací čerpadla ji pumpují do vrtu pod dostatečně vysokým tlakem, aby v cílové horninové formaci hluboko pod povrchem vytvořila malé (milimetr široké) trhliny.

   Jakmile je interval nebo fáze dostatečně rozpraskaná, čerpadla se vypnou, tlak se sníží a trhliny se začnou uzavírat. Štěpný písek “podepře” trhliny, aby umožnil molekulám uhlovodíků proudit do trhlin a poté do vrtu.

   Štěpení obvykle začíná na špičce nebo na konci horizontální části vrtu a pokračuje zpět do vertikální části vrtu. Tento proces se označuje jako vícestupňové hydraulické štěpení. Běžně trvá v průměru 10 až 15 fází, aby se zajistilo dostatečné pokrytí ložiska a maximalizovala se těžba ropy nebo plynu, které obsahuje. Počet etap závisí na boční délce vrtu.

3. Provedení plánovaných etap obvykle trvá přibližně 3 až 4 dny. Poté se frakovací zařízení odstraní z místa vrtu a nainstaluje se zařízení pro testování průtoku a/nebo těžbu. Nyní bude moci z vrtu vytékat ropa nebo zemní plyn.
4. Zpočátku se nechá ropa nebo plyn vytékat z vrtu spolu s většinou frakční kapaliny, označované jako zpětný tok. Zpětná kapalina se odděluje od zemního plynu nebo ropy a skladuje se v místě vrtu. Vrt může proudit (nebo těžit) po celé roky, ale k zpětnému toku kapaliny dochází pouze v průběhu několika dnů nebo měsíců.

   Pečlivě získaná vratná kapalina se buď znovu použije pro jiný vrt, nebo se likviduje ve vládou schválených zařízeních. Provozovatelé musí sledovat objemy vratné kapaliny a hlásit je regulačním orgánům.

Frakční kapalina

Výběr frakční kapaliny závisí na vlastnostech ložiska, nákladech a dostupnosti.

Frakční kapalina používaná při frakování se skládá z:

• Základní kapaliny: nejčastěji voda, ale může to být také kapalný oxid uhličitý (CO2) nebo dusík (N2)
• Propant nebo frakční písek: obvykle čistý křemičitý písek, ale může to být také písek potažený pryskyřicí nebo keramické kuličky
• Přísady: Aditiva: běžná aditiva, která mění vlastnosti kapaliny v průběhu frakovacího procesu a chrání zásobník a zařízení

Frac Fluid = Base Fluid + Proppant + Additives

Zveřejňování informací o frakční kapalině

Kanadský ropný a plynárenský průmysl chápe, že veřejnost má otázky ohledně přísad používaných při frakování, a proto se zavázal zveřejňovat informace o používaných frakčních kapalinách. Převážná většina přísad používaných ve frakčních kapalinách se používá také v běžných průmyslových a domácích procesech, jako je šampon, rtěnka, antiperspiranty a zmrzlina.

Servisní společnosti, které provádějí štěpení v terénu, se zavázaly poskytnout průzkumným a těžebním společnostem (E&P), svým zákazníkům, seznam přísad používaných v jejich štěpicích kapalinách.

Společnosti E&P se zase zavázaly zveřejnit přísady používané při štěpení vrtů, které vlastní. FracFocus hostí veřejný registr, kam společnosti nahrávají údaje o svých operacích hydraulického štěpení v Kanadě.

Zajištění bezpečného a odpovědného štěpení

Klíčem k zajištění bezpečnosti pracovníků a životního prostředí je nepřetržité monitorování operací štěpení v reálném čase. Operace štěpení zahrnují dobře vyškolené pracovníky, kteří míchají kapalinu a monitorují tlaky, rychlosti a objemy čerpání, aby zajistili, že činnosti štěpení budou probíhat podle navrženého plánu specifického pro danou lokalitu. Čerpací zařízení lze kdykoli zastavit, pokud se operace liší od plánu nebo pokud je nutné zastavení z jiného důvodu.

Mikroseismické monitorování je monitorování indukované seismicity v reálném čase, ke kterému dochází při frakování. Mikroseismické monitorování vytváří obraz každé fáze frakování, aby si provozovatel mohl být jistý, že proces frakování probíhá v cílové horninové formaci podle plánu.

Monitorování přináší informace o měnícím se napětí v ložisku. Na základě těchto údajů mohou provozovatelé prokázat, jak daleko sahají trhliny. Trhliny rostou více v horizontálním směru než ve vertikálním směru. Například trhliny v Horn River Basin v severovýchodní Britské Kolumbii se mohou rozšiřovat o stovky metrů laterálně a desítky metrů vertikálně.

Frakování, stejně jako všechny činnosti související s těžbou ropy a zemního plynu v Kanadě, je přísně regulováno. Každá fáze těžby ropy a zemního plynu musí před zahájením prací požádat o schválení regulačními orgány.

Kromě předpisů kanadský průmysl a vládní pracovníci spolupracovali na vývoji doporučených postupů (IRP) pro fracking. IRP vznikají na základě spolupráce a určují osvědčené postupy pro preventivní opatření ke zmírnění rizik při frakovacích pracích.

Nakonec ne veškerá práce průmyslu probíhá v terénu. Mnoho společností zabývajících se hydraulickým štěpením má nejmodernější výzkumná a vývojová střediska zaměřená na neustálé zlepšování technik štěpení. Práce v těchto laboratořích vede k pokroku v místě vrtu v následujících oblastech:

• Ekologicky šetrné kapaliny, ekologické chemikálie a nové technologie, které umožní štěpení s menším množstvím sladké vody
• Systémy stopovacích zařízení používané k vyhodnocování rozložení a produktivity štěpení
• Techniky monitorování vrtu ke zvýšení účinnosti jednotlivých fází štěpení
• Inovace v oblasti opětovného použití a recyklace štěpných kapalin