Szczelinowanie hydrauliczne, lub szczelinowanie, jest sprawdzoną i wysoce regulowaną techniką, która jest stosowana przez firmy naftowe i gazowe od ponad 60 lat.

Szczelinowanie opiera się na podstawowej zasadzie rozbijania skał i otwierania ich, aby umożliwić przepływ ropy i gazu na powierzchnię. Chociaż zasada ta jest prosta, ciągłe innowacje doprowadziły do rozwoju wysoce zaawansowanych technologii, które umożliwiły dostęp do ogromnych nowych zasobów ropy i gazu oraz pobudziły wzrost produkcji – szczególnie w ciągu ostatnich 15 lat.

Co to jest szczelinowanie hydrauliczne lub szczelinowanie?

Wbrew powszechnemu przekonaniu, szczelinowanie nie jest procesem wiercenia. Szczelinowanie odbywa się po wykonaniu odwiertu, jego orurowaniu i zacementowaniu. Szczelinowanie jest procesem, który wykorzystuje płyn do stymulowania przepływu ropy naftowej i gazu ziemnego na powierzchnię odwiertu.

Szczelinowanie jest starannie zaprojektowanym procesem, który uwzględnia wiele warunków przed rozpoczęciem zabiegu, w tym następujące:

• Typ skały w formacji
• Głębokość odwiertu
• Temperatura odwiertu

Warunki te i dodatkowe właściwości są modelowane komputerowo w celu zobrazowania oczekiwanych wymiarów szczelin, które powstaną w wyniku proponowanego zabiegu. Dzięki tym szczegółom opracowywany jest plan optymalizacji wydajności i łagodzenia potencjalnych zagrożeń podczas operacji szczelinowania.

W terenie proces szczelinowania trwa od 3 do 4 dni na odwiert i obejmuje następujące podstawowe etapy:

1. Woda, proppant (piasek do szczelinowania) i chemikalia są transportowane i przechowywane w odwiercie. Przyjeżdża sprzęt do szczelinowania i jest ustawiany.
   Uwaga: Grafika została zaktualizowana przez Streamflow
   

   Foto credit : Trican

   .

2. Płyn do szczelinowania, znany również jako płyn do szczelinowania hydraulicznego lub woda poślizgowa, jest mieszany na miejscu, a pompy szczelinujące wpompowują go do odwiertu pod wystarczająco wysokim ciśnieniem, aby utworzyć małe (o szerokości milimetra) pęknięcia w docelowej formacji skalnej głęboko pod powierzchnią.

   Gdy interwał, lub etap, jest odpowiednio szczelinowany, pompy są wyłączane, ciśnienie jest zmniejszane, a pęknięcia zaczynają się zamykać. Piasek szczelinujący otwiera szczeliny, umożliwiając przepływ cząsteczek węglowodoru do szczelin, a następnie do odwiertu.

   Szczelinowanie rozpoczyna się zazwyczaj na końcu poziomej części odwiertu i powraca do części pionowej. Proces ten określany jest jako wieloetapowe szczelinowanie hydrauliczne. Zazwyczaj potrzeba średnio od 10 do 15 etapów, aby zapewnić odpowiednie pokrycie rezerwuaru w celu maksymalizacji wydobycia zawartej w nim ropy lub gazu. Liczba etapów zależy od długości bocznej studni.

3. Wykonanie zaplanowanych etapów zajmuje zwykle około 3 do 4 dni. Następnie sprzęt do szczelinowania jest usuwany z odwiertu i instalowany jest sprzęt do testowania przepływu i/lub produkcji. Teraz ropa lub gaz ziemny będą mogły wypływać z odwiertu.
4. Początkowo ropa lub gaz mogą wypływać z odwiertu wraz z większością płynu po szczelinowaniu, zwanego płynem zwrotnym. Płyn zwrotny jest oddzielany od gazu ziemnego lub ropy naftowej i przechowywany na terenie odwiertu. Odwiert może płynąć (lub produkować) przez lata, ale przepływ płynu zwrotnego następuje w ciągu kilku dni lub miesięcy.

   Dokładnie odzyskany płyn zwrotny jest albo ponownie wykorzystywany do innego odwiertu, albo usuwany w instalacjach zatwierdzonych przez rząd. Operatorzy muszą śledzić ilości płynu zwrotnego i zgłaszać je organom regulacyjnym.

Płyn do szczelinowania

Wybór płynu do szczelinowania zależy od właściwości zbiornika, kosztów i dostępności.

Płyn szczelinujący stosowany w procesie szczelinowania składa się z:

• Płyn bazowy: najczęściej woda, ale może to być również ciekły dwutlenek węgla (CO2) lub azot (N2)
• Proppant lub piasek szczelinujący: zwykle czysty piasek kwarcowy, ale może to być również piasek pokryty żywicą lub kulki ceramiczne
• Dodatki: powszechnie stosowane dodatki, które zmieniają wydajność płynu w całym procesie szczelinowania oraz chronią zbiornik i sprzęt

Frac Fluid = Base Fluid + Proppant + Additives

Ujawnienie Fra Fluid

Kanadyjski przemysł naftowy i gazowy rozumie, że społeczeństwo ma pytania dotyczące dodatków stosowanych podczas szczelinowania i dlatego jest zobowiązany do publicznego ujawniania stosowanych przez siebie płynów szczelinujących. Ogromna większość dodatków używanych w płynach szczelinowych jest również używana w powszechnych procesach przemysłowych i domowych, takich jak szampon, szminka, antyperspiranty i lody.

Przedsiębiorstwa usługowe, które przeprowadzają szczelinowanie w terenie są zobowiązane do dostarczenia firmom poszukiwawczo-wydobywczym (E&P), swoim klientom, listy dodatków używanych w ich płynach szczelinujących.

Z kolei firmy E&P są zobowiązane do publicznego ujawnienia dodatków używanych do szczelinowania odwiertów, które posiadają. FracFocus prowadzi publiczny rejestr, gdzie firmy przesyłają dane o swoich operacjach szczelinowania hydraulicznego w Kanadzie.

Zapewnienie, że szczelinowanie jest bezpieczne i odpowiedzialne

Ciągły monitoring operacji szczelinowania w czasie rzeczywistym jest kluczem do zapewnienia bezpieczeństwa pracowników i środowiska. W operacjach szczelinowania bierze udział dobrze wyszkolona siła robocza, która miesza płyn i monitoruje ciśnienie, tempo i objętość pompowania, aby zapewnić, że czynności szczelinowania przebiegają zgodnie z zaprojektowanym, specyficznym dla danego miejsca planem. Sprzęt pompujący może być zatrzymany w każdym momencie, jeśli operacja różni się od planu lub jeśli zatrzymanie jest wymagane z jakiegokolwiek innego powodu.

Monitorowanie mikrosejsmiczne to monitorowanie w czasie rzeczywistym indukowanej sejsmiczności, która występuje podczas szczelinowania. Monitoring mikrosejsmiczny tworzy obraz każdego etapu szczelinowania, dzięki czemu operator może być pewien, że proces szczelinowania przebiega zgodnie z założeniami w docelowej formacji skalnej.

Monitoring dostarcza informacji o zmieniających się naprężeniach w zbiorniku. Na podstawie tych danych operatorzy mogą wykazać, jak daleko sięgają pęknięcia. Pęknięcia rosną bardziej w kierunku poziomym niż w kierunku pionowym. Na przykład szczeliny w basenie Horn River w północno-wschodniej Kolumbii Brytyjskiej mogą rozciągać się na setki metrów w bok i dziesiątki metrów w pionie.

Fracking, podobnie jak wszystkie działania związane z ropą i gazem w Kanadzie, jest ściśle regulowany. Każda faza rozwoju wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego musi ubiegać się o zatwierdzenie przepisów przed rozpoczęciem prac.

Oprócz przepisów, kanadyjski przemysł i personel rządowy pracowali wspólnie nad opracowaniem Zalecanych Praktyk Przemysłu (IRPs) w zakresie szczelinowania. IRPs są opracowywane poprzez wspólne wysiłki i identyfikują najlepsze praktyki dla środków zapobiegawczych w celu złagodzenia ryzyka podczas operacji szczelinowania.

Wreszcie, nie cała praca przemysłu jest wykonywana w terenie. Wiele firm zajmujących się szczelinowaniem hydraulicznym posiada najnowocześniejsze centra badawczo-rozwojowe skupione na ciągłym ulepszaniu technik szczelinowania. Praca w tych laboratoriach prowadzi do postępu na miejscu odwiertu w następujących obszarach:

• Płyny przyjazne dla środowiska, ekologiczne chemikalia i nowe technologie, które pozwolą na szczelinowanie przy użyciu mniejszej ilości słodkiej wody
• Systemy znaczników stosowane do oceny rozkładu i produktywności szczelin
• Techniki monitorowania wgłębnego w celu zwiększenia efektywności każdego etapu szczelinowania
• Innowacje w zakresie ponownego wykorzystania i recyklingu płynów szczelinujących