Innehåll
- Vad är hydraulisk sprickbildning?
- Hydrauliska fraktureradditiv
- Friction Reducing (Slickwater) Tillsatser
- Andra tillsatser och proppanter
- Frakturerar vätskor varierar från ett spel till ett annat
- Utspädning och neutralisering av tillsatser
Hydrauliska sprickfluider: En mängd olika kemiska tillsatser används i hydrauliska sprickfluider. De inkluderar: utspädda syror, biocider, brytare, korrosionsinhibitorer, tvärbindningsmedel, friktionsminskare, geler, kaliumklorid, syreupptagare, pH-justerande medel, skalainhibitorer och ytaktiva medel. Dessa kemiska tillsatser utgör vanligtvis bara 1/2 till 2 procent av vätskan. Resterande 98 till 99 1/2 procent av vätskan är vatten. Proppanter såsom sand, aluminiumskott eller keramiska pärlor injiceras ofta för att hålla sprickor öppna efter att tryckbehandlingen är avslutad.
Vad är hydraulisk sprickbildning?
Den nuvarande praxisen för hydrauliska sprickbehandlingar av skiffergasbehållare är att tillämpa en sekvenserad pumphändelse där miljoner liter vattenbaserade sprickfluider blandade med proppmedel och förtjockningsmedel pumpas på ett kontrollerat och övervakat sätt till målskifferbildningen ovan spricktryck.
Hydrauliska fraktureradditiv
Fraktureringsvätskorna som används för stimulering av gasskiffer består huvudsakligen av vatten men inkluderar också en mängd olika tillsatser. Antalet kemiska tillsatser som används vid en typisk sprickbehandling varierar beroende på villkoren för den specifika brunnen som sprickas.
En typisk sprickbehandling kommer att använda mycket låga koncentrationer av mellan 3 och 12 tillsatsskemikalier beroende på egenskaperna hos vattnet och skifferbildningen som sprickas. Varje komponent tjänar ett specifikt, konstruerat syfte.
Friction Reducing (Slickwater) Tillsatser
De dominerande vätskorna som för närvarande används för sprickbehandlingar i gasskifferen är vattenbaserade sprickfluider blandade med friktionsreducerande tillsatser (kallad slickwater). Tillsatsen av friktionsreducerare tillåter sprickfluider och proppmedel att pumpas till målzonen med en högre hastighet och reducerat tryck än om vatten ensamt användes.
Den här videon illustrerar utrustning, material och procedurer som används i den hydrauliska sprickprocessen. Det gäller användning av hydraulisk sprickbildning i kombination med horisontell borrning vid utvecklingen av en naturgasbrunn i en organisk rik skiffer. Det framställdes av Chesapeake Energy.
Andra tillsatser och proppanter
Förutom friktionsreducerare inkluderar andra tillsatser: biocider för att förhindra tillväxt av mikroorganism och för att minska biofouling av sprickorna; syreupptagare och andra stabilisatorer för att förhindra korrosion av metallrör; och syror som används för att avlägsna borrslamskador inom området nära borrhål. Dessa vätskor används inte bara för att skapa sprickor i bildningen utan också för att bära ett stödsmedel (ofta kiselsand eller sintrad bauxit) som avsätts i de inducerade sprickorna.
Sammansättningen av fraktureringsvätska varierar från en geologisk bassäng eller formation till en annan. En lista över potentiella tillsatser ges i tabell 1. Utvärdering av de relativa volymerna av komponenterna i en sprickfluid avslöjar den relativt lilla volymen tillsatser som finns. Sammantaget är koncentrationen av tillsatser i de flesta slickvattenfraktureringsvätskor relativt 0,5 till 2% med vatten som utgör 98% till 99,5%.
Den här videon illustrerar utrustning, material och procedurer som används i den hydrauliska sprickprocessen.Det gäller användning av hydraulisk sprickbildning i kombination med horisontell borrning vid utvecklingen av en naturgasbrunn i en organisk rik skiffer. Det framställdes av Chesapeake Energy.
Frakturerar vätskor varierar från ett spel till ett annat
Eftersom sammansättningen av varje sprickfluid varierar för att tillgodose de specifika behoven i varje område, finns det ingen formel för alla storlekar för alla tillsatser. Vid klassificering av sprickfluider och deras tillsatser är det viktigt att inse att serviceföretag som tillhandahåller dessa tillsatser har utvecklat ett antal föreningar med liknande funktionella egenskaper som ska användas för samma ändamål i olika brunnmiljöer.
Skillnaden mellan tillsatsformuleringar kan vara så liten som en förändring i koncentrationen av en specifik förening. Även om den hydrauliska sprickbranschen kan ha ett antal föreningar som kan användas i en hydraulisk sprickfluid, skulle varje enstaka sprickjobb endast använda några få tillgängliga tillsatser. Det är inte ovanligt att vissa sprickrecept utelämnar vissa sammansatta kategorier om deras egenskaper inte krävs för den specifika applikationen.
De flesta industriella processer använder kemikalier och nästan alla kemikalier kan vara farliga i tillräckligt stora mängder eller om de inte hanteras korrekt. Även kemikalier som går in i vår mat eller dricksvatten kan vara farliga. Till exempel använder dricksvattenreningsverk stora mängder klor. När det används och hanteras korrekt är det säkert för arbetare och närboende och ger rent och säkert dricksvatten för samhället.
Även om risken är låg finns potentialen för oplanerade utsläpp som kan ha allvarliga effekter på människors hälsa och miljön. På samma sätt använder hydraulisk sprickbildning ett antal kemiska tillsatser som kan vara farliga, men är säkra när de hanteras korrekt enligt krav och långvariga industrispraxis. Dessutom är många av dessa tillsatser vanliga kemikalier som människor regelbundet stöter på i vardagen.
Utspädning och neutralisering av tillsatser
Tabell 1 ger en sammanfattning av tillsatserna, deras huvudföreningar, anledningen till att tillsatsen används i en hydraulisk sprickfluid och några av de andra vanliga användningarna för dessa föreningar. Saltsyra (HCl) är den enskilt största vätskekomponenten som används i en sprickfluid bortsett från vatten; medan koncentrationen av syran kan variera, är en 15% HCl-blandning en typisk koncentration. En 15% HCl-blandning består av 85% vatten och 15% syra, därför späds volymen syra med 85% med vatten i dess stamlösning innan den pumpas in i formationen under en sprickbehandling.
När väl hela steget med sprickfluidum har injicerats var den totala volymen syra i ett exempel sprickfluid från Fayetteville-skiffer 0,133%, vilket indikerar att vätskan hade utspädts med en faktor på 122 gånger innan den pumpades in i formationen. Koncentrationen av denna syra fortsätter endast att spädas ut eftersom den vidare sprids i ytterligare volymer vatten som kan finnas i undergrunden. Vidare, om denna syra kommer i kontakt med karbonatmineraler i undergrunden, skulle den neutraliseras genom kemisk reaktion med karbonatmineralerna som producerar vatten och koldioxid som en biprodukt av reaktionen.