Fremskritt innen fracking – lavteknologi, høyteknologi og klimateknologi.

Hydraulic Fracturing Technology Conference (HFTC) ble holdt i The Woodlands, Texas, 1.–3. februar 2022. Pandemiavbruddet ser ut til å være over omsider, så lenge ingen radikale nye varianter dukker opp.

Pausen har ikke stoppet innovasjon, som alltid har vært en nøkkelingrediens i olje- og gassindustrien. Her er noen av de siste høydepunktene, hvorav noen kom ut av HFTC.

Lavteknologiske fremskritt.

En økning i antall brønner som skal fullføres i 2022 pluss lengre horisontale brønnseksjoner varsler et hopp i frac sand. Men nåværende sandgruver, oftere i bassenget i disse dager, har lidd under reduserte priser og vedlikehold de siste årene, og kan kanskje ikke dekke behovet.

Pumper er mangelvare. Operatører henger på pumper som trenger reparasjon eller oppgradering fordi utleieplasser er begrenset i tilbudet.

Noen operatører i Perm borer lengre horisontale brønner. Dataene viser en kostnadsreduksjon på 15-20 % for boring og brønnkompletteringer sammenlignet med de siste årene, blant annet fordi brønner kan bores raskere. Ett selskap boret en 2-mils horisontal på bare 10 dager.

Raskere boring vises ved denne sammenligningen: På høyden av Permian-boringen i 2014 boret 300 rigger mindre enn 20 millioner laterale fot i løpet av et år. I fjor, 2021, boret mindre enn 300 rigger 46 millioner fot – et bemerkelsesverdig resultat.

Noe av årsaken er en økende bruk av simul-frac-designet, der to tilstøtende brønner er perforert og fraktet sammen – 70 % raskere fullføring enn den tradisjonelle glidelås-frac-designen.

Oljeproduksjonen per fot øker med horisontal lengde fra 1-mile til 2-mile. Mens de fleste brønnene i Perm nå er minst 2 mil lange, presser noen operatører grensene. For én operatør er nesten 20 % av brønnene 3 mil lange, og de er fornøyde med resultatene.

Men noen rapporterer blandede resultater for produktivitet per fot. Mens noen lengre brønner forble de samme, falt noen brønner med 10-20 % mellom lengder på 2-mile og 3-mile. Et endelig resultat er ikke tilgjengelig ennå.

Et sidefelt til dette er den enorme mengden vann og sand som brukes til å frakte en 3-mil horisontal brønn. Hvis tall hentet fra en typisk 2-mils brønn i 2018 ekstrapoleres til en 3-mils brønn, finner vi at de totale vannvolumene stiger fra 40 fot til 60 fot over gressområdet til en fotballstadion – og dette reiser spørsmål om kilden til frac vannet. En lignende åpenbaring vises for totale sandvolumer som stiger fra 92 jernbanevogncontainere til 138 containere. Og dette er bare for én brønn

Høyteknologiske fremskritt.  

Ved brønnhodet er det et sterkere fokus på å samle inn mer data og diagnostisere dataene for å forbedre fracking av horisontale brønner. 

Nærfelt-tilkobling.

Seismos har utviklet en innovativ diagnostikk som kan karakterisere hvor god forbindelsen er mellom brønnboring og reservoar, som er nøkkelen til strømning av olje inn i en horisontal brønn.

En akustisk puls brukes til å måle strømningsmotstand i området nær brønnhullet til en brønn som har blitt fraktet. Metrikken kalles NFCI, for nærfelts tilkoblingsindeks, og den kan måles langs en horisontal brønn. Det har vist seg at NFCI korrelerer med oljeproduksjon i hvert frac-trinn.

Studier har vist at NFCI avhenger av:

· Reservoarets geologi — sprø bergarter gir større NFCI-tall enn duktile bergarter.

· Nærhet til andre brønner som kan indusere spenninger som får NFCI-tall til å variere langs en horisontal brønn.

· Legge til en avleder eller bruke et begrenset inngangsfrac-design som kan øke NFCI-verdiene med 30 %.

Overvåking av forseglet brønnhulltrykk.  

Et annet høyteknologisk eksempel er SWPM, som står for Sealed Wellbore Pressure Monitoring. En horisontal monitorbrønn, fylt med væske under trykk, skiller seg fra en annen horisontal brønn som skal fraktes i hele lengden. Trykkmålere i monitorbrønnen registrerer små trykkendringer under frac-operasjoner.

Prosessen ble utviklet av Devon Energy og Well Data Labs. Siden 2020 har over 10,000 40 fracking-stadier - typisk 2 langs en XNUMX-mil lateral - blitt analysert.

Når brudd sprer seg ut fra et gitt bruddstadium og når monitorbrønnen, registreres et trykkblip. Den første blippen sjekkes opp mot volumet av frac-væske som pumpes, kalt VFR. VFR kan brukes som en proxy for klyngefrac-effektivitet og til og med brukes til å finne ut bruddgeometri. 

Et annet mål kan være å forstå om reservoaruttømming, på grunn av en eksisterende foreldrebrønn, kan påvirke veksten av brudd. Et nytt brudd har en tendens til å gå mot en uttømt del av et reservoar.

Nær-brønn belastning fra fiberoptisk kabel.   

En fiberoptisk kabel kan strekkes ut langs en horisontal brønn og festes på utsiden av brønnforingsrøret. Den optiske kabelen er beskyttet av en metallkappe. En laserstråle sendes nedover kabelen og fanger opp refleksjoner forårsaket av liten krymping eller ekspansjon (dvs. tøyning) av kabelen når et brudd ved brønnen får sin geometri endret av en endring i brønntrykket under oljeproduksjon.

Nøyaktige tider registreres når en laserrefleksjon oppstår, og dette kan brukes til å beregne hvilken plassering langs kabelen som ble krympet - brønnsegmenter så små som 8 tommer kan identifiseres.

Lasersignalene er relatert til geometrien og produktiviteten til bruddet ved en bestemt perforeringsklynge. En stor tøyningsendring vil antyde en stor endring i bredden på bruddet knyttet til den perforeringen. Men ingen tøyningsendring vil indikere ingen brudd ved den perforeringen, eller et brudd med svært lav ledningsevne.

Dette er tidlige dager, og den virkelige verdien av denne nye teknologien er ennå ikke bestemt.

Klimateknologiske fremskritt.  

Dette er innovasjoner knyttet til klimaendringer og utslipp av klimagasser (GHG) som bidrar til global oppvarming.

E-fracking.

I oljefeltet er en måte å redusere utslippene av klimagasser ved at olje- og gasselskaper grønner sin egen virksomhet. For eksempel ved å bruke, i stedet for diesel, naturgass eller vind- eller solenergi for å pumpe fracking-operasjoner.  

I en åpningsplenum på HFTC sa Michael Segura, senior visepresident, at Halliburton var en av de største aktørene innen elektrisk drevne frac-flåter eller e-frac-teknologi. Faktisk ble e-fracs initiert av Halliburton i 2016 og kommersialisert i 2019.

Segura sa at fordelene ligger i drivstoffbesparelser så vel som reduksjoner i drivhusgasser på opptil 50 %. Han hevdet at dette var en "ganske bemerkelsesverdig innvirkning på utslippsprofilen til vår industri."

Han sa også at selskapet har forpliktet seg til å utvikle utstyr og muliggjør teknologi, for eksempel nettdrevet frakturering. Dette refererer tilsynelatende til bruk av elektrisitet fra nettet, snarere enn fra gassturbiner drevet av brønnhodegass eller CNG- eller LNG-kilder.

De vanligste e-flåtene bruker brønnhodegass til å drive gassturbiner for å generere elektrisitet som driver flåten, sa en observatør. Dette reduserer GHG-fotavtrykket med to tredjedeler og betyr at flere brønner kan fullføres under en gitt GHG-utslippslisens.

E-fracs er bare rundt 10 % av markedet nå, men verdensomspennende etterspørsel etter å senke GHG forventes å øke bruken av e-fracs, hvor typisk 50 % GHG-reduksjoner kan oppnås.

Geotermisk.  

Geotermisk energi er grønn sammenlignet med fossilt brensel, fordi den utvinner energi fra underjordiske formasjoner i form av varme som kan omdannes til elektrisitet.

Hot Dry Rock var navnet på metoden for å utnytte geotermisk energi ved å frakke granitt i fjellene nær Los Alamos National Laboratory (LANL) i New Mexico. Dette var på 1970-tallet.

Konseptet, oppfunnet hos LANL, var ganske enkelt: bor en skråbrønn inn i granitten og brøt brønnen. Bor en andre brønn et stykke unna som kan kobles til bruddet(e). Deretter pumpes vann ned i den første brønnen, gjennom bruddet(e) der det vil ta opp varme, deretter opp den andre brønnen hvor det varme vannet kunne drive en dampturbin for å produsere elektrisitet.

Konseptet var enkelt, men bruddresultatene var alt annet enn enkle – et nettverk av bittesmå brudd som kompliserte og reduserte vannstrømmen til den andre brønnen. Effektiviteten var ikke stor, og prosessen var kostbar.

Konseptet har blitt prøvd mange andre steder rundt om i verden, men er fortsatt på grensen til kommersiell rimelighet.

John McLennon, fra University of Utah, talte på plenumsmøtet til HFTC om en ny plan. Han er en del av et team som ønsker å utvide konseptet ved å bore horisontale brønner i stedet for nesten vertikale, og ta i bruk den nyeste fracking-teknologien fra oljefeltet. Prosjektet heter Enhanced Geothermal Systems (EGS) og er finansiert av US Department of Energy (DOE).

Prosjektet boret den første av to 11,000 2021 fots brønner i mars 300. Tilnærmingen er å frakte den første brønnen og kartlegge bruddene for å designe en stimuleringsplan for den andre brønnen 600 fot fra den første brønnen som vil gi den nødvendige tilkoblingen mellom to brønner. Hvis det fungerer, planlegger de å tilpasse operasjonene til to brønner som ligger XNUMX fot fra hverandre.

Det er litt ironisk at brønnteknologi utviklet for skiferolje- og -gassrevolusjonen kan podes inn i en ren energikilde for å erstatte fossil energi.

En annen versjon av dette, med midler fra DOE til University of Oklahoma, er å produsere geotermisk energi fra fire gamle oljebrønner, og bruke den til å varme opp skoler i nærheten.

Til tross for entusiasmen i prosjekter som disse, argumenterer Bill Gates for at geotermisk energi bare vil bidra beskjedent til verdens strømforbruk:

Rundt 40 prosent av alle brønner gravd for geotermisk varme viser seg å være duds. Og geotermisk er kun tilgjengelig på visse steder rundt om i verden; de beste stedene pleier å være områder med vulkansk aktivitet over gjennomsnittet.