Mga Pag-unlad sa Fracking – Low-Tech, High-Tech, At Climate-Tech.

Ang Hydraulic Fracture Technology Conference (HFTC) ay ginanap sa The Woodlands, Texas, noong Pebrero 1-3, 2022. Mukhang tapos na ang pandemic na hiatus, hangga't walang lalabas na radikal na bagong variant.

Ang pahinga ay hindi huminto sa pagbabago, na palaging isang pangunahing sangkap ng industriya ng langis at gas. Narito ang ilang kamakailang mga highlight, ang ilan ay lumabas sa HFTC.

Mga pag-unlad sa mababang teknolohiya.

Ang pagtaas sa bilang ng mga balon na makukumpleto sa 2022 at ang mas mahabang pahalang na mga seksyon ng balon ay naglalarawan ng isang pagtalon sa frac sand. Ngunit ang kasalukuyang mga minahan ng buhangin, na mas madalas sa basin sa mga araw na ito, ay nagdusa mula sa mga pinababang presyo at pagpapanatili sa nakalipas na ilang taon, at maaaring hindi mapunan ang pangangailangan.

Kulang ang supply ng mga bomba. Ang mga operator ay nakasabit sa mga bomba na nangangailangan ng pagkukumpuni o pag-upgrade dahil limitado ang mga lugar na inuupahan sa kanilang suplay.

Ang ilang mga operator sa Permian ay nag-drill ng mas mahabang pahalang na balon. Ang data ay nagpapakita ng isang pagbawas sa gastos ng 15-20% para sa pagbabarena at pagkumpleto ng balon kumpara sa mga nakaraang taon, bahagyang dahil ang mga balon ay maaaring ma-drill nang mas mabilis. Isang kumpanya ang nag-drill ng 2-milya na pahalang sa loob lamang ng 10 araw.

Ang mas mabilis na pagbabarena ay ipinapakita ng paghahambing na ito: sa kasagsagan ng Permian drilling noong 2014, 300 rig ang nag-drill ng mas mababa sa 20 milyong lateral feet sa isang taon. Noong nakaraang taon, 2021, wala pang 300 rig ang nag-drill ng 46 milyong talampakan – isang kahanga-hangang resulta.

Bahagi ng dahilan ay ang pagtaas ng paggamit ng simul-frac na disenyo, kung saan ang dalawang katabing balon ay butas-butas at frack sa konsiyerto - 70% na mas mabilis na makumpleto kaysa sa tradisyonal na zipper-frac na disenyo.

Ang produksyon ng langis bawat talampakan ay tumataas na may pahalang na haba mula 1-milya hanggang 2-milya. Habang ang karamihan sa mga balon sa Permian ay hindi bababa sa 2-milya ang haba, ang ilang mga operator ay itinutulak ang mga limitasyon. Para sa isang operator, halos 20% ng mga balon ay 3-milya ang haba, at masaya sila sa mga resulta.

Ngunit may ilang nag-uulat ng magkahalong resulta para sa pagiging produktibo bawat talampakan. Habang ang ilang mas mahabang balon ay nanatiling pareho, ang ilang mga balon ay bumagsak ng 10-20% sa pagitan ng haba na 2-milya at 3-milya. Ang isang tiyak na resulta ay hindi pa magagamit.

Ang isang sidebar dito ay ang napakalaking dami ng tubig at buhangin na ginamit upang bumagsak sa isang 3-milya na pahalang na balon. Kung ang mga numerong nakuha mula sa isang tipikal na 2-milya na balon noong 2018 ay i-extrapolate sa isang 3-milya na balon, makikita namin ang kabuuang dami ng tubig na tumaas mula 40 talampakan hanggang 60 talampakan sa ibabaw ng damong lugar ng isang football stadium - at ito ay nagdudulot ng mga tanong tungkol sa pinagmulan ng ang frac water. Lumilitaw ang isang katulad na paghahayag para sa kabuuang dami ng buhangin na tumaas mula 92 lalagyan ng riles sa 138 lalagyan. At ito ay para lamang sa isang balon

High-tech na pagsulong.  

Sa wellhead, mayroong mas malakas na pagtuon sa pagkolekta ng mas maraming data at pag-diagnose ng data upang mapabuti ang fracking ng mga pahalang na balon. 

Near-field connectivity.

Nakabuo ang Seismos ng isang makabagong diagnostic na maaaring makilala kung gaano kahusay ang koneksyon sa pagitan ng wellbore at reservoir, na siyang susi sa pagdaloy ng langis sa isang pahalang na balon.

Ang isang acoustic pulse ay ginagamit upang sukatin ang resistensya ng daloy sa malapit sa wellbore na rehiyon ng isang balon na na-fracked. Ang sukatan ay tinatawag na NFCI, para sa near-field connectivity index, at maaari itong masukat sa buong pahalang na balon. Ipinakita na ang NFCI ay nauugnay sa paggawa ng langis sa bawat yugto ng frac.

Ipinakita ng mga pag-aaral na ang NFCI ay nakasalalay sa:

· Ang heolohiya ng reservoir — ang mga malutong na bato ay nagbibigay ng mas malaking bilang ng NFCI kaysa sa mga ductile na bato.

· Kalapitan ng iba pang mga balon na maaaring magdulot ng mga stress na nagiging sanhi ng pag-iiba ng mga numero ng NFCI sa isang pahalang na balon.

· Pagdaragdag ng diverter o paggamit ng limitadong entry frac na disenyo na maaaring magpalakas ng mga halaga ng NFCI ng 30%.

Selyadong wellbore pressure monitoring.  

Ang isa pang high-tech na halimbawa ay ang SWPM, na nakatayo para sa Sealed Wellbore Pressure Monitoring. Ang isang pahalang na balon ng monitor, na puno ng likido sa ilalim ng presyon, ay nakatayo mula sa isa pang pahalang na balon na dapat i-frack sa buong haba nito. Ang mga pressure gauge sa monitor ay nagtatala ng maliliit na pagbabago sa presyon sa panahon ng mga operasyon ng frac.

Ang proseso ay binuo ng Devon Energy at Well Data Labs. Mula noong 2020, mahigit 10,000 yugto ng fracking – karaniwang 40 kasama ang 2-milya na lateral – ang nasuri.

Kapag ang mga bali ay kumalat mula sa isang partikular na yugto ng frac at umabot nang maayos sa monitor, ang isang pressure blip ay naitala. Ang unang blip ay sinusuri laban sa dami ng frac fluid na nabomba, na tinatawag na VFR. Ang VFR ay maaaring gamitin bilang isang proxy para sa kahusayan ng cluster frac at kahit na ginagamit upang malaman ang geometry ng bali. 

Ang isa pang layunin ay maaaring maunawaan kung ang pag-ubos ng reservoir, dahil sa isang pre-existing na balon ng magulang, ay maaaring makaapekto sa paglaki ng mga bali. Ang isang bagong bali ay may posibilidad na magtungo sa isang naubos na bahagi ng isang reservoir.

Near-well strain mula sa fiber optic cable.   

Ang isang fiber optic cable ay maaaring itali sa isang pahalang na balon at ikabit sa labas ng balon ng balon. Ang optical cable ay protektado ng isang metal sheath. Ang isang laser beam ay ipinadala pababa sa cable at kumukuha ng mga reflection na dulot ng minutong crimping o pagpapalawak (ibig sabihin, strain) ng cable kapag ang isang bali sa balon ay binago ang geometry nito sa pamamagitan ng pagbabago sa presyon ng balon sa panahon ng paggawa ng langis.

Itinatala ang mga tumpak na oras kapag may naganap na pagmuni-muni ng laser at magagamit ito para kalkulahin kung aling lokasyon sa kahabaan ng cable ang na-crimped — matutukoy ang mga bahagi ng balon na kasing liit ng 8 pulgada.

Ang mga signal ng laser ay nauugnay sa geometry at pagiging produktibo ng bali sa isang partikular na kumpol ng pagbutas. Ang isang malaking pagbabago ng strain ay magmumungkahi ng malaking pagbabago sa lapad ng bali na konektado sa pagbutas na iyon. Ngunit walang pagbabago sa strain ang magsasaad ng walang bali sa pagbutas na iyon, o isang bali na may napakababang conductivity.

Ito ay mga unang araw, at ang tunay na halaga ng bagong teknolohiyang ito ay hindi pa matukoy.

Pag-unlad ng teknolohiya sa klima.  

Ito ay mga inobasyon na may kaugnayan sa pagbabago ng klima at mga emisyon ng greenhouse gases (GHG) na nag-aambag sa global warming.

E-fracking.

Sa larangan ng langis, isang paraan upang mabawasan ang mga emisyon ng GHG ay sa pamamagitan ng paglalagay ng mga kumpanya ng langis at gas sa kanilang sariling mga operasyon. Halimbawa, sa pamamagitan ng paggamit, sa halip na diesel, natural gas o hangin o solar na kuryente upang mag-bomba ng mga operasyon ng fracking.  

Sa pagbubukas ng plenary session sa HFTC, sinabi ni Michael Segura, senior vice president, na si Halliburton ay isa sa mga pangunahing manlalaro sa electric-powered frac fleets o e-frac technology. Sa katunayan, ang mga e-frac ay pinasimulan ni Halliburton noong 2016 at na-komersyal noong 2019.

Sinabi ni Segura na ang mga benepisyo ay nasa pagtitipid ng gasolina gayundin ang mga pagbawas sa GHG na hanggang 50%. Sinabi niya na ito ay isang "medyo kapansin-pansin na epekto sa emissions profile ng aming industriya."

Sinabi rin niya na ang kumpanya ay gumawa ng "isang malaking pangako sa pagbuo ng kagamitan at pagpapagana ng teknolohiya, tulad ng grid-powered fracturing." Maliwanag na tumutukoy ito sa paggamit ng kuryente mula sa grid, sa halip na mula sa mga gas turbine na pinapagana ng wellhead gas o CNG o LNG na pinagmumulan.

Ang pinakakaraniwang e-fleet ay gumagamit ng wellhead gas upang magpatakbo ng mga gas turbine upang makabuo ng kuryente na nagpapagana sa fleet, sabi ng isang tagamasid. Binabawasan nito ang GHG footprint ng dalawang-katlo at nangangahulugan na mas maraming mga balon ang maaaring kumpletuhin sa ilalim ng ibinigay na lisensya sa paglabas ng GHG.

Ang mga e-frac ay halos 10% na lamang ng merkado ngayon, ngunit ang pandaigdigang pangangailangan na babaan ang GHG ay inaasahang magpapalaki sa paggamit ng mga e-frac, kung saan karaniwang 50% ang mga pagbawas sa GHG ay maaaring makamit.

Geothermal.  

Ang geothermal na enerhiya ay berde kumpara sa mga fossil fuel, dahil ito ay kumukuha ng enerhiya mula sa underground formations sa anyo ng init na maaaring ma-convert sa kuryente.

Ang Hot Dry Rock ay ang pangalan ng paraan upang i-tap ang geothermal energy sa pamamagitan ng fracking granite sa mga bundok malapit sa Los Alamos National Laboratory (LANL) sa New Mexico. Ito ay noong 1970s.

Ang konsepto, na naimbento sa LANL, ay medyo simple: mag-drill ng isang slant well sa granite at frac ang well. Mag-drill ng isang segundong balon sa ilang distansya na makakakonekta sa (mga) bali. Pagkatapos ay magbomba ng tubig pababa sa unang balon, sa pamamagitan ng (mga) bali kung saan ito kukuha ng init, pagkatapos ay itaas ang pangalawang balon kung saan ang mainit na tubig ay maaaring magmaneho ng steam turbine upang makagawa ng kuryente.

Ang konsepto ay isang simple, ngunit ang mga resulta ng bali ay kahit ano ngunit simple - isang network ng mga maliliit na bali na kumplikado at nagpababa ng daloy ng tubig sa pangalawang balon. Ang mga kahusayan ay hindi mahusay, at ang proseso ay mahal.

Ang konsepto ay sinubukan sa maraming iba pang mga lugar sa buong mundo, ngunit nananatili sa tuktok ng komersyal na affordability.

Si John McLennon, ng University of Utah, ay nagsalita sa plenaryo session ng HFTC tungkol sa isang bagong plano. Siya ay bahagi ng isang team na gustong palawakin ang konsepto sa pamamagitan ng pagbabarena ng mga pahalang na balon sa halip na malapit sa patayo, at pag-deploy ng pinakabagong teknolohiya ng fracking mula sa oilfield. Ang proyekto ay tinatawag na Enhanced Geothermal Systems (EGS) at pinondohan ng US Department of Energy (DOE).

Ang proyekto ay nag-drill sa una sa dalawang 11,000-ft na balon noong Marso 2021. Ang diskarte ay upang sirain ang unang balon at imapa ang mga bali upang magdisenyo ng isang stimulation plan para sa pangalawang balon 300 talampakan mula sa unang balon na magbibigay ng koneksyon na kailangan sa pagitan ng dalawang balon. Kung ito ay gagana, plano nilang iangkop ang mga operasyon sa dalawang balon na 600 talampakan ang layo.

Ito ay isang maliit na kabalintunaan na ang mahusay na teknolohiya na binuo para sa shale oil at gas revolution ay maaaring ihugpong sa isang malinis na mapagkukunan ng enerhiya upang makatulong na palitan ang mga enerhiya ng fossil fuel.

Ang isa pang bersyon nito, na may mga pondo mula sa DOE hanggang sa Unibersidad ng Oklahoma, ay upang makagawa ng geothermal na enerhiya mula sa apat na lumang balon ng langis, at gamitin ito sa pag-init ng mga paaralan sa malapit.

Sa kabila ng sigasig sa mga proyektong tulad nito, sinabi ni Bill Gates na ang geothermal ay mag-aambag lamang ng katamtaman sa pagkonsumo ng kuryente sa mundo:

Mga 40 porsiyento ng lahat ng mga balon na hinukay para sa geothermal ay lumabas na mga dud. At ang geothermal ay magagamit lamang sa ilang partikular na lugar sa buong mundo; ang pinakamagandang lugar ay malamang na mga lugar na may higit sa average na aktibidad ng bulkan.