پیشرفت در فرکینگ - فناوری پایین، فناوری بالا و فناوری آب و هوا.

کنفرانس فناوری شکست هیدرولیک (HFTC) در وودلندز، تگزاس، در 1 تا 3 فوریه 2022 برگزار شد. به نظر می‌رسد که وقفه همه‌گیر بالاخره پایان یافته است، تا زمانی که هیچ گونه جدید رادیکالی ظاهر نشود.

این وقفه، نوآوری را که همیشه جزء اصلی صنعت نفت و گاز بوده است، متوقف نکرده است. در اینجا چند نکته برجسته اخیر وجود دارد که برخی از آنها از HFTC خارج شده اند.

پیشرفت های کم تکنولوژی

افزایش تعداد چاه‌هایی که در سال 2022 تکمیل می‌شوند به‌علاوه بخش‌های بلندتر چاه افقی نشان‌دهنده جهش در شن و ماسه است. اما معادن شن و ماسه فعلی که این روزها بیشتر در حوضه هستند، در چند سال گذشته از کاهش قیمت و نگهداری رنج برده اند و ممکن است نتوانند این نیاز را برطرف کنند.

پمپ ها کمبود دارند. اپراتورها به پمپ هایی که نیاز به تعمیر یا ارتقاء دارند آویزان هستند زیرا مکان های اجاره ای در عرضه آنها محدود است.

برخی از اپراتورها در پرمین چاه های افقی طولانی تری حفر می کنند. داده ها نشان دهنده کاهش 15 تا 20 درصدی هزینه حفاری و تکمیل چاه ها نسبت به سال های اخیر است، تا حدی به این دلیل که چاه ها می توانند سریعتر حفر شوند. یک شرکت یک حفاری افقی 2 مایلی را تنها در 10 روز حفاری کرد.

حفاری سریعتر با این مقایسه نشان داده می شود: در اوج حفاری پرمین در سال 2014، 300 دکل کمتر از 20 میلیون فوت جانبی در یک سال حفاری کردند. سال گذشته، 2021، کمتر از 300 دکل حفاری 46 میلیون فوتی حفاری کردند - یک نتیجه قابل توجه.

بخشی از دلیل استفاده روزافزون از طراحی مشابه فرک است، که در آن دو چاه مجاور به طور هماهنگ سوراخ شده و شکسته می شوند - 70٪ سریعتر از طراحی سنتی زیپ فرک تکمیل می شود.

تولید روغن در هر فوت با طول افقی از 1 مایل به 2 مایل افزایش می یابد. در حالی که اکثر چاه ها در پرمین در حال حاضر حداقل 2 مایل طول دارند، برخی از اپراتورها محدودیت ها را تحت فشار قرار می دهند. برای یک اپراتور، تقریباً 20٪ از چاه ها 3 مایل طول دارند و آنها از نتایج راضی هستند.

اما برخی نتایج متفاوتی را برای بهره وری در هر فوت گزارش می دهند. در حالی که برخی از چاه‌های طولانی‌تر ثابت ماندند، برخی از چاه‌ها بین طول‌های 10 مایلی و 20 مایلی 2 تا 3 درصد کاهش یافتند. نتیجه قطعی هنوز در دسترس نیست.

نوار کناری این مقدار بسیار زیاد آب و شن است که برای شکستن یک چاه افقی 3 مایلی استفاده می شود. اگر اعداد به دست آمده از یک چاه معمولی 2 مایلی در سال 2018 به یک چاه 3 مایلی تعمیم داده شود، متوجه می‌شویم که حجم کل آب از 40 فوت به 60 فوت در سطح چمن یک استادیوم فوتبال افزایش می‌یابد - و این سؤالاتی را در مورد منبع چاه ایجاد می‌کند. آب فرک مکاشفه مشابهی برای کل حجم ماسه ظاهر می شود که از 92 کانتینر واگن ریلی به 138 کانتینر افزایش می یابد. و این فقط برای یک چاه است

پیشرفت های تکنولوژی بالا  

در دهانه چاه، تمرکز قوی تری بر جمع آوری داده های بیشتر و تشخیص داده ها برای بهبود شکستن چاه های افقی وجود دارد. 

اتصال میدان نزدیک

Seismos یک تشخیص ابتکاری ایجاد کرده است که می تواند مشخص کند که ارتباط بین چاه و مخزن که کلید جریان نفت به یک چاه افقی است، چقدر است.

یک پالس صوتی برای اندازه گیری مقاومت جریان در ناحیه نزدیک به چاه چاهی که شکسته شده است استفاده می شود. این معیار برای شاخص اتصال میدان نزدیک NFCI نامیده می شود و می توان آن را در تمام طول یک چاه افقی اندازه گیری کرد. نشان داده شده است که NFCI با تولید روغن در هر مرحله فرک مرتبط است.

مطالعات نشان داده اند که NFCI به موارد زیر بستگی دارد:

· زمین شناسی مخزن - سنگ های شکننده اعداد NFCI بزرگتر از سنگ های شکل پذیر می دهند.

· نزدیکی چاه‌های دیگری که می‌توانند تنش‌هایی ایجاد کنند که باعث می‌شود اعداد NFCI در طول یک چاه افقی تغییر کنند.

· اضافه کردن یک دیورتر یا استفاده از طراحی فرک ورودی محدود که می تواند مقادیر NFCI را تا 30 درصد افزایش دهد.

مانیتورینگ فشار چاه مهر و موم شده  

یکی دیگر از نمونه های پیشرفته SWPM است که مخفف مانیتورینگ فشار چاهی مهر و موم شده است. یک چاه مانیتور افقی، پر از مایع تحت فشار، از چاه افقی دیگری که قرار است در تمام طول آن شکسته شود، جدا می شود. گیج های فشار در مانیتور به خوبی تغییرات فشار کوچک را در طول عملیات frac ثبت می کنند.

این فرآیند توسط Devon Energy و Well Data Labs توسعه داده شده است. از سال 2020، بیش از 10,000 مرحله شکستگی - معمولاً 40 مرحله در امتداد 2 مایلی جانبی - تجزیه و تحلیل شده است.

هنگامی که شکستگی ها از یک مرحله فرک معین پخش می شوند و به خوبی به مانیتور می رسند، یک ضربه فشار ثبت می شود. اولین بلیپ در برابر حجم مایع frac پمپ شده بررسی می شود که VFR نامیده می شود. VFR می تواند به عنوان یک پروکسی برای بازده شکست خوشه ای و حتی برای تعیین هندسه شکست استفاده شود. 

هدف دیگر می تواند درک این موضوع باشد که آیا تخلیه مخزن، به دلیل وجود چاه والدین از قبل، می تواند بر رشد شکستگی ها تأثیر بگذارد یا خیر. یک شکستگی جدید تمایل دارد به سمت یک بخش تخلیه شده از یک مخزن حرکت کند.

کرنش نزدیک به چاه از کابل فیبر نوری.   

یک کابل فیبر نوری را می توان در امتداد یک چاه افقی کشیده و به قسمت بیرونی محفظه چاه متصل کرد. کابل نوری توسط یک غلاف فلزی محافظت می شود. یک پرتو لیزر به پایین کابل فرستاده می‌شود و انعکاس‌های ناشی از چروک یا انبساط (یعنی کرنش) کابل را هنگامی که هندسه شکستگی چاه با تغییر فشار چاه در طول تولید نفت تغییر می‌کند، می‌گیرد.

زمان‌های دقیق زمانی که انعکاس لیزر رخ می‌دهد ثبت می‌شود و می‌توان از آن برای محاسبه مکان در امتداد کابل استفاده کرد - بخش‌های چاه به کوچکی 8 اینچ را می‌توان شناسایی کرد.

سیگنال های لیزر مربوط به هندسه و بهره وری شکستگی در یک خوشه سوراخ خاص است. یک تغییر کرنش بزرگ نشان دهنده تغییر بزرگ در عرض شکستگی متصل به آن سوراخ است. اما هیچ تغییر کرنشی نشان دهنده عدم شکستگی در آن سوراخ یا شکستگی با رسانایی بسیار کم نیست.

این روزهای اولیه است و ارزش واقعی این فناوری جدید هنوز مشخص نشده است.

پیشرفت های فناوری آب و هوا  

اینها نوآوری های مربوط به تغییرات آب و هوایی و انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) هستند که به گرم شدن کره زمین کمک می کنند.

فرکینگ الکترونیکی.

در میدان نفتی، یکی از راه‌های کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، سبز کردن فعالیت‌های شرکت‌های نفت و گاز است. به عنوان مثال، با استفاده به جای گازوئیل، گاز طبیعی یا الکتریسیته بادی یا خورشیدی برای پمپاژ عملیات شکست.  

در یک جلسه عمومی افتتاحیه در HFTC، مایکل سگورا، معاون ارشد رئیس جمهور، گفت که هالیبرتون یکی از بازیگران اصلی در ناوگان فرک با موتور الکتریکی یا فناوری e-frac است. در واقع، e-fracs توسط Halliburton در سال 2016 آغاز شد و در سال 2019 تجاری شد.

Segura گفت که مزایای صرفه جویی در سوخت و همچنین کاهش GHG تا 50٪ است. او ادعا کرد که این "تأثیر بسیار قابل توجهی بر مشخصات انتشار گازهای گلخانه ای صنعت ما" است.

او همچنین گفت که این شرکت "تعهد بزرگی به توسعه تجهیزات و فناوری توانمندسازی، مانند شکستگی با انرژی شبکه" داده است. این ظاهراً به استفاده از برق از شبکه اشاره دارد، نه از توربین های گازی که با گاز سرچاه یا منابع CNG یا LNG تغذیه می شوند.

یکی از ناظران گفت که رایج‌ترین ناوگان الکترونیکی از گاز سرچاهی برای راه‌اندازی توربین‌های گازی برای تولید برق استفاده می‌کنند که انرژی ناوگان را تامین می‌کند. این امر ردپای گازهای گلخانه ای را به میزان دو سوم کاهش می دهد و به این معنی است که چاه های بیشتری را می توان تحت مجوز انتشار گازهای گلخانه ای مشخص تکمیل کرد.

فراکس الکترونیکی در حال حاضر تنها حدود 10 درصد از بازار را به خود اختصاص داده است، اما انتظار می رود تقاضای جهانی برای کاهش گازهای گلخانه ای باعث افزایش استفاده از فرک های الکترونیکی شود، جایی که معمولاً می توان 50 درصد کاهش گازهای گلخانه ای را به دست آورد.

ژئوترمال.  

انرژی زمین گرمایی در مقایسه با سوخت های فسیلی سبز است، زیرا انرژی را از سازندهای زیرزمینی به شکل گرما استخراج می کند که می تواند به الکتریسیته تبدیل شود.

سنگ خشک داغ نام روشی برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی با شکستن گرانیت در کوه های نزدیک به آزمایشگاه ملی لوس آلاموس (LANL) در نیومکزیکو بود. این در دهه 1970 بود.

مفهومی که در LANL ابداع شد، بسیار ساده بود: یک چاه مایل به داخل گرانیت سوراخ کنید و چاه را بشکنید. یک چاه دوم را در فاصله ای دورتر حفر کنید تا به شکستگی(ها) متصل شود. سپس آب را به داخل چاه اول پمپاژ کنید، از طریق شکستگی(های) جایی که گرما را جذب می کند، سپس چاه دوم را که آب داغ می تواند توربین بخار را برای تولید برق به حرکت درآورد، بالا ببرید.

این مفهوم ساده بود، اما نتایج شکستگی هر چیزی جز ساده بود - شبکه ای از شکستگی های کوچک که جریان آب را به چاه دوم پیچیده و کاهش می داد. راندمان عالی نبود و فرآیند گران بود.

این مفهوم در بسیاری از مکان‌های دیگر در سراسر جهان آزمایش شده است، اما همچنان در آستانه‌ی مقرون به صرفه بودن تجاری است.

جان مک لنون، ​​از دانشگاه یوتا، در جلسه عمومی HFTC در مورد یک طرح جدید صحبت کرد. او بخشی از تیمی است که می‌خواهد این مفهوم را با حفاری چاه‌های افقی به جای تقریباً عمودی، و به کارگیری آخرین فن‌آوری فرکینگ از میدان نفتی گسترش دهد. این پروژه سیستم های زمین گرمایی پیشرفته (EGS) نام دارد و توسط وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) تامین مالی می شود.

این پروژه اولین چاه از دو چاه 11,000 فوتی را در مارس 2021 حفر کرد. رویکرد این است که چاه اول را شکسته و شکستگی ها را ترسیم کنیم تا یک طرح تحریک برای چاه دوم در فاصله 300 فوتی چاه اول طراحی شود که اتصال مورد نیاز بین چاه را فراهم کند. دو چاه اگر کار کند، آنها قصد دارند عملیات را با دو چاه که 600 فوت از هم فاصله دارند، تطبیق دهند.

این کمی طعنه آمیز است که فناوری چاه توسعه یافته برای انقلاب نفت و گاز شیل ممکن است به یک منبع انرژی پاک پیوند زده شود تا به جایگزینی انرژی های سوخت فسیلی کمک کند.

نسخه دیگری از این کار، با بودجه از DOE به دانشگاه اوکلاهاما، تولید انرژی زمین گرمایی از چهار چاه نفت قدیمی و استفاده از آن برای گرم کردن مدارس نزدیک است.

با وجود شور و شوق در پروژه‌هایی مانند این، بیل گیتس استدلال می‌کند که زمین‌گرمایی تنها به میزان متوسطی در مصرف برق جهان کمک می‌کند:

حدود 40 درصد از تمام چاه هایی که برای زمین گرمایی حفر شده اند، خاک هستند. و زمین گرمایی فقط در مکان های خاصی در سراسر جهان در دسترس است. بهترین نقاط معمولا مناطقی با فعالیت آتشفشانی بالاتر از حد متوسط ​​هستند.