Innhold
- Hva er hydraulisk brudd?
- Hydrauliske frakturtilsetningsstoffer
- Friksjonsreduserende tilsetningsstoffer
- Andre tilsetningsstoffer og proppanter
- Frakturerende væsker varierer fra ett spill til et annet
- Fortynning og nøytralisering av tilsetningsstoffer
Hydrauliske bruddvæsker: Et stort utvalg av kjemiske tilsetningsstoffer brukes i hydrauliske bruddvæsker. De inkluderer: fortynnede syrer, biocider, brytere, korrosjonsinhibitorer, tverrbindere, friksjonsreduserende midler, geler, kaliumklorid, oksygenfangere, pH-reguleringsmidler, skaleringsinhibitorer og overflateaktive midler. Disse kjemiske tilsetningsstoffene vil vanligvis utgjøre bare 1/2 til 2 prosent av væsken. De resterende 98 til 99 1/2 prosent av væsken er vann. Proppanter som sand, aluminiumsskudd eller keramiske perler blir ofte injisert for å holde brudd åpne etter at trykkbehandlingen er fullført.
Hva er hydraulisk brudd?
Den nåværende fremgangsmåten for hydraulisk bruddbehandling av skifergassbeholdere er å anvende en sekvensert pumpehendelse hvor millioner gallons vannbaserte bruddvæsker blandet med tilførselsmaterialer og fortykningsmidler pumpes på en kontrollert og overvåket måte inn i målskiferdannelsen ovenfor bruddtrykk.
Hydrauliske frakturtilsetningsstoffer
Bruddvæskene som brukes til stimulering av gassskifer består hovedsakelig av vann, men inkluderer også en rekke tilsetningsstoffer. Antall kjemiske tilsetningsstoffer som brukes i en typisk bruddbehandling varierer avhengig av forholdene til den spesifikke brønnen som blir sprukket.
En typisk bruddbehandling vil bruke svært lave konsentrasjoner på mellom 3 og 12 tilsetningsstoffer, avhengig av egenskapene til vannet og skiferdannelsen som blir sprukket. Hver komponent tjener et spesifikt, konstruert formål.
Friksjonsreduserende tilsetningsstoffer
De dominerende væskene som for tiden blir brukt til bruddbehandling i gassskiferen er vannbaserte bruddvæsker blandet med friksjonsreduserende tilsetningsstoffer (kalt glattvann). Tilsetningen av friksjonsreduserende midler tillater bruddvæsker og proppemiddel å bli pumpet til målsonen med en høyere hastighet og redusert trykk enn om vann alene ble brukt.
Denne videoen illustrerer utstyr, materialer og prosedyrer som brukes i den hydrauliske bruddprosessen. Det gjelder bruk av hydraulisk brudd kombinert med horisontal boring i utviklingen av en naturgassbrønn i en organisk rik skifer. Det ble utarbeidet av Chesapeake Energy.
Andre tilsetningsstoffer og proppanter
I tillegg til friksjonsreduserende midler inkluderer andre tilsetningsstoffer: biocider for å forhindre vekst av mikroorganisme og for å redusere bioforurensning av bruddene; oksygenfangere og andre stabilisatorer for å forhindre korrosjon av metallrør; og syrer som brukes til å fjerne boreslamskader i nærborebrønnområdet. Disse væskene brukes ikke bare for å skape bruddene i formasjonen, men også til å bære et avstivningsmiddel (ofte silikasand eller sintret bauxitt) som blir avsatt i de induserte bruddene.
Sammensetningen av bruddvæske varierer fra en geologisk basseng eller formasjon til en annen. En liste over potensielle tilsetningsstoffer er gitt i tabell 1. Evaluering av de relative volumene av komponentene i et bruddfluid avslører det relativt lille volumet av tilsetningsstoffer som er til stede. Totalt sett er konsentrasjonen av tilsetningsstoffer i de fleste sprekkvæsker med glattvann relativt 0,5% til 2%, mens vann utgjør 98 til 99,5%.
Denne videoen illustrerer utstyret, materialene og prosedyrene som ble brukt i den hydrauliske bruddprosessen.Det gjelder bruk av hydraulisk brudd kombinert med horisontal boring i utviklingen av en naturgassbrønn i en organisk rik skifer. Det ble utarbeidet av Chesapeake Energy.
Frakturerende væsker varierer fra ett spill til et annet
Fordi sammensetningen av hver bruddvæske varierer for å imøtekomme de spesifikke behovene i hvert område, er det ingen formel som passer til alle størrelser for volumene for hvert tilsetningsstoff. Ved klassifisering av bruddvæsker og deres tilsetningsstoffer er det viktig å innse at serviceselskaper som leverer disse tilsetningsstoffene, har utviklet et antall forbindelser med lignende funksjonelle egenskaper som skal brukes til samme formål i forskjellige brønnmiljøer.
Forskjellen mellom additive formuleringer kan være så liten som en endring i konsentrasjonen av en spesifikk forbindelse. Selv om den hydrauliske bruddindustrien kan ha et antall forbindelser som kan brukes i et hydraulisk bruddfluid, vil enhver bruksjobb bare bruke noen få av de tilgjengelige tilsetningsstoffer. Det er ikke uvanlig at noen bruddoppskrifter utelater noen sammensatte kategorier hvis deres egenskaper ikke er nødvendige for den spesifikke applikasjonen.
De fleste industrielle prosesser bruker kjemikalier, og nesten alle kjemikalier kan være farlige i store nok mengder eller hvis de ikke håndteres riktig. Selv kjemikalier som går i maten eller drikkevannet vårt kan være farlige. For eksempel bruker drikkevannsbehandlingsanlegg store mengder klor. Når den brukes og håndteres riktig, er det trygt for arbeidere og nærboende og gir rent, trygt drikkevann for samfunnet.
Selv om risikoen er lav, eksisterer potensialet for ikke-planlagte utgivelser som kan ha alvorlige effekter på menneskers helse og miljøet. På samme måte bruker hydraulisk brudd en rekke kjemiske tilsetningsstoffer som kan være farlige, men som er trygge når de håndteres riktig i henhold til krav og langvarig bransjepraksis. I tillegg er mange av disse tilsetningsstoffene vanlige kjemikalier som folk regelmessig møter i hverdagen.
Fortynning og nøytralisering av tilsetningsstoffer
Tabell 1 gir et sammendrag av tilsetningsstoffene, deres hovedforbindelser, grunnen til at tilsetningsstoffet blir brukt i et hydraulisk bruddfluid, og noen av de andre vanlige bruksområdene for disse forbindelsene. Saltsyre (HCl) er den største enkelt flytende komponenten som brukes i et bruddvæske til side fra vann; mens konsentrasjonen av syren kan variere, er en 15% HCl-blanding en typisk konsentrasjon. En 15% HCl-blanding er sammensatt av 85% vann og 15% syre, derfor blir volumet av syre fortynnet med 85% med vann i dens stamoppløsning før den pumpes inn i formasjonen under en bruddbehandling.
Når hele trinnet med bruddvæske er blitt injisert, var det totale volumet av syre i et eksempel bruddvæske fra Fayetteville-skiferen 0,123%, noe som indikerer at væsken var blitt fortynnet med en faktor på 122 ganger før den pumpes inn i formasjonen. Konsentrasjonen av denne syren vil bare fortsette å bli fortynnet når den videre dispergeres i ytterligere volum vann som kan være tilstede i undergrunnen. Hvis denne syre kommer i kontakt med karbonatmineraler i undergrunnen, vil den dessuten nøytraliseres ved kjemisk reaksjon med karbonatmineraler som produserer vann og karbondioksid som et biprodukt av reaksjonen.