Nilalaman
- Ano ang Hydraulic Fracturing?
- Gaano katagal Ginagamit ang Hydraulic Fracturing?
- Ang matagumpay na Paggamit ng Hydraulic Fracturing sa Shale
- Ang Hydraulic Fracturing sa Iba pang Shale Plays
- Mga Fracturing Fracturing
- Proppants
- Problemang pangkalikasan
- Mga Pakinabang sa Produksyon
Ang mga sapatos na pangbomba at diesel ay handa na para sa frac: Larawan ng isang hydraulic fracturing operation na isinasagawa sa isang drills pad sa play ng gas ng Marcellus Shale ng timog-kanlurang Pennsylvania. Isang napakalaking pagtitipon ng mga bomba, diesel engine, mga trak ng tubig, mga mix ng buhangin, at mga fixture ng pagtutubero ay nasa lugar para sa frac. Larawan ni Doug Duncan, USGS.
Ano ang Hydraulic Fracturing?
Ang hydraulic fracturing ay isang pamamaraan na maaaring dagdagan ang daloy ng langis o gas mula sa isang balon. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pumping ng mga likido sa isang balon sa subsurface na mga yunit ng bato sa ilalim ng mga presyon na sapat na mataas upang baliin ang bato. Ang layunin ay upang lumikha ng isang network ng magkakaugnay na mga bali na magsisilbing mga puwang ng butas para sa paggalaw ng langis at likas na gas sa balon.
Ang hydraulic fracturing na sinamahan ng pahalang na pagbabarena ay naging dati nang hindi produktibong shales na organikong mayaman sa pinakamalaking pinakamalaking larangan ng gas sa buong mundo. Ang Marcellus Shale, Utica Shale, Barnett Shale, Eagle Ford Shale, at Bakken Formation ay mga halimbawa ng dati nang hindi produktibong mga yunit ng bato na na-convert sa kamangha-manghang mga patlang ng gas o langis sa pamamagitan ng haydroliko na bali.
Gaano katagal Ginagamit ang Hydraulic Fracturing?
Ang unang paggamit ng hydraulic fracturing upang pasiglahin ang mga balon ng langis at natural gas sa Estados Unidos ay tapos na sa 60 taon na ang nakakaraan. Ang Haliburton Oil Well Cementing Company ay inisyu ng isang patent para sa pamamaraan noong 1949. Ang pamamaraan ay matagumpay na nadagdagan ang mga rate ng produksyon at mabilis na kumalat ang pagsasanay. Ginagamit ito ngayon sa buong mundo sa libu-libong mga balon bawat taon. Ang aming gasolina, gasolina, pag-init ng gasolina, likas na gas at iba pang mga produkto na gawa sa mga produktong petrolyo ay mas malaki ang gastos kung hindi pa naimbento ang haydroliko.
Pahalang na pagbabarena at hydraulic fracturing: Ang pinasimple na diagram ng isang likas na balon ng gas na itinayo na may pahalang na pagbabarena sa pamamagitan ng Marcellus Shale at hydraulic fracturing sa pahalang na bahagi ng balon.
Handa na ang pagbabarena para sa hydraulic fracturing: Ang isa pang larawan ng isang drill pad sa araw ng frac sa Marcellus Shale gas play ng timog-kanlurang Pennsylvania. Larawan ni Doug Duncan, USGS.
Ang matagumpay na Paggamit ng Hydraulic Fracturing sa Shale
Noong unang bahagi ng 1990, ang Mitchell Energy ay nagsimulang gumamit ng haydroliko na bali upang pasiglahin ang paggawa ng likas na gas mula sa mga balon na drill sa Barnett Shale ng Texas. Ang Barnett Shale ay naglalaman ng napakalaking halaga ng natural gas; gayunpaman, ang bihirang Barnett ay bihirang gumawa ng natural gas sa komersyal na dami.
Napagtanto ng Mitchell Energy na ang gas sa Barnett Shale ay nakulong sa maliliit na puwang ng butas na hindi magkakaugnay. Ang bato ay may puwang ng butas ngunit kulang sa pagkamatagusin. Ang mga balon na drill sa pamamagitan ng Barnett Shale ay karaniwang mayroong isang palabas ng gas ngunit hindi sapat na gas para sa komersyal na produksyon. Nilutas ng Mitchell Energy ang problemang ito sa pamamagitan ng haydroliko na bali ng Barnett Shale upang lumikha ng isang network ng magkakaugnay na mga puwang ng butas na nagpapagana ng daloy ng natural gas sa balon.
Sa kasamaang palad marami sa mga bali na ginawa ng haydroliko na proseso ng bali ay sarado nang sarado kapag ang mga bomba ay naka-off. Ang Barnett Shale ay labis na inilibing na ang nakakulong na presyon ay sarado ang mga bagong bali. Nalutas ang problemang ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng buhangin sa likido na bali. Kapag nabali ang bato, ang pagdaloy ng tubig sa bagong puwang na butas ng butas ay magdadala ng mga butil ng buhangin sa yunit ng bato. Kapag ang presyon ng tubig ay nabawasan, ang mga butil ng buhangin ay "propped" ang bali bukas at pinapayagan ang isang daloy ng natural na gas sa pamamagitan ng mga bali at sa balon. Ngayon mayroong iba't ibang mga likas at gawa ng tao na mga produkto na ibinebenta sa ilalim ng pangalan ng "frac buhangin."
Pinagbuti pa ng Mitchell Energy ang ani ng kanilang mga balon sa pamamagitan ng pagbabarena sa kanila nang pahalang sa pamamagitan ng Barnett Shale. Ang mga Vertical na balon ay sinimulan sa ibabaw, nagmula sa isang pahalang na orientation at hinimok sa pamamagitan ng Barnett Shale nang libu-libong mga paa. Pinarami nito ang haba ng pay zone sa balon. Kung ang isang yunit ng bato ay makapal na 100 piye, magkakaroon ito ng pay zone na 100 talampakan sa isang maayos na balon. Gayunpaman, kung ang balon ay patnubay ng pahalang at nanatiling pahalang para sa 5000 talampakan sa pamamagitan ng pagbuo ng target, kung gayon ang haba ng pay zone ay limampung beses kaysa sa pay zone ng isang patayong balon.
Ginamit ng Mitchell Energy ang haydroliko na bali at pahalang na pagbabarena upang maparami ang produktibo ng mga balon ng Barnett Shale. Sa katunayan, marami sa kanilang lubos na matagumpay na mga balon ay magiging mga pagkabigo kung sila ay mga vertical na balon nang walang haydroliko na bali.
Perforation gun: Hindi nagamit at ginugol na perforating gun na ginagamit sa pagbabarena ng langis at gas at hydraulic fracturing. Ang pipe sa ilalim ay nagpapakita ng mga butas na nilikha ng mga pagsabog na singil na naka-mount sa loob ng pipe. Larawan ni Bill Cunningham, USGS.
Ang Hydraulic Fracturing sa Iba pang Shale Plays
Tulad ng natutunan ng iba tungkol sa tagumpay ng Mitchell Energys sa Barnett Shale ng Texas, ang mga pamamaraan ng horizontal drilling at hydraulic fracturing ay sinubukan sa iba pang mga organikong mayaman na shales. Ang mga pamamaraang ito ay mabilis na nagtagumpay sa Haynesville Shale at Fayetteville Shale ng Louisiana, Texas at Arkansas - pagkatapos ay sa Marcellus Shale sa Appalachian Basin. Ang mga pamamaraan ay nagtrabaho sa maraming iba pang mga shales at ngayon ay ginagamit upang makabuo ng mga organikong shales na mayaman sa maraming bahagi ng mundo.
Ang hydraulic fracturing ay nagpapagana din sa paggawa ng likas na likido sa gas at langis mula sa maraming mga balon. Ang mga yunit ng rock tulad ng Bakken Shale ng North Dakota at ang Niobrara Shale ng Colorado, Kansas, Nebraska at Wyoming ay nagbubunga ngayon ng mga makabuluhang halaga ng langis mula sa haydroliko na bali.
Frac ng tubig sa tubigan: Ang isang pagsamsam ng tubig sa isang drill pad sa pag-play ng gas ng Fayetteville Shale ng Arkansas. Ang mga lined pond na tulad nito ay ginagamit para sa frac storage ng tubig sa mga site ng pagbabarena sa lahat ng mga likas na paglalaro ng gas. Larawan ni Bill Cunningham, USGS.
Mga Fracturing Fracturing
Ang tubig ay ang likido sa pagmamaneho na ginagamit sa proseso ng haydroliko na bali. Nakasalalay sa mga katangian ng balon at bato na nabali, ang ilang milyong galon ng tubig ay kinakailangan upang makumpleto ang isang haydroliko na bali ng trabaho.
Kapag ang tubig ay pumped sa balon, ang buong haba ng balon ay hindi pinipilit. Sa halip, ang mga plug ay nakapasok upang ibukod ang bahagi ng balon kung saan nais ang mga bali. Tanging ang bahaging ito ng balon ay tumatanggap ng buong lakas ng pumping. Habang bumubuo ang presyon sa bahaging ito ng balon, bubuksan ang tubig ng mga bali, at ang presyur sa pagmamaneho ay nagpapalawak ng mga bali ng malalim sa yunit ng bato. Kapag ang pumping ay tumitigil sa mga bali na ito ay mabilis na nakasara, at ang tubig na ginamit upang buksan ang mga ito ay itinulak pabalik sa borehole, i-back up ang balon at kinolekta sa ibabaw. Ang tubig na bumalik sa ibabaw ay isang halo ng tubig na na-injected at pore na tubig na na-trap sa yunit ng bato sa milyun-milyong taon. Ang pore water ay karaniwang isang brine na may makabuluhang halaga ng mga natunaw na solid.
Ang mga kemikal ay madalas na idinagdag sa tubig na ginagamit sa hydraulic fracturing. Ang mga additives ay nagsisilbi ng iba't ibang mga layunin. Ang ilan ay nagpapalapot ng tubig sa isang gel na mas epektibo sa pagbubukas ng mga bali at pagdala ng mga proppants na malalim sa yunit ng bato. Ang iba pang mga kemikal ay idinagdag sa: bawasan ang alitan, panatilihin ang mga labi ng bato na sinuspinde sa likido, maiwasan ang kaagnasan ng kagamitan, pumatay ng bakterya, kontrolin ang pH at iba pang mga pag-andar.
Karamihan sa mga kumpanya ay lumalaban sa paghahayag ng komposisyon ng kanilang mga haydroliko na bali ng likido. Naniniwala sila na ang impormasyong ito ay dapat manatiling pribado upang maprotektahan ang kanilang mapagkumpitensya na pananaliksik. Gayunpaman, ang mga regulator ay nagsisimula na humiling ng impormasyon, at ang ilang mga kumpanya ay nagsisimulang magbahagi ng impormasyon nang kusang-loob.
Frac buhangin: Ang pinong-grained sandica na buhangin ay halo-halong may mga kemikal at tubig bago na pumped sa rock formations upang maiwasan ang mga bagong nilikha artipisyal na bali mula sa pagsasara pagkatapos makumpleto ang hydraulic fracturing. Larawan ni Bill Cunningham, USGS.
Proppants
Ang iba't ibang mga proppants ay ginagamit sa hydraulic fracturing. Ang mga ito ay maliit na mga particle na lumalaban sa crush na dinadala sa mga bali ng hydraulic fracturing fluid. Kapag ang mga bomba ay naka-off at bumagsak ang mga bali, ang mga particle na lumalaban sa crush na ito ay nakabukas ang pagkabali, na lumilikha ng puwang ng butas kung saan ang natural na gas ay maaaring maglakbay sa balon.
Ang frac sand ay ang proppant na kadalasang ginagamit ngayon ngunit ang mga beads ng aluminyo, ceramic beads, sintered bauxite at iba pang mga materyales ay ginamit din. Mahigit sa isang milyong libra ng mga proppants ang maaaring magamit habang nagpraktis ng isang solong balon.
Satellite ng imahe ng view ng mga pahalang na balon: Isang satellite view ng isang site ng pagbabarena ng Utica Shale kung saan siyam na pahalang na balon ang naitayo at pinasigla gamit ang hydraulic fracturing.
Problemang pangkalikasan
Mayroong isang bilang ng mga alalahanin sa kapaligiran na may kaugnayan sa hydraulic fracturing. Kabilang dito ang:
1) Ang mga bali na gawa sa balon ay maaaring dumalaw nang direkta sa mababaw na mga yunit ng bato na ginagamit para sa pag-inom ng mga suplay ng tubig. O kaya, ang mga bali na ginawa sa balon ay maaaring makipag-usap sa mga likas na bali na umaabot sa mababaw na yunit ng bato na ginagamit para sa pag-inom ng mga suplay ng tubig.
2) Ang pambalot ng isang balon ay maaaring mabigo at payagan ang mga likido na makatakas sa mababaw na mga yunit ng bato na ginagamit para sa pag-inom ng mga suplay ng tubig.
3) Ang hindi sinasadyang mga spills ng hydraulic fracturing fluid o likido na pinatalsik sa panahon ng isang bali ng trabaho ay maaaring tumulo sa lupa o mahawahan ang tubig sa ibabaw.
Mga Pakinabang sa Produksyon
Ang hydraulic fracturing ay maaaring makabuluhang taasan ang ani ng isang balon. Kapag sinamahan ito ng pahalang na pagbabarena, ang hindi kapaki-pakinabang na mga pormasyon ng rock ay madalas na na-convert sa produktibong mga patlang na natural gas. Ang pamamaraan ay higit na responsable para sa pagbuo ng Barnett Shale, Haynesville Shale, Fayetteville Shale, at mga patlang na gas ng Marcellus Shale. Maaari rin itong palayain ang langis mula sa masikip na yunit ng bato tulad ng nagawa sa Bakken Shale at Niobrara Shale.
Ang proseso ng hydraulic fracturing at ang mga kemikal na ginamit kasama nito ay nagdudulot ng pinakamalaking pag-aalala sa mga tagapagtaguyod ng kapaligiran na nanonood ng natural gas industriya. Kinakailangan ang isang regulasyon sa kapaligiran na magpapahintulot sa mga pamamaraan na ito na magtrabaho at magbigay ng mga pangangalaga sa kapaligiran upang maprotektahan ang mga suplay ng tubig at mga taong nakatira sa mga lugar kung saan nangyayari ang pagbabarena.