水圧破砕の進歩–ローテク、ハイテク、および気候技術。

水圧破砕技術会議（HFTC）は、1年3月2022日からXNUMX日にテキサス州ウッドランズで開催されました。根本的な新しい亜種が出現しない限り、パンデミックの休止はついに終わったようです。

中断は、常に石油およびガス産業の重要な要素であるイノベーションを止めていません。 ここにいくつかの最近のハイライトがあり、そのうちのいくつかはHFTCから出てきました。

ローテクの進歩。

2022年に完成する井戸の数の増加に加えて、より長い水平井戸セクションは、フラクサンドの急増の前兆です。 しかし、現在の砂の採掘場は、最近では流域内にあることが多く、過去数年間で価格の低下とメンテナンスに苦しんでおり、ニーズを満たすことができない可能性があります。

ポンプが不足しています。 レンタル場所の供給が限られているため、オペレーターは修理やアップグレードが必要なポンプにぶら下がっています。

ペルム紀の一部のオペレーターは、より長い水平井を掘削しています。 データは、井戸をより速く掘削できることもあり、近年と比較して掘削と井戸の完成にかかるコストが15〜20％削減されることを示しています。 ある会社は、わずか2日で10マイルの水平掘削を行いました。

この比較により、より高速な掘削が示されています。2014年のペルム紀の掘削の高さでは、300のリグが年間20万フィート未満の横方向に掘削しました。 昨年、2021年には、300未満のリグが46万フィートを掘削しました。これは驚くべき結果です。

その理由の一部は、70つの隣接する井戸が同時に穴をあけられ、ひびが入っているsimul-frac設計の使用が増えていることです。これは、従来のzipper-frac設計よりもXNUMX％速く完了します。

フィートあたりの石油生産量は、水平方向の長さが1マイルから2マイルになると増加します。 ペルム紀のほとんどの井戸は現在少なくとも2マイルの長さですが、一部のオペレーターは限界を押し広げています。 あるオペレーターの場合、井戸のほぼ20％が3マイルの長さであり、結果に満足しています。

しかし、10フィートあたりの生産性についてはさまざまな結果が報告されています。 いくつかのより長い井戸は同じままでしたが、いくつかの井戸は20マイルと2マイルの長さの間で3-XNUMX％落ちました。 決定的な結果はまだ利用できません。

これに対するサイドバーは、3マイルの水平井戸を破砕するために使用される膨大な量の水と砂です。 2年に典型的な2018マイルの井戸から得られた数値を3マイルの井戸に外挿すると、サッカースタジアムの芝生のエリアで総水量が40フィートから60フィートに増加することがわかります。これにより、フラックウォーター。 同様の啓示は、92の鉄道車両コンテナから138のコンテナに増加する総砂量にも現れます。 そしてこれはXNUMXつの井戸のためだけです

ハイテクの進歩。  

坑口では、水平井の水圧破砕を改善するために、より多くのデータを収集し、データを診断することに重点が置かれています。 

ニアフィールド接続。

Seismosは、水平井への石油の流入の鍵となる、坑井と貯留層の間の接続がどれほど良好であるかを特徴づけることができる革新的な診断を開発しました。

音響パルスは、破砕された井戸の坑井近くの領域の流れ抵抗を測定するために使用されます。 このメトリックは、近接場接続性インデックスのNFCIと呼ばれ、水平井に沿って測定できます。 NFCIは、各フラック段階での石油生産と相関することが示されています。

研究によると、NFCIは以下に依存しています。

・貯留層の地質—脆い岩は、延性のある岩よりも大きなNFCI数を示します。

・NFCI数が水平の井戸に沿って変化する原因となる応力を誘発する可能性のある他の井戸の近接性。

・ダイバータを追加するか、NFCI値を30％増やすことができる制限付きエントリのfrac設計を使用します。

密閉された坑井圧力の監視。  

もうXNUMXつのハイテクの例は、Sealed Wellbore PressureMonitoringの略であるSWPMです。 圧力下で液体で満たされた水平モニター井戸は、その長さに沿って破砕される別の水平井戸から離れています。 モニターの圧力計は、フラック操作中の小さな圧力変化をよく記録します。

このプロセスは、Devon Energy and Well DataLabsによって開発されました。 2020年以降、10,000を超える水圧破砕段階（通常は40マイルの側面に沿って2）が分析されています。

骨折が特定のフラクステージから広がり、モニターウェルに到達すると、圧力ブリップが記録されます。 最初のブリップは、VFRと呼ばれるポンプで送られるフラク液の量に対してチェックされます。 VFRは、クラスターの破壊効率の代用として使用でき、破壊の形状を把握するためにも使用できます。 

別の目標は、既存の親井戸による貯留層の枯渇が骨折の成長に影響を与える可能性があるかどうかを理解することです。 新しい破砕は、貯留層の枯渇した部分に向かう傾向があります。

光ファイバケーブルからのウェルに近いひずみ。   

光ファイバケーブルは、水平の井戸に沿って伸ばすことができ、井戸ケーシングの外側に取り付けることができます。 光ケーブルは金属シースで保護されています。 レーザービームがケーブルに送られ、油の生産中の井戸の圧力の変化によって井戸の形状が変化したときに、ケーブルの微細な圧着または膨張（つまりひずみ）によって引き起こされた反射を拾います。

レーザー反射が発生したときに正確な時間が記録され、これを使用して、ケーブルに沿ったどの位置が圧着されたかを計算できます。8インチほどの小さなセグメントを識別できます。

レーザー信号は、特定の穿孔クラスターでの骨折の形状と生産性に関連しています。 大きなひずみの変化は、その穿孔に関連する骨折の幅の大きな変化を示唆します。 しかし、ひずみの変化がない場合は、その穿孔に骨折がないこと、または導電率が非常に低い骨折を示します。

これらはまだ初期の段階であり、この新しいテクノロジーの真の価値はまだ決定されていません。

気候技術の進歩。  

これらは、地球温暖化に貢献している気候変動と温室効果ガス（GHG）の排出に関連する革新です。

E-フラッキング。

油田では、GHG排出量を削減するXNUMXつの方法は、石油およびガス会社が自社の事業をグリーン化することです。 たとえば、ディーゼルの代わりに、天然ガスまたは風力または太陽光発電を使用して、水圧破砕操作をポンプします。  

HFTCでの開会プレナリーセッションで、上級副社長のMichael Seguraは、ハリバートンは電動フラック艦隊またはe-フラック技術の主要なプレーヤーの2016人であると述べました。 実際、e-fracsは2019年にハリバートンによって開始され、XNUMX年に商品化されました。

セグラ氏によると、燃料の節約と最大50％のGHG削減にメリットがあるとのことです。 彼は、これは「私たちの業界の排出プロファイルにかなり顕著な影響を与えた」と主張しました。

彼はまた、同社は「機器の開発と、グリッド駆動の水圧破砕などの技術を可能にすることに大きなコミットメントを持っている」と述べた。 これは明らかに、坑口ガスまたはCNGまたはLNG源から電力を供給されるガスタービンからではなく、グリッドからの電力を使用することを指します。

あるオブザーバーによると、最も一般的な電子フリートは、坑口ガスを使用してガスタービンを稼働させ、フリートに電力を供給する電力を生成します。 これにより、GHGフットプリントがXNUMX分のXNUMX削減され、特定のGHG排出ライセンスの下でより多くの井戸を完成させることができます。

E-fracsは現在市場の約10％に過ぎませんが、GHGを削減するという世界的な需要により、e-fracsの使用が拡大すると予想され、通常は50％のGHG削減を達成できます。

地熱。  

地熱エネルギーは、地下の地層から電気に変換できる熱の形でエネルギーを抽出するため、化石燃料に比べて環境に優しいエネルギーです。

ホットドライロックは、ニューメキシコ州のロスアラモス国立研究所（LANL）に近い山で花崗岩を破砕することによって地熱エネルギーを利用する方法の名前でした。 これは1970年代でした。

LANLで発明された概念は非常に単純でした。花崗岩に傾斜した坑井を掘削し、坑井を破砕します。 骨折につながるXNUMX番目の井戸を少し離れたところに掘削します。 次に、最初の井戸に水を汲み上げ、熱を吸収する割れ目を通過させ、次に、温水が蒸気タービンを駆動して発電できるXNUMX番目の井戸に水を汲み上げます。

コンセプトは単純なものでしたが、破砕の結果は単純ではありませんでした。小さな破砕のネットワークが複雑になり、XNUMX番目の井戸への水の流れが減少しました。 効率は良くなく、プロセスは高価でした。

このコンセプトは世界中の他の多くの場所で試されてきましたが、商業的な手頃な価格の先端に残っています。

ユタ大学のジョン・マクレノンは、HFTCのプレナリーセッションで新しい計画について話しました。 彼は、ほぼ垂直ではなく水平の井戸を掘削し、油田から最新の水圧破砕技術を展開することによって、概念を拡大したいと考えているチームの一員です。 このプロジェクトはEnhancedGeothermal Systems（EGS）と呼ばれ、米国エネルギー省（DOE）によって資金提供されています。

このプロジェクトでは、11,000年2021月に300つの600​​XNUMXフィートの坑井のうち最初の坑井を掘削しました。アプローチは、最初の坑井を破砕し、破砕をマッピングして、最初の坑井からXNUMXフィート離れたXNUMX番目の坑井の刺激計画を設計することです。 XNUMXつの井戸。 それが機能する場合、彼らはXNUMXフィート離れているXNUMXつの井戸に操作を適応させることを計画しています。

シェールオイルとガスの革命のために開発された井戸技術が、化石燃料エネルギーに取って代わるのを助けるためにクリーンなエネルギー源に移植されるかもしれないというのは少し皮肉なことです。

これの別のバージョンは、DOEからオクラホマ大学への資金で、XNUMXつの古い油井から地熱エネルギーを生成し、それを使用して近くの学校を暖房することです。

このようなプロジェクトへの熱意にもかかわらず、ビルゲイツは、地熱が世界の電力消費にわずかにしか貢献しないと主張しています。

地熱のために掘られたすべての井戸の約40パーセントは不発弾であることが判明しました。 また、地熱は世界中の特定の場所でのみ利用できます。 最高の場所は、平均以上の火山活動がある地域である傾向があります。