Vooruitgang in fracking - low-tech, high-tech en klimaat-tech.

De Hydraulic Fracturing Technology Conference (HFTC) werd gehouden in The Woodlands, Texas, van 1 tot 3 februari 2022. De pandemie lijkt eindelijk voorbij te zijn, zolang er geen radicaal nieuwe varianten opduiken.

De pauze heeft innovatie niet gestopt, wat altijd een belangrijk ingrediënt is geweest van de olie- en gasindustrie. Hier zijn een paar recente hoogtepunten, waarvan sommige uit HFTC kwamen.

Low-tech vooruitgang.

Een toename van het aantal te voltooien putten in 2022 plus langere horizontale putsecties voorspelt een sprong in het fraczand. Maar de huidige zandmijnen, die tegenwoordig vaker in het bassin liggen, hebben de afgelopen jaren te lijden gehad onder lagere prijzen en onderhoud, en kunnen mogelijk niet in de behoefte voorzien.

Pompen zijn schaars. Exploitanten hangen vast aan pompen die gerepareerd of geüpgraded moeten worden, omdat het aanbod van huurplaatsen beperkt is.

Sommige operators in het Perm boren langere horizontale putten. Uit de data blijkt een kostenreductie van 15-20% voor boren en putafwerkingen ten opzichte van de afgelopen jaren, mede doordat putten sneller geboord kunnen worden. Eén bedrijf boorde in slechts 2 dagen een horizontale lijn van 10 mijl.

Sneller boren blijkt uit deze vergelijking: op het hoogtepunt van Perm-boren in 2014 boorden 300 platforms minder dan 20 miljoen zijwaartse voet in een jaar. Vorig jaar, 2021, boorden minder dan 300 platforms 46 miljoen voet – een opmerkelijk resultaat.

Een deel van de reden is een toenemend gebruik van het simul-frac-ontwerp, waarbij twee aangrenzende putten samen worden geperforeerd en gefrackt - 70% snellere voltooiing dan het traditionele zipper-frac-ontwerp.

De olieproductie per voet neemt toe met de horizontale lengte van 1 mijl tot 2 mijl. Terwijl de meeste putten in het Perm nu minstens 2 mijl lang zijn, verleggen sommige exploitanten de grenzen. Voor één operator is bijna 20% van de putten 3 mijl lang en ze zijn tevreden met de resultaten.

Maar sommigen rapporteren gemengde resultaten voor productiviteit per voet. Terwijl sommige langere putten hetzelfde bleven, daalden sommige putten met 10-20% tussen lengtes van 2 mijl en 3 mijl. Een definitieve uitslag is er nog niet.

Een kanttekening hierbij is de enorme hoeveelheid water en zand die is gebruikt om een ​​horizontale put van 3 mijl te breken. Als de getallen die in 2 zijn verkregen uit een typische put van 2018 mijl worden geëxtrapoleerd naar een put van 3 mijl, zien we dat de totale watervolumes stijgen van 40 voet naar 60 voet boven het grasveld van een voetbalstadion - en dit roept vragen op over de bron van het frac-water. Een soortgelijke onthulling verschijnt voor de totale zandvolumes die stijgen van 92 treinwagoncontainers naar 138 containers. En dit is maar voor één put

Hightech vooruitgang.  

Bij de putmond is er een sterkere focus op het verzamelen van meer gegevens en het diagnosticeren van de gegevens om het fracken van horizontale putten te verbeteren. 

Connectiviteit in het nabije veld.

Seismos heeft een innovatieve diagnose ontwikkeld die kan karakteriseren hoe goed de verbinding is tussen de boorput en het reservoir, wat essentieel is voor het stromen van olie in een horizontale put.

Een akoestische puls wordt gebruikt om de stromingsweerstand te meten in het gebied nabij de boorput van een put die is gefrackt. De metriek wordt NFCI genoemd, voor Near-Field Connectivity Index, en kan langs een horizontale put worden gemeten. Het is aangetoond dat NFCI correleert met olieproductie in elk frac-stadium.

Studies hebben aangetoond dat NFCI afhankelijk is van:

· De geologie van het reservoir — brosse rotsen geven grotere NFCI-getallen dan ductiele rotsen.

· Nabijheid van andere putten die spanningen kunnen veroorzaken die ervoor zorgen dat NFCI-nummers langs een horizontale put variëren.

· Door een omleider toe te voegen of een Frac-ontwerp met beperkte toegang te gebruiken, kunnen de NFCI-waarden met 30% worden verhoogd.

Verzegelde boorputdrukbewaking.  

Een ander hightech voorbeeld is SWPM, wat staat voor Sealed Wellbore Pressure Monitoring. Een horizontale monitorput, gevuld met vloeistof onder druk, staat los van een andere horizontale put die over de hele lengte moet worden gefrackt. Manometers in de monitorput registreren kleine drukveranderingen tijdens frac-operaties.

Het proces is ontwikkeld door Devon Energy en Well Data Labs. Sinds 2020 zijn meer dan 10,000 fracking-fasen geanalyseerd - meestal 40 langs een zijtak van 2 mijl -.

Wanneer fracturen zich verspreiden vanuit een bepaald frac-stadium en de monitor goed bereiken, wordt een drukblip geregistreerd. De eerste blip wordt vergeleken met het volume gepompte frac-vloeistof, VFR genaamd. De VFR kan worden gebruikt als een proxy voor clusterfrac-efficiëntie en zelfs worden gebruikt om breukgeometrie te achterhalen. 

Een ander doel kan zijn om te begrijpen of uitputting van het reservoir, als gevolg van een reeds bestaande ouderbron, de groei van fracturen kan beïnvloeden. Een nieuwe breuk heeft de neiging om naar een uitgeput deel van een reservoir te gaan.

Bijna goed belast door glasvezelkabel.   

Een glasvezelkabel kan langs een horizontale put worden gespannen en aan de buitenkant van de putbehuizing worden bevestigd. De optische kabel wordt beschermd door een metalen omhulsel. Een laserstraal wordt langs de kabel gestuurd en vangt reflecties op die worden veroorzaakt door het minutieus krimpen of uitzetten (dwz spanning) van de kabel wanneer de geometrie van een breuk bij de put verandert door een verandering in de putdruk tijdens de olieproductie.

Precieze tijden worden geregistreerd wanneer een laserreflectie optreedt en dit kan worden gebruikt om te berekenen op welke locatie langs de kabel is gekrompen - segmenten zo klein als 8 cm kunnen worden geïdentificeerd.

De lasersignalen zijn gerelateerd aan de geometrie en productiviteit van de breuk bij een bepaald perforatiecluster. Een grote spanningsverandering suggereert een grote verandering in de breedte van de breuk die met die perforatie is verbonden. Maar geen spanningsverandering zou duiden op geen breuk bij die perforatie, of een breuk met een zeer lage geleidbaarheid.

Dit zijn vroege dagen en de echte waarde van deze nieuwe technologie moet nog worden bepaald.

Vooruitgang in klimaattechnologie.  

Dit zijn innovaties die verband houden met klimaatverandering en de uitstoot van broeikasgassen (GHG) die bijdragen aan de opwarming van de aarde.

E-fracking.

In het olieveld is een manier om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen door olie- en gasmaatschappijen hun eigen activiteiten te vergroenen. Bijvoorbeeld door in plaats van diesel aardgas of wind- of zonne-energie te gebruiken voor het pompen van fracking-operaties.  

Tijdens een plenaire openingssessie bij HFTC zei Michael Segura, senior vice-president, dat Halliburton een van de belangrijkste spelers was op het gebied van elektrisch aangedreven frac-vloten of e-frac-technologie. In feite zijn e-fracs in 2016 door Halliburton geïnitieerd en in 2019 gecommercialiseerd.

Segura zei dat de voordelen liggen in brandstofbesparingen en een vermindering van de uitstoot van broeikasgassen tot 50%. Hij beweerde dat dit een "behoorlijk opmerkelijke impact had op het emissieprofiel van onze industrie."

Hij zei ook dat het bedrijf "een grote toezegging heeft gedaan aan de ontwikkeling van apparatuur en activerende technologie, zoals netgevoed breken". Dit verwijst blijkbaar naar het gebruik van elektriciteit van het net, in plaats van van gasturbines die worden aangedreven door brongas of CNG- of LNG-bronnen.

De meest voorkomende e-vloten gebruiken brongas om gasturbines aan te drijven om elektriciteit op te wekken die de vloot aandrijft, zei een waarnemer. Dit verkleint de GHG-voetafdruk met tweederde en betekent dat er meer putten kunnen worden voltooid onder een bepaalde GHG-emissievergunning.

E-fracs maken nu slechts ongeveer 10% van de markt uit, maar de verwachting is dat de wereldwijde vraag om broeikasgassen te verlagen zal toenemen in het gebruik van e-fracs, waar normaal gesproken een reductie van broeikasgassen van 50% kan worden bereikt.

Geothermisch.  

Geothermische energie is groen in vergelijking met fossiele brandstoffen, omdat het energie uit ondergrondse formaties haalt in de vorm van warmte die kan worden omgezet in elektriciteit.

Hot Dry Rock was de naam van de methode om geothermische energie af te tappen door graniet te breken in de bergen nabij Los Alamos National Laboratory (LANL) in New Mexico. Dit was in de jaren zeventig.

Het concept, uitgevonden bij LANL, was vrij eenvoudig: boor een schuine put in het graniet en breek de put. Boor een tweede put op enige afstand die aansluit op de breuk(en). Pomp vervolgens water door de eerste put, door de breuk(en) waar het warmte zou opnemen, en vervolgens door de tweede put waar het hete water een stoomturbine kan aandrijven om elektriciteit op te wekken.

Het concept was eenvoudig, maar de breukresultaten waren allesbehalve eenvoudig - een netwerk van kleine breuken die de waterstroom naar de tweede put compliceerden en verminderden. De efficiëntie was niet geweldig en het proces was duur.

Het concept is op veel andere plaatsen in de wereld uitgeprobeerd, maar blijft op het punt van commerciële betaalbaarheid.

John McLennon, van de Universiteit van Utah, sprak tijdens de plenaire sessie van HFTC over een nieuw plan. Hij maakt deel uit van een team dat het concept wil uitbreiden door horizontale putten te boren in plaats van bijna verticaal, en de nieuwste frackingtechnologie uit het olieveld in te zetten. Het project heet Enhanced Geothermal Systems (EGS) en wordt gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE).

Het project boorde de eerste van twee putten van 11,000 voet in maart 2021. De aanpak is om de eerste put te breken en de breuken in kaart te brengen om een ​​stimulatieplan te ontwerpen voor de tweede put op 300 voet van de eerste put die de connectiviteit zal bieden die nodig is tussen de twee putten. Als het werkt, zijn ze van plan de operaties aan te passen aan twee putten die 600 voet uit elkaar liggen.

Het is een beetje ironisch dat goed ontwikkelde technologie voor de schalieolie- en -gasrevolutie kan worden geënt in een schone energiebron om fossiele brandstoffen te helpen vervangen.

Een andere versie hiervan, met geld van DOE aan de Universiteit van Oklahoma, is om geothermische energie te produceren uit vier oude oliebronnen en deze te gebruiken om scholen in de buurt te verwarmen.

Ondanks het enthousiasme in projecten als deze, stelt Bill Gates dat geothermie slechts een bescheiden bijdrage zal leveren aan het energieverbruik in de wereld:

Zo'n 40 procent van alle putten die voor aardwarmte zijn gegraven, blijken blindgangers te zijn. En geothermie is alleen beschikbaar op bepaalde plaatsen in de wereld; de beste plekken zijn meestal gebieden met bovengemiddelde vulkanische activiteit.