Indhold
- Hvad er hydraulisk brud?
- Hydrauliske fraktureringsadditiver
- Friktion Reducerende (Slickwater) additiver
- Andre tilsætningsstoffer og proppanter
- Frakturerende væsker varierer fra det ene spil til det andet
- Fortynding og neutralisering af tilsætningsstoffer
Hydrauliske brudfluider: En bred vifte af kemiske tilsætningsstoffer bruges i hydrauliske brudfluider. De inkluderer: fortyndede syrer, biocider, afbrydere, korrosionsinhibitorer, tværbindingsmidler, friktionsreducerende midler, geler, kaliumchlorid, iltfangere, pH-justeringsmidler, skalainhibitorer og overfladeaktive midler. Disse kemiske tilsætningsstoffer udgør typisk kun 1/2 til 2 procent af væsken. De resterende 98 til 99 1/2 procent af væsken er vand. Proppanter såsom sand, aluminiumskud eller keramiske perler indsprøjtes ofte for at holde brud åbne efter trykbehandlingen er afsluttet.
Hvad er hydraulisk brud?
Den nuværende praksis for hydraulisk brudbehandling af skifergasbeholdere er at anvende en sekventeret pumpehændelse, hvor millioner af gallon vandbaseret brudfluider blandet med støvmateriale og fortykningsmidler pumpes på en kontrolleret og overvåget måde til målskiferdannelsen ovenfor brudtryk.
Hydrauliske fraktureringsadditiver
Fraktureringsvæskerne, der anvendes til stimulering af gasskifer, består primært af vand, men inkluderer også en række forskellige additiver. Antallet af kemiske tilsætningsstoffer, der bruges til en typisk brudbehandling, varierer afhængigt af betingelserne for den specifikke brønd, der brækkes.
En typisk brudbehandling vil anvende meget lave koncentrationer mellem 3 og 12 additive kemikalier afhængigt af egenskaberne for vandet og skiferdannelsen, der bliver brudt. Hver komponent tjener et specifikt, konstrueret formål.
Friktion Reducerende (Slickwater) additiver
De dominerende væsker, der i øjeblikket bruges til brudbehandlinger i gasskiferspelet, er vandbaserede brudfluider blandet med friktionsreducerende tilsætningsstoffer (kaldet glatvand). Tilsætningen af friktionsreduktionsmidler tillader, at brudfluider og proppant pumpes til målzonen med en højere hastighed og reduceret tryk, end hvis der alene blev anvendt vand.
Denne video illustrerer udstyr, materialer og procedurer, der bruges i den hydrauliske brudproces. Det gælder brugen af hydraulisk brud kombineret med vandret boring i udviklingen af en naturgasbrønd i en organisk rig skifer. Det blev udarbejdet af Chesapeake Energy.
Andre tilsætningsstoffer og proppanter
Ud over friktionsreducerende midler inkluderer andre additiver: biocider til at forhindre vækst i mikroorganismer og for at reducere biofouling af brud; iltfangere og andre stabilisatorer for at forhindre korrosion af metalrør; og syrer, der bruges til at fjerne boreslamskader inden for området tæt på borehullet. Disse væsker bruges ikke kun til at skabe brud i dannelsen, men også til at bære et afstivningsmiddel (ofte silicasand eller sintret bauxit), som aflejres i de inducerede frakturer.
Sammensætningen af brudfluidum varierer fra en geologisk bassin eller formation til en anden. En liste over potentielle additiver er angivet i tabel 1. Evaluering af de relative volumener af komponenterne i en brudfluid afslører det relativt lille volumen af additiver, der er til stede. Samlet set er koncentrationen af tilsætningsstoffer i de fleste glatvandsfraktureringsvæsker en relativt konstant 0,5% til 2% med vand, der udgør 98% til 99,5%.
Denne video illustrerer udstyr, materialer og procedurer, der bruges i den hydrauliske brudproces.Det gælder brugen af hydraulisk brud kombineret med vandret boring i udviklingen af en naturgasbrønd i en organisk rig skifer. Det blev udarbejdet af Chesapeake Energy.
Frakturerende væsker varierer fra det ene spil til det andet
Da sammensætningen af hver brudfluidum varierer for at imødekomme de specifikke behov i hvert område, er der ingen formel, der passer til alle, i størrelserne for hvert tilsætningsstof. Ved klassificering af brudfluider og deres additiver er det vigtigt at indse, at servicevirksomheder, der leverer disse additiver, har udviklet et antal forbindelser med lignende funktionelle egenskaber, der skal bruges til samme formål i forskellige brøndmiljøer.
Forskellen mellem additive formuleringer kan være så lille som en ændring i koncentrationen af en specifik forbindelse. Selvom den hydrauliske brudningsindustri kan have et antal forbindelser, der kan bruges i en hydraulisk brudfluid, vil ethvert enkelt brudjob kun bruge et par af de tilgængelige additiver. Det er ikke ualmindeligt, at nogle brudende opskrifter udelader nogle sammensatte kategorier, hvis deres egenskaber ikke er påkrævet til den specifikke anvendelse.
De fleste industrielle processer bruger kemikalier, og næsten ethvert kemikalie kan være farligt i store nok mængder eller hvis de ikke håndteres korrekt. Selv kemikalier, der går i vores mad eller drikkevand, kan være farlige. F.eks. Bruger drikkevandsbehandlingsanlæg store mængder klor. Når det bruges og håndteres korrekt, er det sikkert for arbejdstagere og beboere i nærheden og leverer rent, sikkert drikkevand til samfundet.
Selvom risikoen er lav, er der potentiale for ikke-planlagte frigivelser, der kan have alvorlige effekter på menneskers sundhed og miljøet. På samme måde anvender hydraulisk brud en række kemiske tilsætningsstoffer, der kan være farlige, men som er sikre, når de håndteres korrekt i henhold til krav og mangeårige industripraksis. Derudover er mange af disse tilsætningsstoffer almindelige kemikalier, som folk regelmæssigt støder på i hverdagen.
Fortynding og neutralisering af tilsætningsstoffer
Tabel 1 giver et resumé af additiverne, deres hovedforbindelser, grunden til, at additivet anvendes i et hydraulisk brudfluidum, og nogle af de andre almindelige anvendelser til disse forbindelser. Saltsyre (HCI) er den største største flydende komponent, der anvendes i en brudvæske til side fra vand; mens koncentrationen af syren kan variere, er en 15% HCI-blanding en typisk koncentration. En 15% HCI-blanding er sammensat af 85% vand og 15% syre, derfor fortyndes voluminet af syre med 85% med vand i dens stamopløsning, før det pumpes ind i formationen under en brudbehandling.
Når hele trinet med brudfluidum er blevet injiceret, var det totale volumen af syre i et eksempel brudvæske fra Fayetteville-skiferen 0,123%, hvilket indikerer, at væsken var blevet fortyndet med en faktor på 122 gange, før den pumpes ind i formationen. Koncentrationen af denne syre vil fortsat kun fortyndes, da den yderligere dispergeres i yderligere volumener vand, der kan være til stede i undergrunden. Yderligere, hvis denne syre kommer i kontakt med carbonatmineraler i undergrunden, ville den blive neutraliseret ved kemisk reaktion med carbonatmineraler, der producerer vand og kuldioxid som et biprodukt af reaktionen.