التطورات في مجال التكسير الهيدروليكي - منخفضة التقنية وعالية التقنية وتكنولوجيا المناخ.

انعقد مؤتمر تكنولوجيا التكسير الهيدروليكي (HFTC) في وودلاندز ، تكساس ، في 1-3 فبراير 2022. يبدو أن الفجوة الوبائية قد انتهت أخيرًا ، طالما لم تظهر متغيرات جذرية جديدة.

لم توقف الفجوة الابتكار ، الذي كان دائمًا مكونًا رئيسيًا في صناعة النفط والغاز. فيما يلي بعض النقاط البارزة الأخيرة ، والتي خرج بعضها من HFTC.

التطورات منخفضة التقنية.

تنذر الزيادة في عدد الآبار التي سيتم الانتهاء منها في عام 2022 بالإضافة إلى أقسام الآبار الأفقية الأطول بقفزة في رمال فارك. لكن مناجم الرمال الحالية ، التي غالبًا ما تكون موجودة في الأحواض هذه الأيام ، عانت من انخفاض الأسعار والصيانة في السنوات القليلة الماضية ، وقد لا تكون قادرة على سد الحاجة.

هناك نقص في المضخات. المشغلون معلقون على المضخات التي تحتاج إلى إصلاح أو ترقية لأن أماكن الإيجار محدودة في إمداداتهم.

يقوم بعض المشغلين في بيرميان بحفر آبار أفقية أطول. تُظهر البيانات انخفاضًا في التكلفة بنسبة 15-20٪ للحفر وإكمال الآبار مقارنة بالسنوات الأخيرة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه يمكن حفر الآبار بشكل أسرع. قامت إحدى الشركات بحفر ميلين أفقيًا في 2 أيام فقط.

تظهر هذه المقارنة عمليات حفر أسرع: في ذروة الحفر في العصر البرمي في عام 2014 ، تم حفر 300 منصة أقل من 20 مليون قدم جانبي في السنة. في العام الماضي ، 2021 ، حفر أقل من 300 منصة 46 مليون قدم - وهي نتيجة رائعة.

جزء من السبب هو الاستخدام المتزايد لتصميم simul-frac ، حيث يتم ثقب بئرين متجاورين وتكسيرهما في الحفلة الموسيقية - إكمال أسرع بنسبة 70٪ من تصميم zipper-frac التقليدي.

يزداد إنتاج الزيت لكل قدم بطول أفقي من ميل واحد إلى ميلين. في حين أن معظم الآبار في بيرميان يبلغ طولها الآن ميلين على الأقل ، فإن بعض المشغلين يدفعون الحدود. بالنسبة لمشغل واحد ، يبلغ طول ما يقرب من 1٪ من الآبار 2 أميال ، وهم سعداء بالنتائج.

لكن البعض أبلغ عن نتائج مختلطة للإنتاجية لكل قدم. بينما بقيت بعض الآبار الأطول كما هي ، سقطت بعض الآبار بنسبة 10-20٪ بين أطوال ميلين وثلاثة أميال. النتيجة النهائية غير متوفرة حتى الآن.

الشريط الجانبي لهذا هو الكمية الهائلة من الماء والرمل المستخدمة في حفر بئر أفقي بطول 3 أميال. إذا تم استقراء الأرقام التي تم الحصول عليها من بئر نموذجي يبلغ طوله ميلين في عام 2 إلى بئر يبلغ طولها 2018 أميال ، نجد أن أحجام المياه الإجمالية ترتفع من 3 قدمًا إلى 40 قدمًا فوق المنطقة العشبية لملعب كرة القدم - وهذا يثير تساؤلات حول مصدر الماء فارك. يظهر كشف مشابه لأحجام الرمل الإجمالية التي ارتفعت من 60 حاوية قطار إلى 92 حاوية. وهذا لبئر واحد فقط

تطورات عالية التقنية.  

عند رأس البئر ، هناك تركيز أقوى على جمع المزيد من البيانات وتشخيص البيانات لتحسين تكسير الآبار الأفقية. 

اتصال المجال القريب.

طور Seismos تشخيصًا مبتكرًا يمكنه تحديد مدى جودة الاتصال بين حفرة البئر والخزان ، وهو أمر أساسي لتدفق النفط إلى بئر أفقي.

يتم استخدام نبضة صوتية لقياس مقاومة التدفق في المنطقة القريبة من حفرة البئر للبئر التي تم تكسيرها. يُطلق على المقياس اسم NFCI ، لمؤشر اتصال المجال القريب ، ويمكن قياسه على طول بئر أفقي. لقد ثبت أن NFCI يرتبط بإنتاج النفط في كل مرحلة من مراحل frac.

أظهرت الدراسات أن NFCI يعتمد على:

· جيولوجيا الخزان - تعطي الصخور الهشة أعدادًا أكبر من NFCI مقارنة بصخور الدكتايل.

· القرب من الآبار الأخرى التي يمكن أن تسبب الضغوط التي تتسبب في اختلاف أرقام NFCI على طول البئر الأفقي.

· إضافة محول أو استخدام تصميم الدخول المحدود الذي يمكن أن يعزز قيم NFCI بنسبة 30٪.

مراقبة ضغط حفرة البئر المختومة.  

مثال آخر عالي التقنية هو SWPM ، الذي يرمز إلى مراقبة ضغط حفرة البئر المختومة. تنفصل بئر شاشة أفقية مملوءة بسائل تحت الضغط عن بئر أفقي آخر سيتم تكسيرها بطولها. تسجل مقاييس الضغط الموجودة في الشاشة جيدًا التغيرات الطفيفة في الضغط أثناء عمليات التسخين.

تم تطوير العملية بواسطة Devon Energy and Well Data Labs. منذ عام 2020 ، تم تحليل أكثر من 10,000 مرحلة تكسير - عادةً 40 على طول ميلين جانبيًا -.

عندما تنتشر الكسور من مرحلة فارك معينة وتصل إلى بئر الشاشة ، يتم تسجيل وميض ضغط. يتم فحص النقطة الأولى مقابل حجم سائل فارك الذي يتم ضخه ، والذي يسمى VFR. يمكن استخدام VFR كبديل لكفاءة الكتلة frac وحتى استخدامه لمعرفة هندسة الكسر. 

يمكن أن يكون الهدف الآخر هو فهم ما إذا كان نضوب الخزان ، بسبب بئر أصل موجود مسبقًا ، يمكن أن يؤثر على نمو الكسور. يميل الكسر الجديد إلى الاتجاه نحو جزء مستنفد من الخزان.

إجهاد قريب من البئر من كابل الألياف البصرية.   

يمكن مد كبل الألياف الضوئية على طول بئر أفقي وتوصيله بالجزء الخارجي من غلاف البئر. الكابل البصري محمي بغمد معدني. يتم إرسال شعاع الليزر إلى أسفل الكبل ويلتقط الانعكاسات الناتجة عن العقص الدقيق أو التمدد (أي إجهاد) الكبل عندما يتم تغيير شكل الكسر في البئر من خلال تغيير في ضغط البئر أثناء إنتاج الزيت.

يتم تسجيل الأوقات الدقيقة عند حدوث انعكاس الليزر ويمكن استخدام ذلك لحساب أي موقع تم تجعيده على طول الكبل - يمكن التعرف على مقاطع البئر التي يصل حجمها إلى 8 بوصات.

ترتبط إشارات الليزر بهندسة وإنتاجية الكسر في مجموعة انثقاب معينة. قد يشير تغيير الضغط الكبير إلى تغيير كبير في عرض الكسر المرتبط بهذا الانثقاب. ولكن لن يشير أي تغيير في الإجهاد إلى عدم وجود كسر عند هذا الثقب ، أو حدوث كسر بموصلية منخفضة جدًا.

هذه الأيام الأولى ، والقيمة الحقيقية لهذه التكنولوجيا الجديدة لم تتحدد بعد.

تطورات تكنولوجيا المناخ.  

هذه هي الابتكارات المتعلقة بتغير المناخ وانبعاثات غازات الدفيئة (GHG) التي تساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري.

التكسير الإلكتروني.

في حقل النفط ، تتمثل إحدى طرق الحد من انبعاثات غازات الدفيئة في قيام شركات النفط والغاز بتخضير عملياتها الخاصة. على سبيل المثال ، باستخدام ، بدلاً من الديزل ، الغاز الطبيعي أو الرياح أو الكهرباء الشمسية لضخ عمليات التكسير.  

في الجلسة العامة الافتتاحية في HFTC ، قال مايكل سيجورا ، نائب الرئيس الأول ، إن Halliburton كانت واحدة من اللاعبين الرئيسيين في أساطيل frac التي تعمل بالطاقة الكهربائية أو تقنية e-frac. في الواقع ، تم إطلاق e-fracs بواسطة Halliburton في عام 2016 وتم تسويقها في عام 2019.

قال Segura أن الفوائد تكمن في توفير الوقود بالإضافة إلى خفض غازات الدفيئة بنسبة تصل إلى 50٪. وادعى أن هذا كان "تأثيرًا رائعًا جدًا على ملف انبعاثات صناعتنا".

وقال أيضًا إن الشركة قد قطعت "التزامًا كبيرًا بتطوير المعدات والتكنولوجيا التمكينية ، مثل التكسير الذي يعمل بالشبكة". يشير هذا على ما يبدو إلى استخدام الكهرباء من الشبكة ، بدلاً من التوربينات الغازية التي تعمل بغاز فوهة البئر أو مصادر CNG أو LNG.

قال أحد المراقبين إن الأساطيل الإلكترونية الأكثر شيوعًا تستخدم غاز رأس البئر لتشغيل توربينات الغاز لتوليد الكهرباء التي تشغل الأسطول. هذا يقلل من انبعاثات غازات الدفيئة بمقدار الثلثين ويعني أنه يمكن إكمال المزيد من الآبار بموجب ترخيص معين لانبعاثات غازات الدفيئة.

لا تمثل المنتجات الإلكترونية سوى حوالي 10٪ من السوق الآن ، ولكن من المتوقع أن يؤدي الطلب العالمي لخفض غازات الدفيئة إلى زيادة استخدام المنتجات الإلكترونية ، حيث يمكن عادةً تحقيق خفض بنسبة 50٪ في غازات الدفيئة.

الحرارة الأرضية.  

تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية خضراء مقارنة بالوقود الأحفوري ، لأنها تستخرج طاقة التكوينات الجوفية على شكل حرارة يمكن تحويلها إلى كهرباء.

كان هوت دراي روك هو اسم طريقة الاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية عن طريق تكسير الجرانيت في الجبال القريبة من مختبر لوس ألاموس الوطني (LANL) في نيو مكسيكو. كان هذا في السبعينيات.

كان المفهوم ، الذي تم اختراعه في LANL ، بسيطًا للغاية: حفر بئر مائل في الجرانيت وحفر البئر. احفر بئرًا ثانيًا بعيدًا عن بعض المسافة من شأنه أن يتصل بالكسر (الكسور). ثم قم بضخ المياه في البئر الأول ، من خلال الكسر (الكسور) حيث ستلتقط الحرارة ، ثم أعلى البئر الثاني حيث يمكن للماء الساخن أن يدفع التوربينات البخارية لتوليد الكهرباء.

كان المفهوم بسيطًا ، لكن نتائج الكسر لم تكن بسيطة - شبكة من الكسور الصغيرة التي تعقد وتقلل من تدفق المياه إلى البئر الثاني. لم تكن الكفاءة كبيرة ، وكانت العملية مكلفة.

تمت تجربة هذا المفهوم في العديد من الأماكن الأخرى حول العالم ، لكنه لا يزال على أعتاب القدرة على تحمل التكاليف التجارية.

تحدث جون ماكلينون ، من جامعة يوتا ، في الجلسة العامة لـ HFTC حول خطة جديدة. إنه جزء من فريق يريد توسيع المفهوم عن طريق حفر آبار أفقية بدلاً من شبه رأسية ، ونشر أحدث تقنيات التكسير من حقل النفط. يُطلق على المشروع اسم أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسّنة (EGS) ويتم تمويله من قبل وزارة الطاقة الأمريكية (DOE).

حفر المشروع أول بئرين يبلغ ارتفاعهما 11,000 قدم في مارس 2021. وتتمثل الطريقة في حفر البئر الأول ورسم خريطة للكسور لتصميم خطة تحفيز للبئر الثاني على بعد 300 قدم من البئر الأول والتي ستوفر الاتصال المطلوب بين البئر الأول. بئرين. إذا نجحت ، فإنهم يخططون لتكييف العمليات مع بئرين يقعان على بعد 600 قدم.

من المثير للسخرية أن التكنولوجيا المطورة جيدًا لثورة النفط والغاز الصخري قد يتم تطعيمها في مصدر طاقة نظيف للمساعدة في استبدال طاقات الوقود الأحفوري.

نسخة أخرى من هذا ، بتمويل من وزارة الطاقة لجامعة أوكلاهوما ، هي إنتاج الطاقة الحرارية الجوفية من أربعة آبار نفطية قديمة ، واستخدامها لتدفئة المدارس القريبة.

على الرغم من الحماس في مثل هذه المشاريع ، يجادل بيل جيتس بأن الطاقة الحرارية الأرضية ستساهم بشكل متواضع فقط في استهلاك الطاقة في العالم:

تبين أن حوالي 40 في المائة من جميع الآبار المحفورة من أجل الطاقة الحرارية الأرضية كانت عديمة الفائدة. والطاقة الحرارية الأرضية متاحة فقط في أماكن معينة حول العالم ؛ تميل أفضل المواقع إلى أن تكون المناطق ذات النشاط البركاني فوق المتوسط.