İçerik
- Hidrolik Kırılma Nedir?
- Hidrolik Kırılma Ne Zamandır Kullanılır?
- Şeylde Hidrolik Çatlakların Başarılı Kullanımı
- Diğer Şeyl Oyunlarında Hidrolik Kırılma
- Çatlatma Sıvıları
- propantlar
- Çevresel Endişeler
- Üretim Faydaları
Kırılmaya hazır pompalar ve dizel motorlar: Güneybatı Pennsylvania'nın Marcellus Shale gaz oyunda bir delici tabanda yürütülen bir hidrolik kırılma işleminin fotoğrafı. Çatlak için çok sayıda pompa, dizel motor, su kamyonu, kum karıştırıcı ve sıhhi tesisat armatürü bulunmaktadır. Doug Duncan, USGS tarafından görüntü.
Hidrolik Kırılma Nedir?
Hidrolik kırılma, kuyudaki yağ veya gaz akışını artırabilen bir prosedürdür. Kayaçları kırabilecek kadar yüksek basınç altındaki yüzey altı kaya birimlerine sıvıları bir kuyuya pompalayarak yapılır. Amaç, petrol ve doğal gazın kuyu deliğine taşınması için boşluk boşlukları oluşturacak, birbirine bağlı kırıklar ağı oluşturmaktır.
Yatay delme ile birleştirilen hidrolik kırılma, daha önce verimsiz organik zengini şeylleri dünyanın en büyük doğal gaz alanlarına dönüştürmüştür. Marcellus Shale, Utica Shale, Barnett Shale, Eagle Ford Shale ve Bakken Formasyonu, daha önce hidrolik kırılma ile fantastik gaz veya petrol sahalarına dönüştürülen verimsiz kaya birimlerinin örnekleridir.
Hidrolik Kırılma Ne Zamandır Kullanılır?
Amerika Birleşik Devletleri'nde petrol ve doğal gaz kuyularını teşvik etmek için ilk hidrolik kırılma kullanımı 60 yıldan uzun bir süre önce yapıldı. Haliburton Oil Well Cementing Company, 1949 yılında prosedür için bir patent aldı. Yöntem, kuyu üretim oranlarını başarıyla arttırdı ve uygulama hızla yayıldı. Şimdi her yıl binlerce kuyuda dünya çapında kullanılmaktadır. Hidrolik kırılma icat edilmemiş olsaydı, benzin, ısıtma yakıtı, doğal gaz ve petrol ürünlerinden üretilen diğer ürünler çok daha pahalıya mal olacaktı.
Yatay delme ve hidrolik kırılma: Marcellus Shale boyunca yatay delme ve kuyunun yatay kısmında hidrolik kırılma ile inşa edilmiş bir doğal gaz kuyusunun basitleştirilmiş diyagramı.
Hidrolik kırılmaya hazır delici ped: Güneybatı Pennsylvania'nın Marcellus Shale gaz oyununda frak günü yapılan bir matkabın bir başka fotoğrafı. Fotoğraf Doug Duncan, USGS.
Şeylde Hidrolik Çatlakların Başarılı Kullanımı
1990'ların başında Mitchell Energy, Teksas'taki Barnett Shale'a açılan kuyulardan doğal gaz üretimini teşvik etmek için hidrolik kırılmaya başladı. Barnett Şeylinde muazzam miktarda doğal gaz vardı; ancak, Barnett nadiren ticari miktarlarda doğal gaz üretti.
Mitchell Energy, Barnett Şeylinde bulunan gazın birbirine bağlı olmayan küçük delik boşluklarında tutulduğunu fark etti. Kaya gözenek alanı vardı ama geçirgenliği yoktu. Barnett Şeylinden açılan kuyularda genellikle bir gaz şovu olur, ancak ticari üretim için yeterli gaz olmaz. Mitchell Energy, Barnett Şeylinin hidrolik olarak kırılmasıyla, kuyuya doğal gaz akışı sağlayan birbirine bağlı bir gözenek alanı ağı oluşturmak için çözüldü.
Maalesef, hidrolik kırma işlemi tarafından üretilen kırıkların çoğu, pompalar kapatıldığında kapandı. Barnett Şeyl'i o kadar derine gömüldü ki, sınırlayıcı basınç yeni kırıkları kapattı. Bu sorun, kırılma sıvısına kum eklenerek çözüldü. Kaya kırıldığı zaman, yeni açılan gözenek boşluğuna su akması, kum tanelerini kaya ünitesinin derinliklerine taşıyacaktır. Su basıncı düşürüldüğünde, kum taneleri kırığın "açılmasını" sağladı ve kırıklar boyunca ve kuyu deliğine bir doğal gaz akışı sağladı. Bugün “kırık kumu” adı altında satılan çeşitli doğal ve sentetik ürünler var.
Mitchell Energy, Barnett Shale'den yatay olarak sondaj yaparak kuyularının verimini daha da arttırdı. Yüzeyde dikey oyuklar başlatılmış, yatay bir yöne yönlendirilmiş ve binlerce ayak boyunca Barnett Şeylinden geçirilmiştir. Bu, kuyudaki ödeme bölgesinin uzunluğuyla çarptı. Bir kaya birimi 100 feet kalınlığında olsaydı, dikey kuyucukta 100 feet'lik bir ödeme bölgesi olurdu. Bununla birlikte, eğer kuyu yatay olarak yönlendirilmişse ve hedef oluşum boyunca 5000 fit boyunca yatay kaldıysa, o zaman ödeme bölgesinin uzunluğu dikey bir kuyunun ödeme bölgesinden elli kat daha uzundur.
Mitchell Energy, Barnett Shale kuyularının verimliliğini arttırmak için hidrolik kırma ve yatay delme işlemlerini kullandı. Aslında, çok başarılı olan kuyucuklarının birçoğu, hidrolik kırılma olmadan dikey kuyucuklar olsaydı başarısızlık olurdu.
Delikli tabanca: Kullanılmayan ve kullanılmış delme tabancası, petrol ve gaz delme ve hidrolik kırılma işlemlerinde kullanılır. Alttaki boru, boru içine monte edilmiş olan patlayıcı yüklerin oluşturduğu delikleri gösterir. Fotoğrafı çeken Bill Cunningham, USGS.
Diğer Şeyl Oyunlarında Hidrolik Kırılma
Diğerleri Mitchell Energys’in Texas’taki Barnett Shale’deki başarısını öğrendiğinde, diğer organik zengin şeyllerde yatay delme ve hidrolik kırma yöntemleri denenmiştir. Bu yöntemler hızla Louisiana, Texas ve Arkansas’daki Haynesville Shale ve Fayetteville Shale’de başarılı oldu - daha sonra Appalachian Havzasındaki Marcellus Shale’da. Bu yöntemler birçok başka şeyde işe yaradı ve şu anda dünyanın birçok yerinde organik olarak zengin şeyller geliştirmek için kullanılıyor.
Hidrolik kırılma aynı zamanda birçok kuyudan doğal gaz sıvıları ve yağ üretimine olanak sağlamıştır. Kuzey Dakota'daki Bakken Shale ve Colorado, Kansas, Nebraska ve Wyoming'deki Niobrara Shale gibi kaya birimleri şimdi hidrolik kırılmadan önemli miktarda petrol elde ediyor.
Kırık su tutma havuzu: Arkansas'ın Fayetteville Shale gaz oyunda bir matkabada su tutulması. Bunun gibi astarlı havuzlar, tüm doğal gaz oyunlarında sondaj sahalarında kırık su depolanması için kullanılır. Fotoğrafı çeken Bill Cunningham, USGS.
Çatlatma Sıvıları
Su, hidrolik kırılma işleminde kullanılan tahrik sıvısıdır. Kuyu özelliklerine ve kayanın kırılmasına bağlı olarak, hidrolik kırılma işini tamamlamak için birkaç milyon galon su gerekebilir.
Su kuyunun içine pompalandığında, kuyunun tüm uzunluğu basınçlandırılmaz. Bunun yerine, kırıkların istendiği kuyu bölümünü izole etmek için tıkaçlar yerleştirilir. Sadece kuyunun bu bölümü pompalamanın tam gücünü alır. Kuyu bu kısmında basınç arttıkça, su çatlaklar açar ve itici basınç çatlakları kaya ünitesinin derinliklerine doğru uzatır. Pompalama işlemi durduğunda, bu çatlaklar hızla kapanır ve onları açmak için kullanılan su, sondaj deliğine geri itilir, kuyuya geri çekilir ve yüzeyde toplanır. Yüzeye geri dönen su, milyonlarca yıl boyunca kaya ünitesinde tutulan enjekte edilen ve gözenekli suyun karışımıdır. Gözenek suyu genellikle önemli miktarlarda çözünmüş katı madde içeren bir tuzlu sudur.
Hidrolik kırılmasında kullanılan suya genellikle kimyasal maddeler eklenir. Bu katkı maddeleri çeşitli amaçlara hizmet eder. Bazıları suyu kırılmaları açarken ve propantları kaya ünitesinin derinliklerine taşımakta daha etkili olan bir jel halinde kalınlaştırır. Diğer kimyasallar aşağıdakilere eklenir: sürtünmeyi azaltmak, sıvıdaki taş kalıntılarını tutmak, ekipmanın korozyonunu önlemek, bakterileri öldürmek, pH'ı ve diğer fonksiyonları kontrol etmek.
Çoğu şirket, hidrolik kırılma sıvılarının bileşimini açığa vurmakta dirençlidir. Rekabetçi araştırmalarını korumak için bu bilginin gizli tutulması gerektiğine inanıyorlar. Ancak, düzenleyiciler bilgi talep etmeye başlıyor ve bazı şirketler bilgileri gönüllü olarak paylaşmaya başlıyor.
Kırık kum: İnce kırılmış silika kumu, yeni oluşturulan yapay kırıkların hidrolik kırılma tamamlandıktan sonra kapanmasını önlemek için kaya oluşumlarına pompalanmadan önce kimyasallar ve su ile karıştırılır. Fotoğrafı çeken Bill Cunningham, USGS.
propantlar
Hidrolik kırılmasında çeşitli malzemeler kullanılır. Bunlar, hidrolik kırılma sıvısı ile kırılmalara taşınan kırılmaya dirençli küçük parçacıklardır. Pompalar kapatıldığında ve çatlaklar çöktüğünde, bu ezilmeye dirençli parçacıklar kırılmayı açık tutar ve bu sayede doğal gazın kuyuya girebileceği bir boşluk oluşturabilir.
Frak kum günümüzde en yaygın kullanılan malzemedir, ancak alüminyum boncuklar, seramik boncuklar, sinterlenmiş boksit ve diğer malzemeler de kullanılmıştır. Tek bir kuyu kırılırken bir milyon poundun üzerinde propant kullanılabilir.
Yatay kuyucukların uydu görüntüsü: Dokuz yatay kuyunun yapıldığı ve hidrolik kırılma ile uyarıldığı bir Utica Shale sondaj sahasının uydu görüntüsü.
Çevresel Endişeler
Hidrolik kırılma ile ilgili bazı çevresel kaygılar vardır. Bunlar şunları içerir:
1) Kuyuda üretilen çatlaklar doğrudan içme suyu temini için kullanılan sığ kaya birimlerine yayılabilir. Veya kuyuda üretilen kırıklar, içme suyu temini için kullanılan sığ kaya birimlerine yayılan doğal kırıklarla iletişim kurabilir.
2) Bir kuyucuğun gövdesi arızalanabilir ve sıvıların içme suyu kaynakları için kullanılan sığ kaya birimlerine kaçmasına izin verebilir.
3) Bir kırılma işlemi sırasında atılan hidrolik kırılma sıvıları veya sıvıları kazayla dökmek, toprağa sızabilir veya yüzey suyunu kirletebilir.
Üretim Faydaları
Hidrolik kırılma, bir kuyu verimini önemli ölçüde artırabilir. Yatay delme ile birleştirildiğinde, kârsız kaya oluşumları genellikle verimli doğal gaz alanlarına dönüştürülür. Teknik, Barnett Şeylinin, Haynesville Şeylinin, Fayetteville Şeylinin ve Marcellus Şeyl gazı alanlarının geliştirilmesinden büyük ölçüde sorumludur. Ayrıca, Bakken Shale ve Niobrara Shale ile yapıldığı gibi sıkı kaya birimlerindeki yağı serbest bırakabilir.
Hidrolik kırılma işlemi ve onunla birlikte kullanılan kimyasallar, doğal gaz endüstrisini izleyen çevre savunucuları için en büyük endişeye neden olmaktadır. Bu tekniklerin kullanılmasına izin verecek ve su kaynaklarını ve sondajın gerçekleştiği bölgelerde yaşayan insanları korumak için çevre korumaları sağlayacak düzenleme ortamına ihtiyaç vardır.