Contenuto
- Che cos'è la fratturazione idraulica?
- Additivi per fratturazione idraulica
- Additivi per ridurre l'attrito (Slickwater)
- Altri additivi e propianti
- I fluidi di frattura variano da un gioco all'altro
- Diluizione e neutralizzazione di additivi
Fluidi di fratturazione idraulici: Una vasta gamma di additivi chimici viene utilizzata nei fluidi per fratture idrauliche. Includono: acidi diluiti, biocidi, demolitori, inibitori di corrosione, reticolanti, riduttori di attrito, gel, cloruro di potassio, agenti di raccolta dell'ossigeno, agenti di regolazione del pH, inibitori di calcare e tensioattivi. Questi additivi chimici in genere potrebbero costituire solo il 1/2 o il 2 percento del fluido. Il restante 98-99 1/2 per cento del fluido è acqua. Proppanti come sabbia, pallini di alluminio o perle di ceramica vengono spesso iniettati per tenere aperte le fratture dopo il completamento del trattamento a pressione.
Che cos'è la fratturazione idraulica?
La pratica corrente per i trattamenti di fratturazione idraulica dei serbatoi di gas di scisto è quella di applicare un evento di pompaggio sequenziale in cui milioni di litri di fluidi di fratturazione a base d'acqua miscelati con materiali di propensione e agenti addensanti vengono pompati in modo controllato e monitorato nella formazione di scisto target sopra pressione di frattura.
Additivi per fratturazione idraulica
I fluidi di frattura utilizzati per le stimolazioni dello scisto gassoso sono costituiti principalmente da acqua ma includono anche una varietà di additivi. Il numero di additivi chimici utilizzati in un tipico trattamento di frattura varia a seconda delle condizioni del pozzo specifico da fratturare.
Un tipico trattamento per fratture utilizzerà concentrazioni molto basse comprese tra 3 e 12 sostanze chimiche additive a seconda delle caratteristiche dell'acqua e della formazione di scisto da fratturare. Ogni componente ha uno scopo specifico e progettato.
Additivi per ridurre l'attrito (Slickwater)
I fluidi predominanti attualmente utilizzati per i trattamenti di frattura nei giochi di scisto gassoso sono fluidi di fratturazione a base d'acqua miscelati con additivi che riducono l'attrito (chiamati slickwater). L'aggiunta di riduttori di attrito consente di pompare fluidi e propianti alla frattura nella zona target a una velocità maggiore e una pressione ridotta rispetto all'utilizzo di sola acqua.
Questo video illustra le attrezzature, i materiali e le procedure utilizzate nel processo di fratturazione idraulica. Si applica all'uso della fratturazione idraulica combinata con la perforazione orizzontale nello sviluppo di un pozzo di gas naturale in uno scisto ricco di organici. È stato preparato da Chesapeake Energy.
Altri additivi e propianti
Oltre ai riduttori di attrito, altri additivi includono: biocidi per prevenire la crescita di microrganismi e ridurre il biofouling delle fratture; spazzini di ossigeno e altri stabilizzanti per prevenire la corrosione dei tubi metallici; e acidi che vengono utilizzati per rimuovere i danni dal fango di perforazione nell'area del pozzo vicino. Questi fluidi vengono utilizzati non solo per creare le fratture nella formazione ma anche per trasportare un agente di supporto (spesso sabbia silicea o bauxite sinterizzata) che si deposita nelle fratture indotte.
La composizione del fluido fratturante varia da un bacino geologico a un altro. Un elenco di potenziali additivi è riportato nella Tabella 1. La valutazione dei volumi relativi dei componenti di un fluido di fratturazione rivela il volume relativamente piccolo di additivi presenti. Complessivamente la concentrazione di additivi nella maggior parte dei fluidi per la fratturazione delle acque lisce è relativamente consistente dallo 0,5% al 2%, mentre l'acqua costituisce dal 98% al 99,5%.
Questo video illustra le attrezzature, i materiali e le procedure utilizzate nel processo di fratturazione idraulica.Si applica all'uso della fratturazione idraulica combinata con la perforazione orizzontale nello sviluppo di un pozzo di gas naturale in uno scisto ricco di organici. È stato preparato da Chesapeake Energy.
I fluidi di frattura variano da un gioco all'altro
Poiché la composizione di ciascun fluido di fratturazione varia per soddisfare le esigenze specifiche di ciascuna area, non esiste una formula unica per tutti i volumi per ciascun additivo. Nel classificare i fluidi fratturanti e i loro additivi è importante rendersi conto che le società di servizi che forniscono questi additivi hanno sviluppato una serie di composti con proprietà funzionali simili da utilizzare per lo stesso scopo in diversi ambienti di pozzo.
La differenza tra formulazioni di additivi può essere piccola come una variazione della concentrazione di un composto specifico. Sebbene l'industria della fratturazione idraulica possa avere un certo numero di composti che possono essere utilizzati in un fluido per fratturazione idraulica, ogni singolo lavoro di fratturazione userebbe solo alcuni degli additivi disponibili. Non è raro che alcune ricette di fratturazione omettano alcune categorie di composti se le loro proprietà non sono richieste per l'applicazione specifica.
La maggior parte dei processi industriali utilizza sostanze chimiche e quasi tutte le sostanze chimiche possono essere pericolose in quantità sufficientemente grandi o se non gestite correttamente. Anche i prodotti chimici che entrano nel nostro cibo o nell'acqua potabile possono essere pericolosi. Ad esempio, gli impianti di trattamento dell'acqua potabile utilizzano grandi quantità di cloro. Se usato e gestito correttamente, è sicuro per i lavoratori e i residenti nelle vicinanze e fornisce acqua potabile pulita e sicura per la comunità.
Sebbene il rischio sia basso, esiste il potenziale per rilasci non pianificati che potrebbero avere gravi effetti sulla salute umana e sull'ambiente. Allo stesso modo, la fratturazione idraulica utilizza una serie di additivi chimici che potrebbero essere pericolosi, ma sono sicuri se gestiti correttamente secondo i requisiti e le prassi di lunga data del settore. Inoltre, molti di questi additivi sono sostanze chimiche comuni che le persone incontrano regolarmente nella vita di tutti i giorni.
Diluizione e neutralizzazione di additivi
La tabella 1 fornisce un riepilogo degli additivi, dei loro composti principali, del motivo per cui l'additivo viene utilizzato in un fluido per fratturazione idraulica e di alcuni degli altri usi comuni per questi composti. L'acido cloridrico (HCl) è il singolo componente liquido più grande utilizzato in un fluido fratturante a parte l'acqua; mentre la concentrazione dell'acido può variare, una miscela di HCl al 15% è una concentrazione tipica. Una miscela di HCl al 15% è composta dall'85% di acqua e dal 15% di acido, pertanto il volume di acido viene diluito dell'85% con acqua nella sua soluzione madre prima di essere pompato nella formazione durante un trattamento di fratturazione.
Una volta iniettato l'intero stadio del fluido fratturante, il volume totale di acido in un fluido fratturante di esempio dallo scisto di Fayetteville era dello 0,123%, il che indica che il fluido era stato diluito di un fattore 122 volte prima di essere pompato nella formazione. La concentrazione di questo acido continuerà ad essere diluita solo poiché viene ulteriormente dispersa in ulteriori volumi di acqua che possono essere presenti nel sottosuolo. Inoltre, se questo acido viene a contatto con minerali di carbonato nel sottosuolo, verrebbe neutralizzato dalla reazione chimica con i minerali di carbonato che producono acqua e anidride carbonica come sottoprodotto della reazione.