Isi
- Apa itu Patahan Hidrolik?
- Berapa lama telah fraktur hidrolik telah digunakan?
- Penggunaan Fraktur Hidraulik yang Berhasil di Shale
- Pematahan Hidraulik di Bidang Serpihan Lainnya
- Cairan Patah
- Proppants
- Masalah Lingkungan
- Manfaat Produksi
Pompa dan mesin diesel siap untuk frac: Foto operasi pematahan hidraulik sedang dilakukan di tempat pengeboran di tempat bermain gas Shale Marcellus di Pennsylvania barat daya. Kumpulan pompa, mesin diesel, truk air, mixer pasir, dan perlengkapan pipa yang luar biasa tersedia untuk frac. Gambar oleh Doug Duncan, USGS.
Apa itu Patahan Hidrolik?
Pematahan hidrolik adalah prosedur yang dapat meningkatkan aliran minyak atau gas dari sumur. Hal ini dilakukan dengan memompa cairan ke dalam sumur ke unit batuan bawah permukaan di bawah tekanan yang cukup tinggi untuk memecah batuan. Tujuannya adalah untuk menciptakan jaringan fraktur yang saling berhubungan yang akan berfungsi sebagai ruang pori untuk pergerakan minyak dan gas alam ke lubang sumur.
Pematahan hidrolik yang dikombinasikan dengan pengeboran horizontal telah mengubah serpihan kaya organik yang sebelumnya tidak produktif menjadi ladang gas alam terbesar di dunia. Marcellus Shale, Utica Shale, Barnett Shale, Eagle Ford Shale, dan Formasi Bakken adalah contoh unit batuan yang sebelumnya tidak produktif yang telah dikonversi menjadi ladang gas atau minyak yang fantastis dengan rekahan hidrolik.
Berapa lama telah fraktur hidrolik telah digunakan?
Penggunaan rekah hidrolik pertama untuk merangsang sumur minyak dan gas alam di Amerika Serikat dilakukan lebih dari 60 tahun yang lalu. Perusahaan Haliburton Oil Well Cementing Company mengeluarkan hak paten untuk prosedur tersebut pada tahun 1949. Metode ini berhasil meningkatkan tingkat produksi sumur dan praktiknya cepat menyebar. Sekarang digunakan di seluruh dunia dalam ribuan sumur setiap tahun. Bensin, bahan bakar pemanas, gas alam, dan produk kami yang terbuat dari produk minyak bumi akan jauh lebih mahal jika rekah hidrolik tidak ditemukan.
Pengeboran horizontal dan rekahan hidrolik: Diagram disederhanakan dari sumur gas alam yang telah dibangun dengan pengeboran horizontal melalui Marcellus Shale dan rekahan hidrolik pada bagian horizontal sumur.
Drilling pad siap untuk rekah hidrolik: Foto lain dari buku catatan pada hari pertama di drama gas Marcellus Shale di Pennsylvania barat daya. Foto oleh Doug Duncan, USGS.
Penggunaan Fraktur Hidraulik yang Berhasil di Shale
Pada awal 1990-an, Mitchell Energy mulai menggunakan rekah hidrolik untuk merangsang produksi gas alam dari sumur yang dibor ke Barnett Shale of Texas. Barnett Shale mengandung sejumlah besar gas alam; Namun, Barnett jarang menghasilkan gas alam dalam jumlah komersial.
Mitchell Energy menyadari bahwa gas di Barnett Shale terperangkap dalam ruang pori kecil yang tidak saling berhubungan. Batu itu memiliki ruang pori tetapi tidak memiliki permeabilitas. Sumur yang dibor melalui Barnett Shale biasanya memiliki pertunjukan gas tetapi tidak cukup gas untuk produksi komersial. Mitchell Energy memecahkan masalah ini dengan mematahkan hidrolik Barnett Shale untuk membuat jaringan ruang pori yang saling berhubungan yang memungkinkan aliran gas alam ke sumur.
Sayangnya banyak dari rekahan yang dihasilkan oleh proses rekah hidrolik patah menutup ketika pompa dimatikan. Shale Barnett begitu terkubur dalam sehingga tekanan membatasi menutup fraktur baru. Masalah ini diselesaikan dengan menambahkan pasir ke cairan rekah. Ketika batu pecah, aliran air ke dalam ruang pori yang baru dibuka akan membawa butiran pasir jauh ke dalam unit batu. Ketika tekanan air berkurang, butiran pasir "menopang" fraktur terbuka dan memungkinkan aliran gas alam melalui fraktur dan masuk ke lubang sumur. Saat ini ada berbagai produk alami dan sintetis yang dijual dengan nama "pasir frac."
Mitchell Energy semakin meningkatkan hasil sumur mereka dengan mengebornya secara horizontal melalui Barnett Shale. Sumur vertikal dimulai di permukaan, diarahkan ke orientasi horizontal dan didorong melalui Barnett Shale sejauh ribuan kaki. Ini mengalikan panjang zona pembayaran di dalam sumur. Jika sebuah unit batu setebal 100 kaki, itu akan memiliki zona pembayaran 100 kaki di sumur vertikal. Namun, jika sumur dikemudikan horizontal dan tetap horisontal untuk 5.000 kaki melalui formasi target, maka panjang zona pembayaran adalah lima puluh kali lebih lama dari zona bayar sumur vertikal.
Mitchell Energy menggunakan pematahan hidrolik dan pengeboran horizontal untuk melipatgandakan produktivitas sumur-sumur Barnett Shale. Bahkan, banyak sumur mereka yang sangat sukses akan gagal jika mereka sumur vertikal tanpa patah hidrolik.
Pistol perforasi: Pistol perforasi yang tidak digunakan dan dihabiskan digunakan dalam pengeboran minyak dan gas dan rekah hidrolik. Pipa di bagian bawah menunjukkan lubang yang diciptakan oleh muatan ledakan yang dipasang di dalam pipa. Foto oleh Bill Cunningham, USGS.
Pematahan Hidraulik di Bidang Serpihan Lainnya
Ketika orang lain mengetahui keberhasilan Mitchell Energys di Barnett Shale of Texas, metode pengeboran horizontal dan rekahan hidrolik dicoba di serpihan kaya organik lainnya. Metode ini dengan cepat berhasil di Shale Haynesville dan Shale Fayetteville dari Louisiana, Texas dan Arkansas - kemudian di Shale Marcellus di Cekungan Appalachian. Metode ini bekerja di banyak shale lain dan sekarang digunakan untuk mengembangkan shale kaya organik di banyak bagian dunia.
Pematahan hidraulik juga memungkinkan produksi cairan gas alam dan minyak dari banyak sumur. Unit batuan seperti Bakken Shale dari North Dakota dan Niobrara Shale dari Colorado, Kansas, Nebraska dan Wyoming sekarang menghasilkan sejumlah besar minyak dari rekahan hidrolik.
Kolam penampungan air Frac: Penahanan air di landasan bor di drama gas Fayetteville Shale di Arkansas. Kolam berjajar seperti ini digunakan untuk penyimpanan air frac di lokasi pengeboran di semua permainan gas alam. Foto oleh Bill Cunningham, USGS.
Cairan Patah
Air adalah cairan penggerak yang digunakan dalam proses rekah hidrolik. Bergantung pada karakteristik sumur dan batuan yang retak, beberapa juta galon air dapat dibutuhkan untuk menyelesaikan pekerjaan rekah hidrolik.
Ketika air dipompa ke dalam sumur, seluruh panjang sumur tidak bertekanan. Sebagai gantinya, sumbat dimasukkan untuk mengisolasi bagian sumur di mana fraktur diinginkan. Hanya bagian sumur ini yang menerima kekuatan pemompaan penuh. Saat tekanan menumpuk di bagian sumur ini, air membuka patahan, dan tekanan pendorong memperluas patahan jauh ke dalam unit batuan. Ketika pemompaan menghentikan fraktur ini dengan cepat menutup, dan air yang digunakan untuk membuka mereka didorong kembali ke dalam lubang bor, buat cadangan sumur dan dikumpulkan di permukaan. Air yang dikembalikan ke permukaan adalah campuran dari air yang disuntikkan dan air pori yang telah terperangkap dalam satuan batuan selama jutaan tahun. Air pori biasanya berupa air garam dengan jumlah padatan terlarut yang signifikan.
Bahan kimia sering ditambahkan ke air yang digunakan dalam rekah hidrolik. Aditif ini melayani berbagai tujuan. Beberapa mengentalkan air menjadi gel yang lebih efektif membuka fraktur dan membawa proppants jauh ke dalam unit batuan. Bahan kimia lain ditambahkan ke: mengurangi gesekan, menjaga serpihan batuan tersuspensi dalam cairan, mencegah korosi peralatan, membunuh bakteri, mengontrol pH dan fungsi lainnya.
Sebagian besar perusahaan telah menolak untuk mengungkapkan komposisi cairan rekah hidrolik mereka. Mereka percaya bahwa informasi ini harus dirahasiakan untuk melindungi penelitian kompetitif mereka. Namun, regulator mulai menuntut informasi, dan beberapa perusahaan mulai membagikan informasi secara sukarela.
Pasir frac: Pasir silika berbutir halus dicampur dengan bahan kimia dan air sebelum dipompa ke formasi batuan untuk mencegah fraktur buatan yang baru dibuat dari penutupan setelah fraktur hidrolik selesai. Foto oleh Bill Cunningham, USGS.
Proppants
Berbagai proppants digunakan dalam rekahan hidrolik. Ini adalah partikel kecil tahan-hancuran yang terbawa ke dalam fraktur oleh cairan rekahan hidrolik. Ketika pompa dimatikan dan fraktur runtuh, partikel yang tahan hancur ini membuat fraktur terbuka, menciptakan ruang pori di mana gas alam dapat melakukan perjalanan ke sumur.
Pasir Frac adalah proppant yang paling umum digunakan saat ini tetapi manik-manik aluminium, manik-manik keramik, bauksit disinter dan bahan lainnya juga telah digunakan. Lebih dari satu juta pound proppants dapat digunakan saat mematahkan satu sumur.
Tampilan gambar satelit sumur horizontal: Tampilan satelit dari situs pengeboran Utica Shale di mana sembilan sumur horizontal telah dibangun dan distimulasi dengan rekahan hidrolik.
Masalah Lingkungan
Ada sejumlah masalah lingkungan yang terkait dengan rekah hidrolik. Ini termasuk:
1) Fraktur yang dihasilkan di sumur mungkin meluas langsung ke unit batuan dangkal yang digunakan untuk pasokan air minum. Atau, rekahan yang diproduksi di sumur mungkin berkomunikasi dengan rekahan alami yang meluas ke satuan batuan dangkal yang digunakan untuk persediaan air minum.
2) Selubung sumur mungkin gagal dan membiarkan cairan keluar ke unit batuan dangkal yang digunakan untuk persediaan air minum.
3) Tumpahan cairan rekah hidraulik atau cairan yang dikeluarkan secara tidak sengaja saat pekerjaan rekah mungkin meresap ke dalam tanah atau mencemari air permukaan.
Manfaat Produksi
Pematahan hidrolik secara signifikan dapat meningkatkan hasil sumur. Ketika dikombinasikan dengan pengeboran horizontal, formasi batuan yang tidak menguntungkan sering dikonversi menjadi ladang gas alam yang produktif. Teknik ini sebagian besar bertanggung jawab untuk pengembangan ladang gas Barnett Shale, Haynesville Shale, Fayetteville Shale, dan Marcellus Shale. Itu juga dapat membebaskan minyak dari unit batuan ketat seperti yang telah dilakukan dengan Bakken Shale dan Niobrara Shale.
Proses rekah hidrolik dan bahan kimia yang digunakan dengannya menyebabkan kekhawatiran terbesar bagi pendukung lingkungan yang mengawasi industri gas alam. Diperlukan lingkungan pengaturan yang akan memungkinkan teknik ini digunakan dan memberikan perlindungan lingkungan untuk melindungi pasokan air dan orang-orang yang tinggal di daerah di mana pengeboran terjadi.