프래킹의 발전 - 저기술, 첨단기술, 기후기술.

HFTC(수압 파쇄 기술 컨퍼런스)가 1년 3월 2022~XNUMX일 텍사스주 우드랜즈에서 열렸습니다. 급진적인 새로운 변종이 나오지 않는 한, 대유행의 공백기는 마침내 끝난 것으로 보입니다.

중단은 항상 석유 및 가스 산업의 핵심 요소였던 혁신을 멈추지 않았습니다. 다음은 HFTC에서 나온 몇 가지 최근 하이라이트입니다.

낮은 기술의 발전.

2022년에 완성될 유정의 수가 증가하고 수평 유정 섹션이 길어지면 파쇄 모래의 급증을 예고합니다. 그러나 최근에는 분지 내에 있는 경우가 더 많은 현재의 모래 광산은 지난 몇 년간 가격 하락과 유지 관리 문제로 인해 수요를 충족하지 못할 수도 있습니다.

펌프 공급이 부족합니다. 임대 장소의 공급이 제한되어 있기 때문에 운영자는 수리 또는 업그레이드가 필요한 펌프에 매달리고 있습니다.

페름기의 일부 운영자는 더 긴 수평 유정을 시추하고 있습니다. 데이터에 따르면 최근 몇 년간에 비해 시추 및 유정 완성 비용이 15~20% 절감된 것으로 나타났습니다. 이는 부분적으로 유정을 더 빠르게 시추할 수 있기 때문입니다. 한 회사는 단 2일 만에 10마일의 수평 굴착 작업을 완료했습니다.

이 비교를 통해 더 빠른 시추 작업을 확인할 수 있습니다. 2014년 페름기 시추 작업이 최고조에 달했을 때 300개의 굴착 장치가 연간 20천만 피트 미만의 측면 시추 작업을 수행했습니다. 작년인 2021년에는 300개 미만의 굴착 장치로 46만 피트를 시추했는데 이는 놀라운 결과입니다.

그 이유 중 하나는 두 개의 인접한 유정이 동시에 천공되고 파쇄되는 Simul-Frac 설계의 사용이 증가하고 있기 때문입니다. 이는 기존 지퍼-Frac 설계보다 70% 빠른 완료 속도입니다.

피트당 석유 생산량은 수평 길이가 1마일에서 2마일로 증가함에 따라 증가합니다. 페름기 유정의 길이는 현재 대부분 2마일 이상이지만 일부 운영자는 한계를 뛰어넘고 있습니다. 한 운영자의 경우 거의 20%의 유정 길이가 3마일에 달하며 결과에 만족합니다.

그러나 일부에서는 피트당 생산성에 대해 엇갈린 결과가 보고되었습니다. 일부 긴 유정은 동일하게 유지되었지만 일부 유정은 10마일에서 20마일 길이 사이에서 2~3% 감소했습니다. 아직 확실한 결과는 나오지 않았습니다.

이것에 대한 사이드바는 3마일 수평 우물을 파쇄하는 데 사용되는 엄청난 양의 물과 모래입니다. 2년에 일반적인 2018마일 우물에서 얻은 수치를 3마일 우물로 추정하면 축구 경기장 잔디밭의 총 물량이 40피트에서 60피트로 증가하는 것을 알 수 있습니다. 프랙 워터. 92개의 철도차량 컨테이너에서 138개의 컨테이너로 증가하는 총 모래량에 대해서도 유사한 결과가 나타납니다. 그리고 이것은 단지 하나의 우물을 위한 것입니다

첨단 기술의 발전.  

유정에서는 수평 유정의 파쇄를 개선하기 위해 더 많은 데이터를 수집하고 데이터를 진단하는 데 더 중점을 두고 있습니다. 

근거리 연결.

Seismos는 수평 유정으로의 오일 흐름에 핵심인 유정과 저장소 사이의 연결이 얼마나 좋은지 특성화할 수 있는 혁신적인 진단 방법을 개발했습니다.

파쇄된 유정의 유정 근처 영역에서 흐름 저항을 측정하는 데 음향 펄스가 사용됩니다. 근거리 연결 지수를 나타내는 측정항목을 NFCI라고 하며 수평 우물을 따라 모두 측정할 수 있습니다. NFCI는 각 파쇄 단계의 석유 생산과 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다.

연구에 따르면 NFCI는 다음에 의존하는 것으로 나타났습니다.

· 저수지의 지질학적 특징 - 부서지기 쉬운 암석은 연성 암석보다 NFCI 수치가 더 큽니다.

· 수평 우물을 따라 NFCI 수치가 달라지는 스트레스를 유발할 수 있는 다른 우물의 근접성.

· 전환기를 추가하거나 NFCI 값을 30%까지 높일 수 있는 제한된 진입 분수 설계를 사용합니다.

밀봉된 유정 압력 모니터링.  

또 다른 첨단 기술의 예는 밀봉된 유정 압력 모니터링(Sealed Wellbore Pressure Monitoring)을 의미하는 SWPM입니다. 압력을 받는 액체로 채워진 수평 모니터 유정은 전체 길이를 따라 파쇄될 다른 수평 유정과 떨어져 있습니다. 모니터의 압력 게이지는 파쇄 작업 중 미세한 압력 변화를 잘 기록합니다.

이 프로세스는 Devon Energy와 Well Data Labs에서 개발했습니다. 2020년부터 10,000개 이상의 파쇄 단계(일반적으로 40마일 측면을 따라 2개)가 분석되었습니다.

골절이 특정 골절 단계에서 퍼져 모니터 웰에 도달하면 압력 신호가 기록됩니다. 첫 번째 신호는 VFR이라고 불리는 펌핑된 파쇄 유체의 양과 비교하여 확인됩니다. VFR은 클러스터 파손 효율성을 위한 프록시로 사용될 수 있으며 파손 형상을 파악하는 데에도 사용될 수 있습니다. 

또 다른 목표는 기존의 모유정으로 인한 저수지 고갈이 균열의 성장에 영향을 미칠 수 있는지 이해하는 것입니다. 새로운 균열은 저수지의 고갈된 부분으로 향하는 경향이 있습니다.

광섬유 케이블의 거의 우물 변형.   

광섬유 케이블은 수평 우물을 따라 연결되어 우물 케이싱 외부에 부착될 수 있습니다. 광케이블은 금속 외장으로 보호됩니다. 레이저 빔은 케이블 아래로 전송되어 석유 생산 중 유정 압력 변화로 인해 유정의 파손으로 인해 형상이 변경될 때 케이블의 미세한 주름이나 팽창(예: 변형)으로 인해 발생하는 반사를 포착합니다.

레이저 반사가 발생할 때 정확한 시간이 기록되며 이를 사용하여 케이블을 따라 어느 위치가 압착되었는지 계산할 수 있습니다. 8인치만큼 작은 유정 세그먼트도 식별할 수 있습니다.

레이저 신호는 특정 천공 클러스터의 파손 형상 및 생산성과 관련이 있습니다. 큰 변형률 변화는 해당 천공과 연결된 파손 폭의 큰 변화를 의미합니다. 그러나 변형률 변화가 없으면 해당 천공에 파손이 없거나 전도성이 매우 낮은 파손이 있음을 의미합니다.

지금은 초기 단계이며, 이 신기술의 실제 가치는 아직 결정되지 않았습니다.

기후 기술의 발전.  

이는 지구 온난화의 원인이 되는 기후 변화 및 온실가스(GHG) 배출과 관련된 혁신입니다.

전자 파쇄.

유전에서 GHG 배출을 줄이는 한 가지 방법은 석유 및 가스 회사가 자체 운영을 친환경화하는 것입니다. 예를 들어, 디젤 대신 천연 가스, 풍력 또는 태양열 전기를 사용하여 펌프 파쇄 작업을 수행합니다.  

HFTC의 개회 본회의에서 수석 부사장인 Michael Segura는 Halliburton이 전력 FRAC 함대 또는 e-FRAC 기술 분야의 주요 업체 중 하나라고 말했습니다. 실제로 e-Frac은 Halliburton이 2016년에 시작하여 2019년에 상용화되었습니다.

Segura는 연료 절감은 물론 온실가스를 최대 50%까지 줄이는 이점이 있다고 말했습니다. 그는 이것이 "우리 업계의 배출 프로필에 매우 놀라운 영향을 미쳤다"고 주장했습니다.

그는 또한 회사가 "그리드 구동 파쇄와 같은 장비 및 구현 기술 개발에 많은 노력을 기울였다"고 말했습니다. 이는 분명히 웰헤드 가스나 CNG 또는 LNG 소스로 구동되는 가스 터빈이 아닌 그리드에서 전기를 사용하는 것을 의미합니다.

가장 일반적인 전자 차량은 웰헤드 가스를 사용하여 가스 터빈을 가동하여 차량에 전력을 공급하는 전기를 생성한다고 한 관찰자는 말했습니다. 이는 GHG 배출량을 XNUMX/XNUMX로 줄이며 주어진 GHG 배출 허가에 따라 더 많은 유정을 완공할 수 있음을 의미합니다.

E-Frac은 현재 시장의 약 10%에 불과하지만 GHG를 낮추려는 전 세계적인 수요로 인해 E-Frac의 사용이 증가할 것으로 예상되며, 일반적으로 GHG 감소는 50%가 달성됩니다.

지열.  

지열 에너지는 전기로 변환될 수 있는 열 형태로 지하 지층 에너지를 추출하기 때문에 화석 연료에 비해 친환경적입니다.

핫 드라이 록(Hot Dry Rock)은 뉴멕시코주 로스앨러모스 국립연구소(LANL) 인근 산에서 화강암을 파쇄해 지열에너지를 활용하는 방식의 이름이다. 이것은 1970년대의 일이었습니다.

LANL에서 고안된 개념은 매우 간단했습니다. 화강암에 경사 우물을 뚫고 우물을 파쇄하는 것입니다. 균열에 연결될 두 번째 우물을 어느 정도 떨어진 곳에 뚫습니다. 그런 다음 열을 흡수하는 균열을 통해 첫 번째 우물로 물을 펌핑한 다음 뜨거운 물이 증기 터빈을 구동하여 전기를 생산할 수 있는 두 번째 우물로 물을 펌핑합니다.

개념은 간단했지만 균열 결과는 결코 단순하지 않았습니다. 두 번째 우물로의 물의 흐름을 복잡하게 만들고 감소시키는 작은 균열의 네트워크였습니다. 효율성은 좋지 않았고 프로세스 비용도 많이 들었습니다.

이 개념은 전 세계 여러 곳에서 시도되었지만 여전히 상업적인 경제성의 한계에 머물러 있습니다.

유타 대학교의 John McLennon은 HFTC 전체 회의에서 새로운 계획에 관해 연설했습니다. 그는 거의 수직이 아닌 수평 유정을 시추하고 유전의 최신 파쇄 기술을 배포하여 개념을 확장하려는 팀의 일원입니다. 이 프로젝트는 강화된 지열 시스템(EGS)이라고 불리며 미국 에너지부(DOE)의 자금 지원을 받습니다.

이 프로젝트는 11,000년 2021월에 두 개의 300피트 유정 중 첫 번째를 시추했습니다. 이 접근 방식은 첫 번째 유정을 파쇄하고 균열을 매핑하여 첫 번째 유정에서 600피트 떨어진 두 번째 유정에 대한 자극 계획을 설계하는 것입니다. 우물 두 개. 만약 성공한다면 그들은 XNUMX피트 떨어져 있는 두 개의 유정에 대한 운영을 조정할 계획입니다.

셰일 오일 및 가스 혁명을 위해 개발된 유정 기술이 청정 에너지원에 접목되어 화석 연료 에너지를 대체할 수 있다는 것은 다소 아이러니합니다.

이것의 또 다른 버전은 DOE에서 오클라호마 대학까지의 자금을 사용하여 XNUMX개의 오래된 유정에서 지열 에너지를 생산하고 이를 인근 학교 난방에 사용하는 것입니다.

이와 같은 프로젝트에 대한 열정에도 불구하고 Bill Gates는 지열이 세계 전력 소비에 미미하게만 기여할 것이라고 주장합니다.

지열을 위해 파낸 모든 우물 중 약 40%가 허술한 것으로 드러났습니다. 그리고 지열은 전 세계 특정 장소에서만 이용 가능합니다. 가장 좋은 장소는 평균 이상의 화산 활동이 있는 지역인 경향이 있습니다.