La fracturació hidràulica-sovint anomenada simplement "fracking"-ha revolucionat la forma en què s'extreuen els hidrocarburs dels dipòsits no convencionals, com ara l'esquist. Aquest procés implica injectar una mescla de fluids d'alta-pressió sota terra per crear fractures, cosa que permet a la indústria energètica accedir a grans recursos de petroli i gas que abans es consideraven irrecuperables.
Un component crític d'aquest procés és el suport-un material que s'utilitza per obrir les fractures, permetent que els hidrocarburs flueixin lliurement cap al pou i, finalment, cap a la superfície.
L'eficàcia de la fracturació hidràulica depèn no només de la creació de fractures sinó també de mantenir-les obertes a llarg termini per garantir una producció sostinguda. Els complements estan dissenyats per a aquest mateix propòsit; tanmateix, no tots els apuntaladors funcionen igual. El seu rendiment varia significativament en funció de factors com ara la mida, la forma, la composició del material i la conductivitat. Aquest article explora els diferents tipus de suports, la seva importància en el procés de fracturació, les innovacions en la tecnologia de puntals i com els avenços en el disseny de puntals ajuden a millorar les taxes de recuperació de petroli i gas.
Què són els suports de fractura hidràulica?
Els apuntaladors són partícules petites i sòlides injectades a les fractures creades durant la fracturació hidràulica. La seva funció és evitar que les fractures es tanquin un cop es redueix la pressió de bombeig. En apuntalar les fractures obertes, creen canals perquè el petroli i el gas flueixin des de la formació rocosa cap al pou. Els materials de suport comuns inclouen:
Sorra de sílice (Frac Sand): a causa del seu baix cost i àmplia disponibilitat, la sorra de sílice és el tipus de suport més utilitzat. S'ha utilitzat àmpliament des dels inicis de la tecnologia de fracturació hidràulica. Tot i que és econòmica, la sorra de sílice és propensa a la trituració i té un mal rendiment en les condicions d'alta-pressió que es troben als embassaments profunds.
Suports de ceràmica: fets amb bauxita sinteritzada o altres materials rics en alúmina{0}}, aquests suports estan dissenyats per suportar pressions més altes que la sorra de sílice. S'utilitzen freqüentment en pous profunds, on la tensió exercida sobre el puntal és més gran. El seu cost més elevat es justifica per la seva durabilitat superior i la seva capacitat de mantenir la conductivitat en condicions dures.
Resistents-revestits de resina: aquests suports consisteixen en un nucli de sílice o ceràmica recobert amb una capa de resina. El recobriment de resina ajuda a prevenir el retorn del suport (el moviment de les partícules de puntal cap al pou) i millora la resistència i la durabilitat generals del puntal.
La ciència darrere de la selecció de proppant
Seleccionant l'adequatpuntalno és un procés únic--per a tots-; depèn molt de les condicions de l'embassament, la geometria de la fractura, la profunditat del pou i els factors econòmics. Els enginyers han d'equilibrar el cost del suport amb el rendiment per optimitzar la productivitat del pou.
Resistència del puntal: els apuntaladors han de ser prou forts per suportar la tensió de tancament exercida per les formacions rocoses que envolten la fractura. Si les partícules de puntal es trituren, la conductivitat de la fractura disminueix, reduint així el flux de petroli i gas. Sovint, la sorra de quars és suficient per a pous poc profunds, mentre que les formacions més profundes requereixen suports-de major resistència, com ara materials ceràmics.
Mida de les partícules del puntal: la mida de les partícules del puntal afecta la facilitat amb què es transporten mitjançant la fractura del fluid i la seva eficàcia per mantenir oberta la fractura. Les partícules més grans ofereixen una conductivitat més alta, però poden ser més difícils de transportar a fractures més estretes. Per contra, les partícules més petites són més fàcils de bombar, però poden proporcionar menor conductivitat. Les partícules de puntal en el rang de malla 20/40 s'utilitzen habitualment, és a dir, els diàmetres de partícules estan entre 0,84 mm i 0,42 mm.
Forma del puntal: l'ideal és que els puntals haurien de ser esfèrics per maximitzar l'espai buit entre -partícules i millorar el flux del fluid. Les partícules de forma irregular es poden albergar a la fractura o reduir la conductivitat obstruint les vies de flux.