Una sfida non convenzionale: è possibile fermare i guasti alla carcassa durante la fratturazione idraulica?

I produttori di shale di tutto il mondo hanno imparato negli ultimi anni che non possono dare per scontata l’integrità del pozzo.

Durante i trattamenti di pompaggio a pressione, l'interazione tra la fratturazione idraulica e la geomeccanica della formazione deforma e persino taglia l'involucro di acciaio. Nel peggiore dei casi, ciò significa che alcuni operatori hanno perso l’accesso a lunghi tratti di un pozzo prima che venga prodotto un singolo barile di petrolio.

Questo in gran parte non è visto come una sfida tra pozzi simile ai successi del frac. Piuttosto, è considerato un fenomeno intrawell. Il problema può assumere diverse forme e non ha un driver universale.

George King, consulente indipendente e voce tecnica di spicco nel campo della fratturazione idraulica, sottolinea che non tutte le risorse non convenzionali sono interessate, il che indica che la geologia e la comprensione del tessuto roccioso sono importanti. Tuttavia, le informazioni raccolte dagli operatori clienti mostrano che in alcuni giacimenti statunitensi di shale e tight oil, tra il 20% e il 30% dei pozzi orizzontali sono colpiti in una certa misura.

"A volte è con il supporto di cemento, e talvolta è con l'involucro stesso", ha detto King, elencando due delle cause generali del problema. Ha aggiunto che la deformazione dell'involucro è "un artefatto di alcuni danni che stiamo vedendo proprio ora nel campo della frattura, e [durante] il periodo di frattura".

Una versione comunemente segnalata del problema emerge dopo che sono state fratturate solo poche fasi all'estremità di un pozzo orizzontale. Mentre un altro tappo viene pompato nel pozzo per continuare il completamento, si ferma improvvisamente a 1.000-5.000 piedi prima del suo obiettivo. Ciò potrebbe accadere nella curva o potrebbe essere da qualche parte in profondità nella laterale.

Spesso la deformazione viene descritta come ovalizzazione. Se una restrizione consuma molto più di un decimo di pollice del diametro interno originale del tubo, esiste il rischio che gli stadi non stimolati oltre il punto di arresto vengano persi a causa dei metodi plug-and-perf convenzionali. A volte questo destino può essere evitato utilizzando pistole perforatrici a profilo sottile, ma in tal caso sono comunque necessarie altre tecnologie di isolamento per sostituire i tappi convenzionali.

Gli operatori non convenzionali in Cina, Argentina, Canada e Stati Uniti hanno tutti affrontato il problema. In risposta, la comunità tecnica ha recentemente intensificato gli sforzi di collaborazione in occasione di conferenze di settore per trovare risposte.

In Cina, il problema sembra essere più diffuso in base al pozzo. Le compagnie petrolifere nazionali che lavorano nel bacino del Sichuan, l'area non convenzionale più attiva del paese, hanno riferito che oltre il 40% dei pozzi di gas ha subito deformazioni o guasti all'involucro. Come le loro controparti statunitensi, gli operatori cinesi in genere si rendono conto del problema durante l’utilizzo dello strumento post-fratturazione.

Anche Vaca Muerta dell’Argentina non è immune. Un documento tecnico del 2015 redatto dai ricercatori della Chevron e dell’YPF (URTeC 178620) ritiene che il taglio e le restrizioni dell’involucro siano comuni ed “estremamente dannosi per le prestazioni del pozzo”.

Quando spiegano perché il problema emerge oggi, a più di un decennio dall’inizio della rivoluzione dello shale, gli esperti si affrettano a sottolineare che molto è cambiato dai primi pozzi perforati orizzontalmente e fratturati idraulicamente.

"Al giorno d'oggi, il problema è che non si verificano solo quattro o cinque fratture", come facevano gli operatori agli albori dell'esplorazione non convenzionale, ha spiegato Arash Dahi-Taleghani, professore associato di ingegneria petrolifera alla Penn State University. "A volte si hanno 150-200 fratture ravvicinate e il tasso di iniezioni è elevato." Ha aggiunto che anche le nuove tecnologie dei deviatori potrebbero svolgere un ruolo poiché il loro compito è quello di aumentare le pressioni vicino al pozzo. "Tutte queste cose possono sottoporre l'involucro a uno stress eccessivo, cosa che prima non accadeva."

Dahi-Taleghani ha studiato sia il lato americano che quello cinese del problema. Ha detto che le teorie sulla deformazione dell'involucro sono ancora in evoluzione, ma ha affermato che le cause sono molteplici.

Possono funzionare in modo indipendente, ma è molto più probabile che una combinazione di condizioni si allinei per mettere a repentaglio l’integrità del pozzo. I meccanismi di attivazione più ampiamente riconosciuti riflettono il fatto che sia la buona pianificazione che la natura hanno un ruolo da svolgere.