Il movimento del materiale di sostegno nell'involucro della fratturazione è stato definito, ma quanto è davvero importante per Shale Wells?

Pompaggio di acqua mista a sabbia in un'operazione di fracking, per Anadarko a Franktown, Colorado.

Il materiale di sostegno è costituito da particelle delle dimensioni di sabbia iniettate con fluido di fratturazione durante un'operazione di fratturazione. Nei pozzi di petrolio e gas di scisto, il fluido fratturato è solitamente acqua con l'aggiunta di un riduttore di attrito (come il sapone) per abbassare la pressione di pompaggio del frazionamento. Lo scopo del sostegno è quello di impedire la chiusura delle fratture indotte nel giacimento dopo l'interruzione del fracking e la scomparsa della pressione elevata.

Nei pozzi di shale oil e shale gas, il materiale di supporto utilizzato è un mix di sabbia da 100 mesh e sabbia da 40-70 mesh, e questi granelli sono entrambi più piccoli di un millimetro di diametro. Tali piccole dimensioni delle particelle di sabbia sono necessarie affinché la sabbia possa essere trasportata attraverso fratture strette in una rete di fratture creata dall'operazione di fratturazione. La sabbia più grande ostruirebbe la rete e non sarebbe iniettabile – questo è stato scoperto nei primi giorni della rivoluzione dello scisto.

In genere, i pozzi orizzontali nello scisto sono lunghi due miglia e vengono pompati con 40 operazioni o fasi separate di fratturazione. Ogni palco è lungo circa 250 piedi e l'involucro metallico contiene 10-20 gruppi di perforazioni, con diverse perforazioni in ciascun gruppo. Idealmente, il pozzo orizzontale è completamente perforato con questi fori.

Il percorso del flusso di un grano proppante è sfuggente. Per prima cosa il grano deve piegarsi ad angolo retto per passare dallo scorrere lungo l'involucro fino a raggiungere una perforazione. Quindi si trova di fronte a una geometria di frattura complessa, forse una frattura principale che si ramifica in fratture sussidiarie, come il tronco di un albero si diffonde in rami e poi ramoscelli.

Il grano di sostegno riuscirà ad entrare in tutte queste fratture o alcune di esse sono troppo strette? Un granello di sabbia da 100 mesh può essere in grado di infilarsi in una frattura più stretta quando un granello da 40-70 non può farlo.

È stato documentato un miglioramento nella produzione di petrolio e gas utilizzando materiali di supporto con granulometria inferiore a 100 mesh e suggerisce che vale la pena inserire anche piccoli grani di materiale di supporto in fratture più piccole per mantenerli aperti al flusso di molecole di petrolio o gas. Uno di questi supporti si chiama DEEPROP.

Nuovi test di fuoriuscita del materiale di sostegno dall'involucro.

Recentemente sono stati effettuati alcuni nuovi test che indagano il flusso del materiale di sostegno attraverso l'involucro stesso, ovvero un breve tratto di involucro orizzontale che è stato perforato per far fuoriuscire il fluido fratturativo. Non è un test sotterraneo: la tubazione giace su una vasca in superficie e la vasca raccoglie il materiale di supporto e il fluido che esce dalle perforazioni.

Un gran numero di operatori hanno sostenuto questo progetto in cui sono stati utilizzati una varietà di cluster di perforazione con diverse cariche di perforazione, design e orientamenti. Sono state studiate diverse velocità di pompaggio, dimensioni dei materiali di sostegno e qualità della sabbia.

L'hardware di test era il più realistico possibile. L'involucro era standard da 5,5 pollici, così come i diametri di perforazione. La velocità della pompa raggiungeva i 90 bpm (barili al minuto), una velocità mai utilizzata prima nei test sui movimenti dei sostegni.

È stata testata una singola fase di fratturazione, perforando diversi grappoli lungo un tubo lungo circa 200 piedi. Ogni cluster aveva la propria copertura che dirigeva il fluido catturato e il materiale di supporto nel proprio serbatoio, in modo che potessero essere misurati.

Sono stati presentati i risultati per due diversi gruppi di cluster: 8 cluster in una fase con 6 prestazioni in ciascun cluster oppure 13 cluster in una fase con 3 prestazioni in ciascun cluster. I tester hanno utilizzato sabbia da 40-70 mesh o sabbia da 100 mesh trasportata da un fluido acquatico scivoloso pompato a 90 bpm.

Questi documenti SPE riportano che la fuga del materiale di supporto attraverso i cluster di perf e nelle vasche non è uniforme:

· Alcuni articoli di sostegno, in particolare le maglie di dimensioni maggiori come 40-70 mesh, superano le prime perforazioni del grappolo e non entrano nella formazione se non più avanti in quella fase. Queste particelle più grandi hanno più quantità di moto.

· Le particelle di supporto più piccole, come quelle da 100 mesh, entrano nelle perforazioni del cluster in modo più uniforme.

· Sono stati sviluppati design ad ingresso limitato utilizzando una sola perforazione per gruppo nella parte superiore dell'involucro.