Was ist Proppant?
Proppant wird in seiner Verwendung als Teil des Verfahrens des Hydraulic Fracturing oder „Fracings“ als eine der einflussreichsten Ölfeldinnovationen des 21. Jahrhunderts gepriesen, obwohl es bereits verwendet wird, seit das Konzept des modernen Fracings vor fast 70 Jahren entwickelt wurde. Der Grund dafür ist, dass spezifische technologische Fortschritte in den letzten 30 Jahren die Branche wirklich revolutioniert haben. Durch die Kombination besserer Bohrtechniken mit hochentwickelten Frac-Konstruktionen tragen die heutigen Proppant-Lösungen dazu bei, die Produktionskapazität von Bohrlöchern zu verbessern und Tag für Tag mehr Öl und Erdgas zu fördern.
Um zu verstehen, was Proppant ist und welche Rolle es bei der Erdölförderung spielt, muss man den grundlegenden Prozess des Fracings verstehen:
Wie wird Fracing durchgeführt?
Die Ursprünge des Fracings lassen sich fast 200 Jahre zurückverfolgen, als Produzenten entdeckten, dass Explosionen unter der Erde die Förderung von Öl an die Oberfläche erleichtern könnten. Verschiedene Gruppen testeten Anfang bis Mitte des 20. Jahrhunderts Formen dieser Theorie, die ihren Höhepunkt im Test des Hugoton-Gasfelds durch Standard Oil im Jahr 1947 fand. Bei diesem Test injizierte das Unternehmen 1.000 Pfund geliertes Benzin und Sand in den unterirdischen Kalkstein. Zwei Jahre später führte Halliburton einen ähnlichen Test durch, und die Wirksamkeit von Fracing wurde nachgewiesen.
Während sich Fracing bei der Gewinnung von Erdölflüssigkeiten wie Erdgas und Erdöl als erfolgreich erwies, wurde Fracing, wie wir es heute kennen, erst in den 1990er Jahren entwickelt, als George P. Mitchell die bestehende Fracing-Technologie mit Horizontalbohrungen kombinierte, um ölreiche Schiefervorkommen Tausende von Metern unter der Erde zu erschließen.
Heute wird bei Horizontalbohrungen vertikal gebohrt, bis eine Schieferschicht erreicht ist. An diesem Punkt dreht sich der Bohrmeißel zur Seite und verlängert das Bohrloch nach außen, wodurch ein langes seitliches Rohrsegment in kohlenwasserstoffreichen Schiefer eingebracht wird. Schiefer ist von Natur aus undurchlässig, d. h. er weist keine natürlich vorkommenden Risse auf, durch die Erdöl oder Erdgas fließen könnte. Um die Förderung in Gang zu setzen, muss das Bohrloch „vervollständigt“ werden. Dies ist eine separate Phase des Bohrprozesses, in der Perforationen entlang der gesamten Verbindung des seitlichen Bohrlochs vorgenommen werden. Während der Fertigstellungsphase (Fracing) wird ein Gemisch aus Wasser, Chemikalien und Stützmittel mit sehr hohem Druck in das Bohrloch gepresst, wodurch das Schiefergestein aufgebrochen wird und die Erdölflüssigkeiten durch die Perforationen bis zum Boden austreten können.
Wie viel Stützmittel wird für das Fracing benötigt? Das ist von Bohrloch zu Bohrloch unterschiedlich und hängt von der Gesamtlänge des Bohrlochs und den physikalischen Eigenschaften des Gesteins ab. Ein typisches Wolfcamp-Bohrloch, das im Permian Basin gebohrt wird, hat eine Länge von 8.500 Fuß und erfordert 13 Millionen Pfund Frac-Sand.
Wie wird Proppant beim Fracing verwendet?
Wenn die flüssige Mischung aus Proppant, Chemikalien und Wasser in ein Bohrloch gepresst wird, entstehen durch den plötzlichen Aufprall Risse im Gestein. Wenn nichts verwendet wird, um diese Risse offen zu halten, werden sie sich schließen, und die Anzahl der Kohlenwasserstoffe, die entweichen können, wird weitaus geringer sein.
Bei den heutigen Bohrungen wird entweder natürlich vorkommender kristalliner Quarzsand oder ein künstliches Stützmaterial, einschließlich Keramik, verwendet. Aufgrund ihres Einsatzes in Umgebungen mit sehr hohem Druck (oft 10.000 Fuß unter der Oberfläche) sind Stützmittel sehr bruchfest, um Risse so lange wie möglich offen zu halten und so die Produktivität des Bohrlochs zu erhöhen.
Moderne Produzenten arbeiten weiter an der Perfektionierung ihrer Komplettierungskonzepte. Durch die Suche nach einem optimalen Gleichgewicht zwischen der Länge der Bohrlöcher und der Intensität der Stützmittel könnte die heimische Erdöl- und Erdgasproduktion noch weiter gesteigert werden.