Mitä on proppantti?
Proppanttia, jota käytetään osana hydraulisen murtamisen eli ”fracingin” prosessia, pidetään yhtenä 2000-luvun vaikuttavimmista öljykenttäinnovaatioista, vaikka sitä on käytetty siitä lähtien, kun modernin fracingin käsite kehitettiin lähes 70 vuotta sitten. Tämä johtuu siitä, että viimeisten 30 vuoden aikana tehdyt erityiset teknologiset edistysaskeleet ovat todella mullistaneet alan. Yhdistämällä paremmat poraustekniikat erittäin hienostuneisiin frac-suunnitelmiin nykyiset proppantti-ratkaisut auttavat parantamaan kaivojen tuotantokapasiteettia ja tuottamaan enemmän öljyä ja maakaasua päivästä toiseen.
Ymmärtääksemme, mitä proppantti on ja mikä on sen rooli öljyntuotannossa, on ymmärrettävä fracingin perusprosessi:
Miten fracing suoritetaan?
Fracingin alkuperä juontaa juurensa lähes 200 vuoden taakse, kun tuottajat havaitsivat, että räjähdykset maan alla voivat helpottaa öljyn nostamista pintaan. Eri ryhmät testasivat tämän teorian muotoja 1900-luvun alussa ja puolivälissä, ja huipentumana oli Standard Oilin testi Hugotonin kaasukentällä vuonna 1947. Tässä testissä yhtiö ruiskutti 1 000 kiloa hyytelöityä bensiiniä ja hiekkaa maanalaiseen kalkkikiveen. Kaksi vuotta myöhemmin Halliburton suoritti samanlaisen testin, ja fracingin tehokkuus todistettiin.
Vaikka fracing todettiin menestyksekkääksi öljynesteiden, kuten maakaasun ja öljyn, talteenotossa, fracing sellaisena kuin tunnemme sen nykyään, kehitettiin vasta 1990-luvulla, jolloin George P. Mitchell yhdisti olemassa olevan fracing-teknologian vaakaporaukseen, jotta öljypitoisiin liuskekiviesiintymiin päästiin käsiksi tuhansia metrejä maan alla.
Tänä päivänä vaakaporauksessa porataan pystysuoraan, kunnes saavutetaan liuskekerros. Tässä vaiheessa poranterä kääntyy sivuttain ja jatkaa porausreikää ulospäin, jolloin pitkä sivusuuntainen putkijakso asettuu hiilivetypitoiseen liuskeeseen. Liuske on luonnostaan läpäisemätöntä, mikä tarkoittaa, että siinä ei ole luontaisesti esiintyviä halkeamia, joiden läpi öljy ja/tai maakaasu voisi virrata. Tuotannon käynnistämiseksi kaivo on ”viimeisteltävä”, mikä on porausprosessin erillinen vaihe, jossa rei’itys tehdään koko poikittaisen porausreiän pituudelta. Täydentämisvaiheessa (fracing) veden, kemikaalien ja proppantin seos pakotetaan porausreikään erittäin korkeassa paineessa, jolloin liuske murtuu ja öljynesteet pääsevät poistumaan rei’itysten kautta maanpinnalle.
Miten paljon proppanttia tarvitaan fracingiin? Se vaihtelee kaivokohtaisesti riippuen porausreiän kokonaispituudesta ja kallion fysikaalisista ominaisuuksista. Tyypillisessä Permian Basinissa poratussa Wolfcamp-porauskaivossa on 8 500 jalan pituinen sivuputki, ja siihen tarvitaan 13 miljoonaa kiloa frac-hiekkaa.
Miten proppanttia käytetään fracing-menetelmässä?
Kun nestemäinen seos, joka koostuu proppantista, kemikaaleista ja vedestä, ponnistetaan porauskaivoon, äkillinen iskeytyminen avaa halkeamia kallioon. Jos mitään ei käytetä pitämään näitä murtumia auki, ne sulkeutuvat, ja poistuvien hiilivetyjen määrä on paljon pienempi.
Täydentämissuunnitelmissa käytetään nykyään joko luonnossa esiintyvää kiteistä kvartsihiekkaa tai teknisesti valmistettua proppanttiainetta, kuten keraamista. Koska proppantteja käytetään erittäin korkeissa paineympäristöissä (usein 10 000 jalan syvyydessä), ne ovat erittäin murskauskestäviä ja pitävät murtumia auki mahdollisimman pitkään, mikä auttaa lisäämään kaivon tuottavuutta.
Nykyaikaiset tuottajat pyrkivät edelleen parantamaan viimeistelysuunnitelmiaan. Pyrkimällä löytämään optimaalisen tasapainon lateraalipituuksien ja proppantti-intensiteetin välillä, kotimaisen öljyn- ja maakaasuntuotannon kasvu voi jatkua entisestään.