Mi a proppant?
A proppantot a hidraulikus repesztés vagy “fracing” folyamatának részeként használják, és a 21. század egyik legnagyobb hatású olajipari innovációjaként tartják számon, annak ellenére, hogy a modern fracing fogalmának közel 70 évvel ezelőtti kidolgozása óta használják. Ennek oka, hogy az elmúlt 30 év során elért konkrét technológiai fejlesztések valóban forradalmasították az iparágat. A jobb fúrási technikák és a rendkívül kifinomult frac-kialakítások kombinálásával a mai proppant megoldások segítenek javítani a kutak termelési kapacitását, így napról napra több kőolajat és földgázt szállítanak.
Hogy megértsük, mi a proppant, és mi a szerepe a kőolajkitermelésben, meg kell értenünk a fracing alapvető folyamatát:
Hogyan végzik a fracinget?
A fracing eredete közel 200 évre vezethető vissza, amikor a termelők felfedezték, hogy a föld alatti robbanások megkönnyíthetik az olaj felszínre hozatalát. Az 1900-as évek elején-közepén különböző csoportok tesztelték ennek az elméletnek a formáit, amelynek csúcspontja a Standard Oil 1947-es tesztje volt a Hugoton gázmezőn. E teszt során a vállalat 1000 font zselésített benzint és homokot fecskendezett a föld alatti mészkőbe. Két évvel később a Halliburton is végzett egy hasonló tesztet, és bebizonyosodott a fracing hatékonysága.
Míg a fracing sikeresnek bizonyult a kőolaj-folyadékok, például a földgáz és a kőolaj kitermelésében, a ma ismert fracinget csak az 1990-es években fejlesztették ki, amikor George P. Mitchell kombinálta a meglévő fracing-technológiát a vízszintes fúrással, hogy több ezer láb mélyen a föld alatt lévő, olajban gazdag pala lelőhelyekre jusson.
A vízszintes fúrást manapság úgy végzik, hogy függőlegesen fúrnak, amíg el nem érik a palaréteget. Ezen a ponton a fúrófej oldalra fordul, és a kutat kifelé meghosszabbítja, ami egy hosszú oldalsó csőszakaszt pozícionál a szénhidrogénben gazdag pala felé. A pala természeténél fogva vízzáró, ami azt jelenti, hogy nem rendelkezik olyan természetes hasadékokkal, amelyeken keresztül a kőolaj és/vagy a földgáz áramolhatna. A termelés beindításához a kutat “befejezni” kell, ami a fúrási folyamat egy külön fázisa, amelynek során az oldalsó kútfúrás teljes hosszában perforálást végeznek. A kitöltési (fracing) fázis során víz, vegyi anyagok és proppant keverékét nyomják be a kútfúrásba szuper magas nyomáson, ami megrepeszti a palát, így a kőolajfolyadékok a perforációkon keresztül a talajszintre jutnak.
Mennyi proppantra van szükség a fracinghez? Ez kútonként változik, a kútfúrás teljes hosszától és a kőzet fizikai jellemzőitől függően. Egy tipikus, a Permian-medencében fúrt Wolfcamp-kút 8 500 láb hosszú oldalfúrással rendelkezik, és 13 millió font frac-homokot igényel.
Hogyan használják a proppantot a fracing során?
Amikor a proppant, a vegyi anyagok és a víz folyékony keveréke a kútba kerül, a hirtelen hatás repedéseket nyit a kőzetben. Ha ezeket a repedéseket semmi sem tartja nyitva, akkor bezáródnak, és a kiszabaduló szénhidrogének száma jóval kevesebb lesz.
A mai kitöltési tervekben vagy a természetben előforduló kristályos kovahomokot, vagy mesterséges proppant anyagot, köztük kerámiát használnak. A szupernagynyomású környezetben (gyakran 10 000 láb mélyen a felszín alatt) való alkalmazásuk miatt a proppantok rendkívül törésállóak, hogy a töréseket a lehető leghosszabb ideig nyitva tartsák, ami hozzájárul a kút termelékenységének növeléséhez.
A mai termelők továbbra is törekednek a kitöltési tervek tökéletesítésére. Az oldalhosszúságok és a proppant intenzitás optimális egyensúlyának megtalálása révén a hazai kőolaj- és földgáztermelés további növekedése lehet a láthatáron.