Che cos’è il proppant?
Il proppant, nel suo uso come parte del processo di fratturazione idraulica, o “fracing”, è salutato come una delle innovazioni più impattanti del 21° secolo, nonostante sia stato usato da quando la nozione di fracing moderno è stata sviluppata quasi 70 anni fa. Questo perché i progressi tecnologici specifici fatti negli ultimi 30 anni hanno veramente rivoluzionato l’industria. Combinando migliori tecniche di perforazione con design ultra-sofisticati del frac, le soluzioni proppant di oggi aiutano a migliorare la capacità di produzione dei pozzi, consegnando più petrolio e gas naturale, giorno dopo giorno.
Per capire cos’è il proppant e il suo ruolo nel business della produzione petrolifera, si deve capire il processo di base del fracing:
Come si esegue il fracing?
Le origini del fracing possono essere fatte risalire a quasi 200 anni fa, quando i produttori scoprirono che le esplosioni nel sottosuolo potevano rendere più facile portare il petrolio in superficie. Vari gruppi hanno testato forme di questa teoria all’inizio e alla metà del 1900, culminando nel test della Standard Oil sul campo di gas di Hugoton nel 1947. In questo test, la compagnia iniettò 1.000 libbre di benzina gelificata e sabbia nel calcare sotterraneo. Due anni dopo, la Halliburton fece un test simile, e l’efficacia del fracing fu provata.
Mentre il fracing si rivelò un successo per l’estrazione di liquidi petroliferi come il gas naturale e il petrolio, il fracing come lo conosciamo oggi non fu sviluppato fino agli anni 90, quando George P. Mitchell combinò la tecnologia di fracing esistente con la perforazione orizzontale per accedere ai depositi di scisto ricchi di petrolio a migliaia di metri sottoterra.
Oggi, la perforazione orizzontale viene effettuata perforando verticalmente fino a raggiungere uno strato di scisto. A questo punto, la punta gira lateralmente ed estende il pozzo verso l’esterno, che posiziona un lungo segmento laterale di tubo verso lo scisto ricco di idrocarburi. Lo scisto è per sua natura impermeabile, cioè non presenta fessure naturali attraverso le quali il petrolio o il gas naturale possono fluire. Per sollecitare la produzione, il pozzo deve essere “completato”, che è una fase separata nel processo di perforazione in cui vengono effettuate perforazioni lungo l’intero collegamento del pozzo laterale. Durante la fase di completamento (fracing), una miscela di acqua, prodotti chimici e proppant viene forzata nel pozzo ad altissima pressione, fratturando lo scisto, permettendo così ai liquidi del petrolio di uscire attraverso le perforazioni e fino al livello del suolo.
Quanto proppant è necessario per il fracing? Varia da pozzo a pozzo, a seconda della lunghezza complessiva del pozzo e delle caratteristiche fisiche della roccia. Un tipico pozzo Wolfcamp trivellato nel bacino permiano ha una lunghezza laterale di 8.500 piedi e richiede 13 milioni di libbre di sabbia frac.
Come si usa il proppant nel fracing?
Quando la miscela liquida di proppant, prodotti chimici e acqua viene spinta in un pozzo, l’impatto improvviso apre fratture nella roccia. Se non si usa nulla per tenere aperte queste fratture, esse si chiuderanno e il numero di idrocarburi che possono fuoriuscire sarà molto inferiore.
I progetti di completamento oggi utilizzano sia la sabbia silicea cristallina naturale che un materiale proppante ingegnerizzato, compresa la ceramica. A causa del loro uso in ambienti ad altissima pressione (spesso 10.000 piedi sotto la superficie), i proppanti sono altamente resistenti allo schiacciamento per tenere aperte le fratture il più a lungo possibile, aiutando ad aumentare la produttività del pozzo.
I produttori moderni continuano a perfezionare i loro progetti di completamento. Cercando di trovare un equilibrio ottimale delle lunghezze laterali e dell’intensità dei proppanti, ulteriori guadagni nella produzione nazionale di petrolio e di gas naturale potrebbero essere all’orizzonte.
Sono stati fatti dei progressi in questo campo.