Wat is proppant?
Proppant, in zijn gebruik als onderdeel van het proces van hydraulisch breken, of “fracing”, wordt geprezen als een van de meest impactvolle olieveldinnovaties van de 21e eeuw, ondanks het feit dat het al wordt gebruikt sinds het concept van modern fracing bijna 70 jaar geleden werd ontwikkeld. Dit komt doordat specifieke technologische vooruitgang van de afgelopen 30 jaar een ware revolutie in de industrie heeft teweeggebracht. Door betere boortechnieken te combineren met ultrageavanceerde frac-ontwerpen, helpen de proppantoplossingen van vandaag de productiecapaciteit van putten te verbeteren, waardoor dag in dag uit meer olie en aardgas wordt geleverd.
Om te begrijpen wat proppant is, en wat zijn rol is in de aardolieproductie, moet men het basisproces van fracing begrijpen:
Hoe wordt fracing uitgevoerd?
De oorsprong van fracing kan worden getraceerd tot bijna 200 jaar geleden, toen producenten ontdekten dat explosies onder de grond het gemakkelijker konden maken om olie naar de oppervlakte te brengen. Verschillende groepen testten vormen van deze theorie in de vroege-tot-midden 1900, culminerend in Standard Oil’s test van het Hugoton Gas Field in 1947. Bij deze test injecteerde het bedrijf 1.000 pond geleerde benzine en zand in ondergrondse kalksteen. Twee jaar later voerde Halliburton een soortgelijke test uit en werd de doeltreffendheid van fracing bewezen.
Hoewel fracing succesvol werd bevonden voor de winning van aardolievloeistoffen zoals aardgas en aardolie, werd fracing zoals we het vandaag kennen pas ontwikkeld in de jaren 1990, toen George P. Mitchell bestaande fracing-technologie combineerde met horizontaal boren om toegang te krijgen tot olierijke leisteenlagen duizenden meters onder de grond.
Heden ten dage wordt horizontaal boren uitgevoerd door verticaal te boren tot een leisteenlaag is bereikt. Op dit punt draait de boorbeitel zijwaarts en breidt de put naar buiten uit, waardoor een lang lateraal segment van de pijp op koolwaterstofrijke schalie wordt geplaatst. Schalie is van nature ondoordringbaar, wat betekent dat er geen natuurlijke spleten in voorkomen waardoor olie en/of aardgas kunnen stromen. Om de productie op gang te brengen, moet de put worden “voltooid”, een afzonderlijke fase in het boorproces waarbij perforaties worden gemaakt langs de gehele verbinding van de laterale putboring. Tijdens de voltooiingsfase (fracing) wordt een mengsel van water, chemicaliën en proppant onder zeer hoge druk in de putboring geperst, waardoor de schalie breekt en de aardolievloeistoffen door de perforaties naar buiten en naar het maaiveld kunnen stromen.
Hoeveel proppant is er nodig voor fracing? Dat varieert per put, afhankelijk van de totale lengte van de putboring en de fysieke kenmerken van het gesteente. Een typische Wolfcamp-boring in het Permbekken heeft een laterale lengte van 8.500 voet en vereist 13 miljoen pond frac-zand.
Hoe wordt proppant gebruikt bij fracing?
Wanneer de vloeibare mix van proppant, chemicaliën en water in een put wordt gestuwd, ontstaan er door de plotselinge impact breuken in het gesteente. Als er niets wordt gebruikt om deze breuken open te houden, zullen zij zich sluiten, en zal het aantal koolwaterstoffen dat kan ontsnappen veel lager zijn.
Bij completieontwerpen wordt tegenwoordig gebruik gemaakt van ofwel in de natuur voorkomend kristallijn silicazand ofwel een kunstmatig vervaardigd opvulmateriaal, waaronder keramiek. Vanwege hun gebruik in superhoge druk omgevingen (vaak 10.000 voet onder de oppervlakte), proppants zijn zeer crush-bestendig te houden breuken open voor zo lang mogelijk, helpen om de productiviteit van de put te verhogen.
Moderne dag producenten blijven duwen hun voltooiing ontwerpen te perfectioneren. Door een optimaal evenwicht van laterale lengten en proppantintensiteit te zoeken, zouden nog verdere winsten in binnenlandse olie en aardgasproductie aan de horizon kunnen zijn.