Vad är proppant?
Proppant, som används som en del av processen för hydraulisk spräckning eller ”fracing”, hyllas som en av de mest betydelsefulla innovationerna på oljefältet under 2000-talet, trots att det har använts sedan begreppet modern fracing utvecklades för nästan 70 år sedan. Detta beror på att specifika tekniska framsteg som gjorts under de senaste 30 åren verkligen har revolutionerat branschen. Genom att kombinera bättre borrningstekniker med extremt sofistikerade frac-konstruktioner bidrar dagens proppantlösningar till att förbättra produktionskapaciteten i brunnar och leverera mer olja och naturgas, dag ut och dag in.
För att förstå vad proppant är, och dess roll i oljeproduktionen, måste man förstå den grundläggande processen för fracing:
Hur utförs fracing?
Fracingens ursprung kan spåras nästan 200 år tillbaka i tiden då producenter upptäckte att explosioner under jord kunde göra det lättare att få upp olja till ytan. Olika grupper testade olika former av denna teori i början och mitten av 1900-talet, vilket kulminerade i Standard Oils test av Hugoton Gas Field 1947. Vid detta test injicerade företaget 1 000 pund gelerad bensin och sand i underjordisk kalksten. Två år senare genomförde Halliburton ett liknande test, och fracingens effektivitet bevisades.
Samtidigt som fracing visade sig vara framgångsrik för utvinning av petroleumvätskor som naturgas och olja, utvecklades fracing som vi känner till den idag inte förrän på 1990-talet, då George P. Mitchell kombinerade befintlig fracingteknik med horisontell borrning för att få tillgång till oljerika skifferfyndigheter tusentals meter under jord.
I dag utförs horisontell borrning genom att man borrar vertikalt tills man når ett skifferlager. Vid denna punkt vänder borrkronan i sidled och förlänger brunnen utåt, vilket placerar ett långt lateralt rörsegment till den kolväterika skiffern. Skiffer är av naturen ogenomtränglig, vilket innebär att den inte har några naturligt förekommande sprickor genom vilka olja och/eller naturgas kan flöda. För att få igång produktionen måste brunnen ”färdigställas”, vilket är en separat fas i borrningsprocessen där perforeringar görs längs hela den laterala brunnsborrningen. Under slutföringsfasen (fracing) pressas en blandning av vatten, kemikalier och proppant in i borrhålet med superhögt tryck, vilket bryter sönder skiffern och gör det möjligt för petroleumvätskor att röra sig ut genom perforeringarna och upp till marknivå.
Hur mycket proppant behövs för fracing? Det varierar från brunn till brunn, beroende på brunnsborrets totala längd och bergets fysiska egenskaper. En typisk Wolfcamp-brunn som borras i Permian Basin har en sidled på 8 500 fot och kräver 13 miljoner pund frac-sand.
Hur används proppant vid fracing?
När den flytande blandningen av proppant, kemikalier och vatten skjuts in i en brunn öppnar den plötsliga stöten sprickor i berget. Om inget används för att hålla sprickorna öppna kommer de att stängas, och antalet kolväten som kan flyga ut kommer att vara mycket lägre.
I dagens konstruktioner används antingen naturligt förekommande kristallin kvartssand eller ett konstruerat proppantmaterial, inklusive keramik. Eftersom de används i miljöer med mycket högt tryck (ofta 10 000 fot under ytan) är proppants mycket motståndskraftiga mot krossning för att hålla sprickorna öppna så länge som möjligt, vilket bidrar till att öka brunnens produktivitet.
De moderna producenterna fortsätter att förbättra sina konstruktioner för färdigställande. Genom att försöka hitta en optimal balans mellan sidolängder och proppantintensitet kan ännu fler vinster i den inhemska olje- och naturgasproduktionen vara i sikte.