Contenido
- ¿Qué es la fractura hidráulica?
- Aditivos de fractura hidráulica
- Aditivos Reductores de Fricción (Slickwater)
- Otros aditivos y apuntalantes
- Los fluidos de fractura varían de una jugada a otra
- Dilución y neutralización de aditivos
Fluidos de fractura hidráulica: Se utiliza una amplia variedad de aditivos químicos en fluidos de fracturación hidráulica. Incluyen: ácidos diluidos, biocidas, rompedores, inhibidores de corrosión, reticuladores, reductores de fricción, geles, cloruro de potasio, eliminadores de oxígeno, agentes de ajuste de pH, inhibidores de incrustaciones y tensioactivos. Estos aditivos químicos típicamente pueden constituir solo del 1/2 al 2 por ciento del líquido. El 98 a 99 1/2 por ciento restante del líquido es agua. Con frecuencia, se inyectan proppantes como arena, perdigones de aluminio o cuentas de cerámica para mantener abiertas las fracturas después de que se completa el tratamiento a presión.
¿Qué es la fractura hidráulica?
La práctica actual para los tratamientos de fracturación hidráulica de los depósitos de gas de esquisto es aplicar un evento de bombeo secuenciado en el que millones de galones de fluidos de fractura a base de agua mezclados con materiales apuntalantes y agentes espesantes se bombean de manera controlada y monitoreada en la formación de esquisto objetivo arriba presión de fractura
Aditivos de fractura hidráulica
Los fluidos de fractura utilizados para la estimulación con gas de esquisto bituminoso consisten principalmente en agua, pero también incluyen una variedad de aditivos. El número de aditivos químicos utilizados en un tratamiento de fractura típico varía según las condiciones del pozo específico que se fractura.
Un tratamiento de fractura típico utilizará concentraciones muy bajas de entre 3 y 12 productos químicos aditivos, dependiendo de las características del agua y la formación de esquisto que se está fracturando. Cada componente cumple un propósito específico de ingeniería.
Aditivos Reductores de Fricción (Slickwater)
Los fluidos predominantes que se utilizan actualmente para los tratamientos de fracturas en los juegos de lutitas de gas son los fluidos de fractura a base de agua mezclados con aditivos reductores de la fricción (llamados slickwater). La adición de reductores de fricción permite que los fluidos de fractura y el apuntalante sean bombeados a la zona objetivo a una velocidad mayor y una presión reducida que si se usara solo agua.
Este video ilustra los equipos, materiales y procedimientos utilizados en el proceso de fracturación hidráulica. Se aplica al uso de fracturación hidráulica combinada con perforación horizontal en el desarrollo de un pozo de gas natural en una lutita rica en materia orgánica. Fue preparado por Chesapeake Energy.
Otros aditivos y apuntalantes
Además de los reductores de fricción, otros aditivos incluyen: biocidas para prevenir el crecimiento de microorganismos y reducir la bioincrustación de las fracturas; eliminadores de oxígeno y otros estabilizadores para evitar la corrosión de las tuberías metálicas; y ácidos que se usan para eliminar el daño del lodo de perforación dentro del área cercana al pozo. Estos fluidos se usan no solo para crear las fracturas en la formación sino también para transportar un agente de apoyo (a menudo arena de sílice o bauxita sinterizada) que se deposita en las fracturas inducidas.
La composición del líquido de fractura varía de una cuenca o formación geológica a otra. En la Tabla 1 se proporciona una lista de posibles aditivos. La evaluación de los volúmenes relativos de los componentes de un fluido de fractura revela el volumen relativamente pequeño de aditivos que están presentes. En general, la concentración de aditivos en la mayoría de los fluidos de fractura de aguas resbaladizas es de un 0,5% a un 2% relativamente constante, con agua que representa del 98% al 99,5%.
Este video ilustra los equipos, materiales y procedimientos utilizados en el proceso de fracturación hidráulica.Se aplica al uso de fracturación hidráulica combinada con perforación horizontal en el desarrollo de un pozo de gas natural en una lutita rica en materia orgánica. Fue preparado por Chesapeake Energy.
Los fluidos de fractura varían de una jugada a otra
Debido a que la composición de cada fluido de fractura varía para satisfacer las necesidades específicas de cada área, no existe una fórmula única para todos los volúmenes de cada aditivo. Al clasificar los fluidos de fractura y sus aditivos, es importante darse cuenta de que las empresas de servicios que proporcionan estos aditivos han desarrollado una serie de compuestos con propiedades funcionales similares para ser utilizados con el mismo propósito en diferentes entornos de pozos.
La diferencia entre formulaciones aditivas puede ser tan pequeña como un cambio en la concentración de un compuesto específico. Aunque la industria de fracturación hidráulica puede tener una serie de compuestos que se pueden usar en un fluido de fracturación hidráulica, cualquier trabajo de fracturación solo usaría algunos de los aditivos disponibles. No es raro que algunas recetas de fracturación omitan algunas categorías de compuestos si no se requieren sus propiedades para la aplicación específica.
La mayoría de los procesos industriales usan productos químicos y casi cualquier producto químico puede ser peligroso en cantidades suficientemente grandes o si no se maneja adecuadamente. Incluso los productos químicos que entran en nuestros alimentos o agua potable pueden ser peligrosos. Por ejemplo, las plantas de tratamiento de agua potable usan grandes cantidades de cloro. Cuando se usa y maneja adecuadamente, es seguro para los trabajadores y residentes cercanos y proporciona agua potable limpia y segura para la comunidad.
Aunque el riesgo es bajo, existe la posibilidad de emisiones no planificadas que podrían tener graves efectos sobre la salud humana y el medio ambiente. Del mismo modo, la fracturación hidráulica utiliza una serie de aditivos químicos que podrían ser peligrosos, pero que son seguros cuando se manejan adecuadamente de acuerdo con los requisitos y las prácticas industriales de larga data. Además, muchos de estos aditivos son químicos comunes que las personas encuentran regularmente en la vida cotidiana.
Dilución y neutralización de aditivos
La Tabla 1 proporciona un resumen de los aditivos, sus compuestos principales, la razón por la cual el aditivo se usa en un fluido de fracturación hidráulica y algunos de los otros usos comunes de estos compuestos. El ácido clorhídrico (HCl) es el componente líquido más grande utilizado en un fluido de fractura aparte del agua; Si bien la concentración del ácido puede variar, una mezcla de HCl al 15% es una concentración típica. Una mezcla de HCl al 15% se compone de 85% de agua y 15% de ácido, por lo tanto, el volumen de ácido se diluye en un 85% con agua en su solución madre antes de bombearlo a la formación durante un tratamiento de fractura.
Una vez que se ha inyectado toda la etapa de fractura del fluido, el volumen total de ácido en un ejemplo de fluido de fractura del esquisto de Fayetteville fue de 0.123%, lo que indica que el fluido se había diluido por un factor de 122 veces antes de bombearlo a la formación. La concentración de este ácido solo continuará diluyéndose, ya que se dispersa aún más en volúmenes adicionales de agua que pueden estar presentes en el subsuelo. Además, si este ácido entra en contacto con minerales de carbonato en el subsuelo, se neutralizaría por reacción química con los minerales de carbonato que producen agua y dióxido de carbono como un subproducto de la reacción.