水力压裂过程--hydraulic fracturing process

HYDRAULICFRACTURE2013-3-19MAIDECERAMICS©水力压裂的过程水力压裂许多媒体报道，水力压裂是不是一个“钻井过程中。”，完成钻孔水力压裂后使用。简单地说，水力压裂是利用流体和材料，创建或恢复小骨折的形成，以刺激新的和现有的石油和天然气井的生产。这将创建路径，增加的速率可以生产从流体的储集层，在某些情况下，由许多数百％，该方法包括以下步骤，以保护供水。为了确保既不，最终将被泵送的流体通过孔，也不将最终被收集的油或气，进入供水，钢表面或中间套管插入井深度介于1,000和4,000英尺。这些套管“字符串”和钻孔（井），被称为环之间的空间被填充水泥。一旦设置了水泥，然后钻孔继续从地面或过渡到下一个深度的渗碳钢壳体的底部。这个过程被重复，使用更小的钢套管每个时间，直到达到油和含气储层（通常为6,000至10,000英尺）。下面的图是一个典型的EagleFord页岩气井在得克萨斯州中南部的一个推广。在这里有一个更详细的外壳和地下水保护中的作用。HYDRAULICFRACTURE2013-3-19MAIDECERAMICS©这些和其他预防措施，采取高卷的压裂液被泵入深入井在压力足够，以创建或恢复的小裂缝在储层岩石所需的生产成为可能。在水力压裂液吗？水和沙子做了9899.5％的水力压裂中使用的液体。此外，使用化学添加剂。取决于确切的制剂就做好了。要查看图表的化学品中最常用的水力压裂和更详细的讨论这个问题，请按一下这里。为什么水力压裂专家认为，60％至80％的美国在未来十年的所有钻探井年内将需要水力压裂仍可以运行。压裂允许在旧的石油和天然气领域的扩大生产。它也允许恢复的石油和天然气从地层地质学家一度被认为是不可能的生产，如紧张页岩地层在下面的地图上所示的区域。也可用于水力压裂成熟的石油和天然气领域的老井，延长使用寿命。HYDRAULICFRACTURE2013-3-19MAIDECERAMICS©水力压裂是如何完成的？水力压裂处理地下的位置顺序，形成以满足特定的需求。注意下面的顺序从一个在宾夕法尼亚州的马塞勒斯页岩仅仅是一个例子。每一个石油和天然气的区域是不同的，需要一个定制的特定条件下形成的水力压裂设计。因此，在过程中保持基本相同，顺序可能会改变取决于当地独特的条件。重要的是要注意，不是所有的添加剂用于在每一个液压裂缝井的精确“共混物”的添加剂的比例将根据特定于站点的目标形成的深度，厚度和其他特性的不同而有所差异。1。一种酸阶段，由几千加仑的水混合，用稀的酸，例如盐酸或盐酸：此用于清除水泥碎片在井孔中，并提供一个开放的导管用于其他压裂液通过溶解碳酸盐矿物和开口附近的骨折井孔2。甲垫阶段，无麦德陶粒麦德陶粒支撑剂材料由约100,000加仑的slickwater，组成：该slickwater垫阶段填充井筒与slickwater溶液（如下所述），打开的形成，有助于方便麦德陶粒麦德陶粒支撑剂材料的流动和安置。3。一个道具序列的阶段，它可以由麦德陶粒麦德陶粒支撑剂材料（包括罚款目砂或陶瓷材料，保持开放，“托”骨折创建和/或加强压裂作业后，与水结合的的几个substages的压力降低）：这个阶段可以共同使用几十万加仑的水。麦德陶粒麦德陶粒支撑剂材料可以从一个更细的颗粒尺寸变化到较粗颗粒的尺寸在整个这个序列。4。一个冲洗阶段，包括一个足够的淡水量，冲洗过量的麦德陶粒麦德陶粒支撑剂从井筒。HYDRAULICFRACTURE2013-3-19MAIDECERAMICS©受雇在马塞勒斯井压裂液中常用的其它添加剂包括：稀酸溶液，在第一阶段中所描述，过程中使用的初始压裂序列。这清除水泥和碎片周围的穿孔，以便利随后slickwater受雇压裂地层的解决方案。•甲杀生物剂或消毒剂，用来防止在阱的细菌的生长，可能会干扰与fracturingoperation：生物杀伤剂通常由溴基础的解决方案或戊二醛。•的水垢抑制剂，如乙二醇，用于控制某些碳酸盐和硫酸盐矿物沉淀•铁控制/稳定剂，如柠檬酸或盐酸，用于抑制沉淀的铁化合物的保持它们以可溶性形式•摩擦还原剂，也如上所述，如氯化钾或聚丙烯酰胺类化合物，用于减少管状摩擦并随后减少所需的压力泵送流体进入井筒：添加剂可以减少50至管状摩擦60％。这些减摩擦的化合物代表“slickwater”组件的fracing溶液。••腐蚀抑制剂，如N，N-二甲基甲酰胺，和氧清除剂，如亚硫酸氢铵，是用来防止钢的劣化井套管。可以使用少量的胶凝剂，如瓜耳胶，增稠的水基溶液，以帮助输送麦德陶粒麦德陶粒支撑剂（麦德陶粒麦德陶粒麦德陶粒支撑剂）材料。•偶尔交联剂将用于增强的胶凝剂的特征和能力运输麦德陶粒麦德陶粒麦德陶粒支撑剂材料。这些化合物可以包含硼酸或乙二醇。断路器溶液交联时添加添加剂，通常加入购买在压裂阶段导致增强胶凝剂分解成一个简单的流体，所以它可以很容易地从井孔中除去不进行回砂/麦德陶粒麦德陶粒麦德陶粒支撑剂材料。在油田于1947年首次进行骨折的方向和长度某些可预测的特性或物理性质方面的阻力最小的路径已经被认可水力压裂。这些属性讨论如下：至少应力垂直的方向上形成在断裂取向液压骨折。经验的基础上，水平骨折将发生在深度小于约2000英尺，因为地球在这些深度的覆盖层提供了最小主应力。如果压力被施加到中心的形成，这些相对较浅的条件下，断裂是最有可能发生在水平平面内的，因为这将是容易拆散比任何其他在这个方向的岩石。因此，在一般情况下，这些裂缝形成的层理面平行。随着深度的增加而增加约2000英尺之外，负担过重的压力增加约1磅/英尺。，上覆岩层的应力占主导地位的压力，这意味着水平的围压现在最小主应力。由于液压所导致的裂缝形成在垂直的方向上的至少应力，将所得的深度大于约2000英尺骨折将被定向在垂直方向的情况下的断裂可能越过边界的主应力方向变化，骨折将尝试重新调整本身至少应力的方向垂直。因此，如果从更深的传播，浅地层断裂，它会重新调整本身从垂直到水平的途径和传播侧身沿着岩层的层理面断裂身长/身高的程度，创建骨折传播是由围区域上或形成，和体积，速率和泵送的流体的压力。围区域将限制骨折的垂直生长的，因为它具有足够的强度或弹性，包含注入的流体的压力或体积的不足已被泵送的流体..因为之间的裂隙形成和USDW的的距离越大，越有可能将多个地层具有阻碍断裂所需的品质会发生，这是很重要的。然而，虽然它应当指出，骨折的长度也可以由天然裂缝或故障的影响，如图中的研究，其中包括微震分析骨折三个井在得克萨斯州，自然衰减的断裂进行的作业，将发生在相对由于被泵送的流体，和分散体的泵送压力无论迁徙路线相交的有限体积的短距离。HYDRAULICFRACTURE2013-3-19MAIDECERAMICS©下面的文字和图形是由凯文·费舍尔叠翠，哈里伯顿公司于2010年7月版的美国石油和天然气的记者写的一篇文章的摘录。“国会提出的地下水污染问题的关注主要集中于一个根本的问题：是创建包含在目标的形成，使骨折不接触饮用水地下水源吗？在该重点关注，本文介绍了先来看看在实际现场数据的基础上，在过去的十年中，直接测量骨折映射超过15,000压裂作业。自2001年以来，已进行广泛的水力压裂裂缝几何映射在非传统的北美页岩储层。微震和倾斜仪用于监测治疗技术已经非常成熟，并且也被广泛用于非石油领域（原文如此）的应用，如地震监测，火山监测，土木工程应用，碳捕获和废物处理。图1和图2是在得克萨斯州的沃思堡盆地Barnett页岩中，在阿巴拉契亚盆地的Marcellus页岩的水力压裂处理成千上万的数据收集的地块。图1。Barnett页岩更多压裂已被映射在Barnett比任何其他水库。该图说明了断裂在Barnett所有映射进行处理，自2001年以来的顶部和底部。真垂直深度的深度。穿孔深度的红色带所示的每个阶段，与映射图的顶部和底部的彩色曲线县发生的骨折。HYDRAULICFRACTURE2013-3-19MAIDECERAMICS©在每个县Barnett页岩压裂已被映射最深的水井，根据美国地质调查局，都说明了在深蓝色的阴影条图1的顶部。从图中可以看出，最大的直接测量的向上生长所有这些映射骨折的将骨折上衣几千英尺以下的已知最深的含水层水平在每一个县。图2马塞勒斯页岩的的马塞勒斯数据显示同样大的顶部，最高压裂和位置报告，美国地质调查局的数据（在图2的顶部深蓝色的阴影条）最深的饮用水含水层之间的距离。因为它是一个新的发挥用更少的映射压裂阶段，在这一点上，包括几个州，该数据集从巴尼特是不全面的。然而，这是不引人注目的水力压裂裂缝的顶部和蓄水层之间有很好的物理分离提供证据。近400个单独的压裂阶段，颜色编码的状态。可以看出，骨折向上生长比在Barnett相当高一点，但浅的断裂的顶部是仍然±4500英尺的，几乎一英里（1.6公里）在地表以下，成千上万的脚在那些县以下的含水层。从我们广泛的骨折映射数据库水力压裂更好的局限垂直（也更长，更窄的）比传统的智慧或模型的预测结果。即使在有些地区，测得最大垂直裂缝发育，比如马塞勒斯，顶部的液压骨折仍然数千英尺以下最深的含水层适用于饮用水。从这两个页岩储层的数据清楚地显示出巨大的距离分离从最近的含水层在其最接近的点的方法，得出结论表明水力裂缝不成长为地下水供应，因此，不能污染压裂。“HYDRAULICFRACTURE2013-3-19MAIDECERAMICS©HydraulicFracturing:TheProcessWhatIsHydraulicFracturing?Contrarytomanymediareports,hydraulicfracturingisnota“drillingprocess.”Hydraulicfracturingisusedafterthedrilledholeiscompleted.Putsimply,hydraulicfracturingistheuseoffluidandmaterialtocreateorrestoresmallfracturesinaformationinordertostimulateproductionfromnewandexistingoilandgaswells.Thiscreatespathsthatincreasetherateatwhichfluidscanbeproducedfromthereservoirformations,insomecasesbymanyhundredsofpercent.Theprocessincludesstepstoprotectwatersupplies.Toensurethatneitherthefluidthatwilleventuallybepumpedthroughthewell,northeoilorgasthatwilleventuallybecollected,entersthewatersupply,steelsurfaceorintermediatecasingsareinsertedintothewelltodepthsofbetween1,000and4,000feet.Thespacebetweenthesecasing“strings”andthedrilledhole(wellbore),calledtheannulus,isfilledwithcement.Oncethecementhasset,thenthedrillingcontinuesfromthebottomofthesurfaceorintermediatecementedsteelcasingtothenextdepth.Thisprocessisrepeated,usingsmallersteelcasingeachtime,untiltheoilandgas-bearingreservoirisreached(generally6,000to10,000ft).ThediagramshownbelowisageneralizationofatypicalEa