A hidraulikus törések rövid története (1) Közreműködők
Joggal mondhatjuk, hogy a hidraulikus törés története az első olajfúrási fúrás történetével kezdődik, amelyet Edwin L. Drake (1819-1880), Drake ezredes néven ismert, aki soha nem volt ezredes, csak a karmester volt. vonat, de az ezredes neve tiszteletet igényelt).
1856-ban a pennsylvaniai Pittsburgh-i Seneca Oil Company megkezdte a kerozin (lámpagáz) előállítását a közeli Titusville város felszínére szivárgó olajból. Mivel a felszínen összegyűjthető mennyiség nem volt elegendő egy finomító számára, a Seneca Oil tulajdonosai 1858-ban bérelték fel Drake-et, hogy vizsgálja meg annak lehetőségét, hogy nagyobb mennyiségű olajat nyerjen-e ki a vízhez ásott fúrókhoz hasonló fúrásokkal.
1859. augusztus 27-én Drake és emberei által ásott fúrólyuk elérte a 21 m mélységet. Mivel szombat volt, a munkát leállították. Másnap a fúrólyuk tele volt olajjal.
Drake Múzeum, amely a világ első olajfúró telepének ad otthont. (Forrás)
Így kezdődött az energiafajta, az "olajkor" története, amely forradalmasítani fogja az emberi társadalom fejlődését, és amelynek következményeit ma éljük.
Drake fahordókba pumpálta a fúróolajat. Amint az olajipar a 19. század végén növekedésnek indult, az olajtermelők követték a whisky-termelőket, akik 40 literes fahordóban ("hordóban" vagy "hordóban") szállították árujukat. . Az olajemberek adaptálták az ilyen típusú közlekedés ötletét, hozzáadva 2 literet az esetleges veszteségek kompenzálására. Jelentős tény lett: a vevők először pontosan tudták, mennyi kőolajat vásároltak. Bár a kőolajat már nem hordókban szállítják, mégis hordóban (bbs) mérik, ami 15 gallon 42 gallonnak felel meg [1] .
Edwin L. Drake nem szabadalmaztatta módszerét, nem rendelkezett üzletember képességekkel, és 1880-ban szegényen halt meg, 22 évvel azután, hogy találmánya a prosperitás új korszakának kezdetét jelentette, amelyet a kőolajszármazékok ( autó-benzin, dízel, repülőgép-benzin, műanyagok, vegyszerek és gyógyszerek stb. stb.).
Edward A. L. Roberts (1829-1881) néhány évvel Drake ezredes után jött Titusville-be. Amikor meghalt (egy évvel Drake után), akkoriban az Egyesült Államok egyik leggazdagabb embere volt. Ha Drake az olajfúrás atyjának tekinthető, akkor Roberts a kútfúrás atyjának. Találta fel "Roberts torpedója".
Az amerikai polgárháború idején Roberts alezredes volt az Unionista (északi) hadseregben. Ezredével részt vett a virginiai Fredericksburg véres csatájában. A déli tüzérség hatalmas támadása során érdekes megfigyelést tett: néhány ellenséges lövedék egy kis csatornába esett és felrobbantotta a vizet. A víz súlya némileg csillapította a robbanást, arra kényszerítve a kiváltott energiát, hogy az árok partjai felé mozogjon. Roberts arra gondolt, hogy ezt az elvet alkalmazza az új pennsylvaniai olajfúrótornyokra, egy robbanószerkezetet helyezve a vízzel töltött kút talpára. Így a víz arra kényszeríti a robbanást, hogy függőleges helyett vízszintesen terjedjen a kút furata körüli sziklákban.
Roberts torpedója volt az első kőzettörő eszköz. Hat bombát hozott Titusville-be. Ónhengerek voltak, amelyek lőporral voltak feltöltve, és fejükön robbantósapkával voltak felszerelve. Roberts munkásai hosszú vezetékkel leengedték a torpedót a szondába. Az alján egy fémdarabot dobtak a huzalra, amely a horgászbotok ólmához hasonlított, és eltalálta a tűzőkapcsot, és felrobbantotta a lőport. Roberts 1866-ban szabadalmaztatta találmányát.
Edward A. L. Roberts által tervezett torpedó. (Forrás)
Ennek a folyamatnak az alkalmazása az újonnan fúrt és a régi kutakban, alacsony termelés mellett, jelentős sikert aratott. Hamarosan a puskaport nitroglicerinnel helyettesítették. A helyi újságok már nem dicsérték Roberts találmányának fontosságát: "Az elmúlt három évben ez volt a legsikeresebb művelet, és száz és száz fúrással növelte az olajtermelést olyan mennyiségben, amelyet nehéz megbecsülni. Az olaj felfedezése után egyetlen más találmány sem vezetett annyira a fúrástulajdonosok gazdagodásához, mint Roberts torpedója. ".
A hidraulikus repesztés történetének következő felvonását az oklahomai Tulsában játsszák, amely magát „Olaj Világfővárosnak” nevezi (nem ok nélkül: itt alapították 1917-ben az Amerikai Kőolaj Geológusok Egyesületét, a világ legfontosabb olajgeológus szakmai szervezetét. és kiadja a legmagasabb szintű szakmai folyóiratokat, például az AAPG Értesítőt, és 1930-ban a Földfeltáró Geofizikusok Társaságát, a világ vezető olajgeofizikus szakmai szervezetét, a Geofizika és a The Főél).
A tulsai helyi nehézsúlyú társaság neve Stanolind volt, amelyet 1911-ben alapított a Legfelsőbb Bíróság John D. Rockefeller birodalmának (Standard Oil) feldarabolása. A Stanolind-nak (amely Amoco lett, majd később a British Petroleum Corporation része volt) független kutatóegységei voltak, mivel csak két másik vállalatnak volt: a Texas Oil Company-nak, később a Texaco-nak és a Standard Oil Company-nak New Jersey-ben, később az Exxon-nak.
Az egyik fiatal mérnök, aki a Stanolindnál dolgozott közvetlenül a második világháború után, Riley "Floyd" Farris nevet kapta. Különlegessége a kútfurat cementje volt. Akkor, mint most, a takarmánynövények cementet használtak a koncentrikus cső, valamint a külső cső és a kútfalon lévő kőzetek közötti hézagok kitöltésére. Így a cementezéssel a szonda véglegesen lehorgonyzik a sziklába. Ha a fúrás vízzel (pl. Talajvíz vagy ivóvízadó réteg) halad át, a cement segít a kút lezárásában (a víz nem jut be a kőzetbe a kútba), és fordítva, a víztartó szikláinak lezárásához (a víz nem szennyezett a kútfuratból származó folyadékkal). szonda).
Farrist egy rejtély érdekelte, amelyet az öreg olajosok nem tudtak megmagyarázni. Észrevették, hogy amikor a cement belép a kútba, néha eltűnik. A cement akkor még nem volt olcsó (ma sem), és amikor elveszett, a további cement miatt megnőtt a fúrás költsége. Néhány fúráshoz további öt cementgerenda kellett. A cementvesztés felidegesítette Farrist. Miért egyes kutak "lenyelnek" több cementet, mint azt a számításai mutatják? Mi történik? Hova tartott a cement?
Szisztematikus vizsgálatok elvégzésével 115 fúráson és a cement súlya által létrehozott nyomás korrelálásával a fúrások mélységével Farris a következő következtetésre jutott: A fúrólyukban lévő cement és más folyadékok súlya megtörte a kőzeteket, és töréseket okozott. Amikor a cementet a kútba szivattyúzták, néhányuk törés közben elveszett. Mi lenne, ha folyadék pumpálásával megpróbálná megtörni a sziklát? A cementtel ellentétben a folyadék eltávolítható volt a kútfuratból, miután az megrepesztette a sziklákat. Miután eltávolította a folyadékot, arra gondolt, talán több olaj és gáz szivárgott volna ki a sziklából.
1946 novemberében Bob Fast, egy 25 éves férfi és Farris kollégája úgy döntött, hogy teszteli a kőzetek folyadékkal való feltörésének hipotézisét. A kísérletre a következő évben a dél-nyugati Kansas-i Hugoton gázmező Klepper 1. számú kútjában került sor.
1947-ben a Stanolind Oil elvégezte az első hidraulikus repesztést a Kansas délnyugati részén található Hugoton gázmezőben. A kísérlet során napalmot (kocsonyás benzin) és az Arkansas folyóból származó homokot használtak. (Forrás)
Roberts ezredes robbanószerrel tört be, de Fast és Farris folyadékkal hajtották végre az első törést. Mivel a víz súrlódást generál, és sok szivattyú szükséges a kőzetekbe való befecskendezéshez, a Fast a víz súrlódásának csökkentésére kereste a módját. Kenő (alacsony viszkozitású) folyadékra volt szüksége, hogy jól elkeveredjen vízzel és bőségesen megtalálható legyen. Fast a második világháborúból megmaradt napalmot választotta, amikor széles körben használták Japánra dobott lángszórókhoz és gyújtóbombákhoz.
Gyorsan fúrt 1000 gallon (3780 liter) napalm-sűrített benzint, majd 2000 gallon (7560 liter) benzint. Négyszer ismételte meg az eljárást különböző mélységekben. (A gáztartalmú képződés kb. 730 méter mélységben elhelyezkedő mészkőréteg volt). Fast azt állította, hogy töréseket okozott a mészkőben. A napalm és a benzin kinyerésekor a gáz kitört a fúrólyukból. De körülbelül ugyanolyan gázmennyiségről volt szó, amelyet sósav alkalmazásával (a szonda savanyításának hagyományos módszerével) nyertek volna. Az első törési kísérlet kudarcnak bizonyult.
A laboratóriumban és a terepi modelleken folytatott kutatás folytatásával Fast és Farris bebizonyította, hogy a víztározó kőzetei vízzel megtörhetnek. De azonnal rájöttek, hogy a víz törése problémát jelent. A víz kinyerése után az újonnan létrehozott törések azonnal bezáródnak. Miért gondolták, miért nem szabad keverni a vizet a homokkal a törések nyitva tartása érdekében? Az első ilyen tesztre Kelet-Texasban került sor egy kútban, amely napi hordónál kevesebbet termelt. Homok, nyersolaj, szappan és fémes anyagok keverékét szivattyúzták a fúrólyukba, és ott 48 órán át hagyták. A szappan lemosta az olajat a szikláról. A keverék eltávolítása után a kút napi 50 hordó olajat termelt. És ez az 50-szer nagyobb termelés sokáig folytatódott (nem csak néhány hónapig).
Farris 1948 májusában nyújtott be szabadalmi kérelmet hidraulikus repesztésre. Az engedélyt a texasi Halliburton Oil Well Cementing Company HOWCO kapta. 1949. március 17-én a HOWCO elvégezte az első két kereskedelmi hidraulikus törést az oklahomai Stephens megyében és a texasi Archer megyében. A repesztési eljárást ezután 1942 folyamán 332 fúrásban alkalmazták, és a termelés meglepően, 75% -kal növekedett. Eleinte a törőfolyadék nyersolajból, benzinből és kerozinból állt. Aztán 1953-ban vizet használtak. [2]
A hidraulikus repesztés gyorsan fejlődni kezdett. Az ötvenes évek közepére a fúrócégek egyre több vizet és kevesebb kémiai adalékot használtak fel törőfolyadékként. Első pillantásra a nyersolaj helyett a víz használata szokatlannak tűnik, mivel a helyszíni gyakorlat azt javasolja, hogy kerüljék a vizet, mert ez veszélyeztetheti a mezőt, és befolyásolhatja az olaj- és gázkitermelést. Az első mezei víztesztek azonban cáfolták a régi előítéleteket, így a növekvő mennyiségű víz a terepen bevett gyakorlattá vált. Ezenkívül a befecskendezési sebesség 20-szorosára nőtt, több folyadékot pumpálva, ami nagyobb nyomást eredményez a kőzeteken, és implicit módon több törést okoz. A szivattyúberendezések új innovációi több lóerőt adtak a hidraulikus töréshez.
Bob Fast és a Stanolind munkatársai évek óta folytatják a hidraulikus repesztés vizsgálatát. A vállalat nagyobb törések előállításának vágya miatt érdeklődött a rakétaüzemanyagon alapuló erős robbanóanyagok felhasználása iránt. Ez az ötlet végzetesnek bizonyult. 1970. november 11-én a személyzet egy kutat fúrt, hogy az üzemanyagot mint törő folyadékot tesztelje. Egy berendezést csatlakoztattak egy elektromos vezetékhez, és véletlenül robbanást váltott ki. Nyolc munkást megöltek a helyszínen. Fast, aki általában a helyszíni felügyelő volt, nem volt jelen. Nyaralni volt. Két évvel a baleset után nyugdíjba vonult. (KÖVETNI FOG)