Skaldymas yra sudėtingas ir techniškai sudėtingas procesas, kurį sudaro keturi pagrindiniai komponentai: paruošimas, įpurškimas, atramos įdėjimas ir skysčių regeneravimas. Šiame vadove atidžiau pažvelgsime į kiekvieną iš šių keturių komponentų, parodydami, kaip kiekvienas prisideda prie bendros ardymo operacijos sėkmės ir užtikrina, kad naftą ir dujas būtų galima saugiai išgauti iš gilios žemės plutos.
1. Pasiruošimas: pagrindo ardymui klojimas
Prieš pradedant bet kokią ardymo veiklą, reikia kruopščiai pasiruošti. Pirmasis šio proceso žingsnis yra gręžinio gręžimas. Priklausomai nuo tikslinės vietos ir geologinių darinių, gręžimas gali būti atliekamas vertikaliai, horizontaliai arba derinant abu. Šulinys turi būti išgręžtas iki reikiamo gylio, kad būtų pasiektas naftos ar dujų rezervuaras, užrakintas uolienų darinyje.
Gręžimas ir plieninis korpusas
Gręžiant gręžinį, labai svarbu išlaikyti konstrukcijos vientisumą. Tai pasiekiama įkišant plieninį korpusą į gręžinį, kuris yra išgręžtos skylės pamušalas. Korpusas naudojamas keliems tikslams: neleidžia šuliniui sugriūti ir apsaugoti aplinkines uolienas nuo užteršimo. Be korpuso gręžinys gali sugriūti dėl didžiulio aplinkinio dirvožemio spaudimo, sukeldamas pavojų darbuotojams ir sukeldamas pavojų visai operacijai.
Cementavimas užtikrina gręžinio vientisumą
Uždėjus plieninį korpusą, cementas pumpuojamas į gręžinį, kad užpildytų žiedą, tarpą tarp korpuso ir aplinkinės uolos. Cementas veikia kaip apsauginis sandariklis, neleidžiantis skysčiams migruoti tarp skirtingų uolienų formacijų ir užtikrinti, kad neatsirastų nuotėkių. Cementas taip pat padeda tvirtai pritvirtinti korpusą vietoje, išsaugant ilgalaikį šulinio vientisumą. Šiuo procesu siekiama užtikrinti, kad nafta, dujos ar įpurškiami skysčiai nepatektų į požeminio vandens šaltinius, o tai yra būtina saugos priemonė kiekvienam ardymo komponentui.
Pasiruošimas, be abejo, yra pati svarbiausia ardymo operacijos dalis, nes ji sudaro sąlygas saugiai ir veiksmingai operacijai. Bet kokia šio etapo priežiūra gali sukelti katastrofiškų pasekmių, įskaitant sprogimus, gruntinio vandens užteršimą arba brangiai kainuojantį gamybos vėlavimą.
2. Įpurškimas: skilimo potencialo išlaisvinimas
Baigus gręžimą, apvalkalą ir cementavimą, kitas ardymo etapas gali pereiti į labiausiai atpažįstamą fazę: įpurškimą. Šioje fazėje hidraulinio ardymo skystis pumpuojamas į šulinį esant itin aukštam slėgiui. Tikslas yra sukurti įtrūkimus uolienose, supančiose gręžinį, suteikiant kelius naftos ir dujų srautui.
Fracking skysčio sudėtis
Į šulinį įpurškiamas skystis paprastai susideda iš vandens, smėlio ir cheminių priedų mišinio. Kiekvienas komponentas procese atlieka pagrindinį vaidmenį. Vanduo yra pagrindinis nešiklis, tiekiantis atramas į lūžius. Cheminiai priedai naudojami siekiant sumažinti trintį, užkirsti kelią bakterijų dauginimuisi ir ištirpinti mineralus, kurie gali trukdyti trūkimo procesui.
Aukšto slėgio įpurškimas ir uolienų ardymas
Šios fazės metu aukšto slėgio siurbliai ardymo skystį stumia į gręžinį ir į aplinkines uolienas. Didžiulis skysčio daromas slėgis uolienoje sukuria įtrūkimus, kurie dažnai būna tūkstančių pėdų gylyje. Šie įtrūkimai gali išsikišti šimtus pėdų nuo gręžinio ir yra būtini norint pasiekti naftą ir dujas, įstrigusius ankštose uolienose, pavyzdžiui, skalūnuose. Be šio įpurškimo proceso angliavandeniliai būtų užrakinti nepralaidžioje uolienoje ir negalėtų laisvai tekėti.
3. Atraminės medžiagos įdėjimas: lūžių tvirtinimas
Atraminių elementų išdėstymas užtikrina, kad lūžiai išliktų atviri, todėl alyva ir dujos gali tekėti pro jas, kai slėgis sumažėja. Skaldymo skystis injekcijos fazės metu perneša atraminę medžiagą, dažniausiai smėlį arba keramines granules, į lūžius.
Labiausiai paplitusi atraminė medžiaga yra smėlis, nes jis yra lengvai prieinamas ir nebrangus. Tačiau kai kuriais atvejais naudojami keraminiai karoliukai ar kitos sintetinės atramos. Šios atramos yra specialiai sukurtos atlaikyti didesnį slėgį ir temperatūrą, todėl išlaiko struktūrinį lūžių vientisumą net esant ekstremalioms sąlygoms giliai Žemėje.
Proppant funkcija
Kai aukšto slėgio įpurškimas sustoja, lūžiai pradeda užsidaryti dėl natūralaus aplinkinių uolienų daromo slėgio. Be atramų šie lūžiai visiškai užsidarytų, veiksmingai užblokuodami angliavandenilių kelią. Tačiau sušvirkšti sraigtai įstringa lūžių viduje ir lieka atviri net atleidus slėgį.
4. Skysčių atkūrimas: pasekmės
Kai ardymo operacija yra baigta ir atraminiai elementai yra vietoje, prasideda paskutinis etapas: skysčių atsigavimas. Didelė dalis ardymo skysčio, dabar vadinamo atgaliniu srautu, grąžinama į paviršių. Šis atkūrimo procesas yra labai svarbus siekiant valdyti poveikį aplinkai, atitikties teisės aktams ir nuolatiniam gręžinio veikimui.
Flowback ir angliavandenilių gamyba
Kai šulinys pradeda gaminti naftą ir dujas, kartu su angliavandeniliais išgaunama dalis ardymo skysčio. Šiame grįžtamajame skystyje paprastai yra to paties vandens, chemikalų ir atraminių medžiagų, kurios buvo įšvirkštos ardymo proceso metu. Tačiau grįžtamojo skysčio sudėtis laikui bėgant gali keistis, nes jame taip pat gali būti druskų, mineralų ir kitų medžiagų, natūraliai esančių aplinkinėse uolienose.
„Flowback“ pakartotinis naudojimas ir šalinimas
Kai jis pasiekia paviršių, grįžtamasis skystis turi būti tvarkomas pagal vietines ir federalines taisykles. Kai kuriais atvejais skystis gali būti apdorojamas ir pakartotinai naudojamas būsimose ardymo operacijose, sumažinant bendrą vandens suvartojimą ir proceso poveikį aplinkai. Arba skystį gali tekti išpilti, paprastai į gilų įpurškimo šulinį, skirtą šiam tikslui