Beskrivelse av handlingsplanen

Innen 1. undersøkelsespakke (WP1) skal det velges prøver som representerer reservoarbergarter i Sentral-Europa, hvis petrofysiske og petrografiske egenskaper skal analyseres. Man skal også gjennomføre geokjemiske analyser (samt type organisk materie og modenhetsgraden). Resultatene skal gi grunnlag for utarbeidelse av kriterier for reservoarer for intensifisering av oljeutvinning. Etter at frakturering har blitt gjennomført på alle prøver, skal det foretas petrografiske analyser for å visualisere fraktursystemet som har oppstått.

Innen 2. underøskelsespakke (WP2) skal man forberede og verifisere opprinnelige systemer av fraktureringsfluider, aktuelle for bruk i forekomstforhold i Sentral-Europa. Man skal teste deres fysiske egenskaper, grad av slitasje av proppemiddel i fraktursystemet som har oppstått, og ikke minst gjennomføre penetreringstester (leak-off) i statiske og dynamiske forhold.

Innen 3. undersøkelsespakke (WP3) skal man se nærmere på interaksjoner som foregår mellom strømførende fluider og formasjonsbergarter. Disse skal kartlegges på basis av tester knyttet til kinetisk modellering av reaksjoner i fluid-berg-gass-forhold med referanse til reservoarbergarter. Geokjemisk modellering gjør det mulig å kartlegge påvirkning som strømførende fluider har på bergs mineral sammensetning og petrofysiske parameter. På denne måten skal man utarbeide en metode for å forutse frakturerings geokjemiske konsekvenser.

Innen 4. undersøkelsespakke (WP4) skal man satse på gjensidige inetraksjoner i CO2/fluid/berg- sammenheng; denne pakken er rettet mot utvikling av forskningsmetoder av interaksjoner mellom enkelte sentre som kontrollerer stabilitet av strømførende fluider og som påvirker bergets permeabilitet.

Innen 5. undersøkelsespakke (WP5) skal man rette seg mot å vurdere påvirkning som strømførende fluider, utarbeidet i WP2, har på berg. For å forutse konsekvenser for frakturering har man planlagt undersøkelse av påvirkning som fluider har på leirematerialer i reservoarbergarter. For å vurdere forandringer i konsoliderte ukonvensjonelle bergarter skal det utarbeides et prototypustyr.

Hovedformålet ved 6. undersøkelsespakke (WP6) er å foreslå gjenbruksmåter for returfluider som oppstår som et biprodukt av strømførende fluider. Det aller viktigste elementet ved WP6 blir en eksperimentell vurdering av effektivitet av spearasjonsmetoder for forurensning som oppstår. Hensikten med det er å minimalisere den skadelige påvirkningen fraktureringsprosessen har på naturmiljøet. En slik tilnærming bør ha en stor betydning for hvordan samfunnet mottar ideen om anvendelse av fraktureringsfluider.

Aktuell status som inkluderer vårt tidligere relevante arbeid

Injeksjon av CO2-baserte strømførende fluider kan også øke utvinning av hydrokarboner fra en brønn, slik at for karbondioksydlagring i den geologiske formasjonen samtidig som den strømførende fraktureringsfluid (i form av skum) bør være en stabil blanding av fluid og gass. Slike stabile blandinger der overflateaktive midler blir anvendt, konsentrerer gass/fluidgrensesnittet og reduserer overflatespenningen mellom fasene. Det overflateaktive middelet stabiliserer den tynne fluidfilmen og hindrer sammensmelting av gassbobler.

Komprimert gass (nitrogen eller karbondioksid) i skummet ekspanderer under tilbakestrømning av behandlingsfluidet (EFF) ved å lette fjerning av fluid fra frakturen. EFF skum akselererer fjerning av fluid fra et støttet brudd og derfor er egner den seg godt til bruk i lavtrykksreservoarer. Dessuten er mengden av flytende fase minimal fordi skummet inneholder opp til 95% vol av gass. I tilfellet vannbaserte fluider reduserer deres skumming mengden av fluid som er i kontakt med reservoarformasjonen i en betydelig grad. Derfor er EFF skum også anbefalt ved reservoarbergarter som er særlig vannfølsomme (f.eks svellende leire).

Forbedring av EFF stabilitet kan oppnås ved kryssbinding av tilsatt polymer. Fluidfasen er deretter tilstrekkelig viskøs til å opprettholde en dispersjon av gassbobler. Økning av viskositeten av den flytende fasen resulterer i en forbedring av skumreologi og filtreringskontroll. Gassbobler er generert av en turbulent strømning, som oppstår ved blanding av fluid og gass. Bobler dannes i det flytende emulgerte skummet som forsvinner langsomt med tiden. Inne i frakturen, under høyt trykk, er skumhalveringstiden betydelig lengre enn den som er målt under atmosfærisk trykk.

CO2 har en høyere tetthet enn nitrogen og derfor er i stand til å produsere strømførende fraktureringsfluider med høyere densitet. Dette resulterer i et høyere hydrostatisk trykk i brønnhullet under pumping av et fluid, noe som gir mindre verdier på overflatetrykk. Med lavere trykk i løpet av behandlingen er det mulig å redusere pumpekostnadene.

Den CO2 strømførende fraktureringsfluid blir oppvarmet, når det blir injisert inn i reservoarformasjonen av temperaturen som ligger over den kritiske verdien, og karbondioksyd går da over fra flytende til gassform, noe som danner skum. Strukturen på skum som produseres ved hjelp av CO2 er lik den som oppnås ved bruk av nitrogen, men proppingsmiddelets bæreevne av den første er større enn i tilfelle nitrogenskum. På den annen side har CO2-skum en høyere strømningsmotstand enn nitrogenbaserte skum, spesielt for de som er tungt lastet med proppemiddel.

Selv om CO2 er en verdifull og hyppig brukt EOR prosess, har flere studier vist at CO2 kan forårsake asfaltavsetning. Werner et al., (1996) reporterer at CO2-injeksjon er en viktig faktor for asfaltavsetning. Asfaltenavsetning er initiert av CO2 når det kritiske innholdet av CO2 overskrides. Det kritiske innholdspunkt av CO2 er avhengig av oljesammensetning, temperatur og trykk, og må vurderes på et tidlig stadium av screeningsmetoder for EOR (Chukwudeme og Hamouda, 2009).

Under frakturering er det nødvendig med en god filtreringsstyring for å opprette en passende geometri av brudd og skaffe transport av proppemiddel. Ved begynnelsen av frakturering kommer det an på permeabiliteten av formasjonen. Det er også skum produsert på grunnlag av de gelerte fraktureringsfluider som aktiverer filter kakeformasjon på bruddvegger. Det er tynnere en i tilfelle en fases fluider, og filtrering er vanligvis lavere. Dette er på grunn av gjennomtrengning av gassboblene i de porer, som hindrer utslipp av væske fra frakturen. Derfor er to fasers strømning gjennom et porøst medium lavere enn ved bruk av en fases fluid. På grunn av disse egenskapene ved skum fremstilt av strømførende fluider, som inneholder en lineær gel som resultat av frakturering at man kan oppnå matrisepermeabilitet i nærfraktursonen som tilsvarer omtrent 95% av den opprinnelige permeabiliteten. Ved bruk av et slikt behandlingsfluid blir også permeabilitetskade på proppematerialet i frakturen betydelig mindre.

Skum fra strømførende fraktureringsfluider er karakterisert ved hjelp av en rekke reologiske modeller, samt Herschel-Bulkley-modellen, Bingham, og av et bredt spekter av eksperimentelle metoder. For skum som er produsert ved bruk av nitrogen og alle typiske polymerkombinasjoner kan det anvendes tverrbindingsmidler. Dette er mulig fordi nitrogen er inert og den reagerer ikke kjemisk med tverrbindingsmiddelet. I tilfellet skum som er produsert med CO2 skal man huske på at tverrbindingsprosessen må foregå i et miljø med en pH-verdi mellom 3 og 5, på grunn av den forsurende effekt av CO2 på den ytre fluidfasen. Vanligvis inneholder hydrauliske fraktureringsreturfluider suspenderte partikler sammen med lavmolekylære vekt av organiske og uorganiske forurensninger som må separereres før fluidet kan brukes på nytt eller før det slippes ut i naturmiljøet. Som vanlig behandles de ved hjelp av kjemiske, termiske og membranmetoder. Teknologisk prosess som brukes kommer an på sammensetning av retursammensetning. Den kjemiske behandlingen omfatter metallkondensering og filtrering. Forbehandlet vann gjennomgår fortynning ved hjelp av kommunalt drikkevann med resirkulering tilbake til brønnområder eller (oftere) konsentrasjon av nanofiltrering, revers osmose og / eller termisk fordampning for å gjenvinne en del av vannet og redusere utslippvolumet. Vi har erfaring med kjemisk behandling av avløpsvann, inkludert koagulering, fotokatalyse, reduksjon av organiske forbindelser og membranmetoder, inkludert elektrodialyse og elektrodialysereversering ED (R), ultrafiltrering, nanofiltrering (NF) og revers osmose. Etter vår mening bør forbehandlet returfluider behandles videre med metoder som er resistente mot begroing og skalering. ED (R) og NF modulene som vi har utviklet er mindre utsatt for begroing og skalering enn de kommersielle og er egnet spesielt til arbeid i høyovermetningmodus med tungt oppløselige salter samt det organiske. Denne virkemåten, med kontrollert krystallisering utenfor modulen, muliggjør utvikling av en null utslipp teknologi.