Upstream-Prozess: Stimulation

Pressure Pumping Truck

Nachdem eine Perforationskanone Löcher in der Formation erzeugt hat, wird das Schiefergestein aufgebrochen. Durch diese Risse können Öl und Erdgas in das Bohrloch fließen. Fracking-Ausrüstung - mobil auf einem LKW, Anhänger oder Schlitten montiert - umfasst Hochdruckpumpen, die die Flüssigkeit von der Fluidseite den Schacht hinunter und in die Perforationen presst. Ein leistungsstarker Dieselmotor mit Kühlsystem und Hochleistungsgetriebe treibt eine Triplex- oder Quintuplex-Pumpe an, deren Druck verhindert, dass das Fracking-Fluid wieder das Bohrloch hochschießt.

Spezielle Druckmessumformer mit robusten Messelementen sind dafür ausgelegt, Fracking-Fluide zu messen, die korrosiv und abrasiv sind und unter sehr hohem Druck stehen. Außerdem müssen diese Geräte schwierigen Arbeitsbedingungen wie extremem Wetter, starken Vibrationen und starkem Pulsieren von der Pumpe standhalten.

Mischeinheit

Das Fluid für das Fracking wird vor Ort für die speziellen Bedingungen jedes Bohrlochs und die gewünschte Frackingart individuell gemischt. Fracking-Mischeinheiten sind die Steuerzentren, um die richtige Menge hydrathaltiges Fluid von der Hydratationseinheit zu erhalten. Auch das Stützmittel (meist Sand, behandelter Sand oder keramisches Material), um die Risse offen zu halten und chemische Zusätze, um die Korrosion zu verringern, das Bakterienwachstum zu hemmen und die Viskosität zu erhalten werden so gesteuert. Dieses individuell gemischte Fluid wird dann zum Fracking-Truck mit den Pumpeneinheiten geleitet, um es in das Bohrloch zu pressen.

Dieses Mischsystem umfasst einen Sandeinfülltrichter und Zuleitungen für trockene und flüssige Chemikalien. Spezielle Druckmessumformer helfen bei der Steuerung und Überwachung der Saug- und Auslasspumpen, während die Techniker durch Druckanzeigen am Bedienfeld den Betrieb einfach beaufsichtigen können. Temperaturtransmitter und kompakte Widerstandsthermometer überwachen den Zustand der Hydraulik der Fracking-Mischeinheit, Motoren und Kühlsysteme.

Hydratationseinheit

Wasser macht etwa 90 % des Fracking-Fluids aus. Bevor es jedoch die Fracking-Mischeinheit erreicht, wird es mit bestimmten Polymeren vermischt:

• Reibungsminderer, damit das Fluid mit höherer Geschwindigkeit in das Bohrloch gepresst werden kann
• Verdickungsmittel wie Guarkernmehl, da dickflüssigere Fluide mehr Stützmittel transportieren können

In einer mobilen Hydratationseinheit wird das Polymer - in Form von Gel oder Pulver - mit Wasser vermengt, um eine leistungsfähigere Mischung zu erzeugen. In diesem Prozess werden Wägezellen eingesetzt, um das Gewicht von Guarkernmehl oder einem anderen Polymer in einem Einfülltrichter präzise zu messen, bevor dieses hydratisiert wird. Druckmessumformer helfen bei der Steuerung der Saug- und Auslassdrücke, während die Operatoren mit hydraulisch betriebenen Pumpen mittels Manometer überwachen.

Fracking Tanks

Beim Fracking müssen enorme Mengen an Flüssigkeiten - hauptsächlich Wasser, aber auch Chemikalien und Bohrschlamm - in und aus den Bohrlöchern zirkulieren. Fracking Tanks sind geräumige und mobile Behälter, die große Mengen an Flüssigkeiten aufnehmen können. Um sicherzustellen, dass der Tank für einen effizienten Betrieb ausreichend aber nicht zu voll gefüllt ist, können verschiedene Füllstandssensoren eingesetzt werden.

Bei der Auswahl von Füllstandssensoren für Fracking-Tanks sind viele Faktoren zu berücksichtigen:

• Turbulenz, Viskosität und Kompatibilität der Flüssigkeit mit den medienberührenden Teilen des Sensors
• Die gewünschte Genauigkeit und Auflösung
• Der Montageort und die Platzierung des Sensors

Schwimmsensoren werden häufig in Fracking-Tanks eingesetzt, da die Instrumente eine hohe Genauigkeit aufweisen, einfach zu installieren und wartungsarm sind. Schwimmer-Sensoren werden in der Regel oben im Tank montiert und haben ein Führungsrohr, das bis zum Boden reicht. Um das Rohr herum befindet sich ein hohler Schwimmer, der sich mit dem Flüssigkeitsstand vertikal an der Welle entlang bewegt. Schwimmsensoren gibt es in zwei Ausführungen:

• Schwimmerschalter sind mit einem oder mehreren Schwimmern ausgestattet, um eine Flüssigkeitsgrenzfläche zu erkennen, oder werden verwendet, um die Bediener zu warnen, wenn Mindest- und Höchststände erreicht werden.
• Schwimmer-Transmitter überwachen kontinuierlich den Flüssigkeitsstand und bestimmen das Flüssigkeitsvolumen von Tanks in Echtzeit. Sie sind ideal für die Fernüberwachung.

Wenn die Montage von oben ein Problem darstellt, kann ein Tauch-Drucksensor für die hydrostatische Füllstandsmessung verwendet werden. Diese spezielle Art von Füllstandssensor wird am Boden eines Tanks angebracht und misst den Druck einer Flüssigkeitssäule (z. B. Zoll Wasser), der dann in das Volumen der Flüssigkeit umgerechnet wird. Wenn Turbulenzen oder Schlamm ein Problem darstellen, bietet ein Aufsatz wie der LevelGuard^TM zusätzliche Haltbarkeit und Stabilität.

Wenn die Flüssigkeit für einen Tauch-Drucksensor zu turbulent oder zu zähflüssig ist, oder wenn die Flüssigkeit korrosiv oder anderweitig inkompatibel mit dem Sensor ist, besteht eine sichere Lösung darin, die Füllstandsmessung vom Inneren des Tanks nach außen zu verlegen. Bei dieser Art der Messung werden Lastsensoren - wie z. B. Lastmessbolzen, Biegebalken oder Scherbalken - zur statischen und dynamischen Wägung von Flüssigkeiten an der Trägerstruktur des Tanks angebracht; die Messungen werden dann in eine Volumenmessung umgewandelt.