Analisi degli strumenti meccanici per il controllo del riflusso dell'agente di mantenimento
La fratturazione idraulica viene utilizzata per migliorare l'efficienza della produzione di petrolio e gas naturale. Il processo consiste nel perforare una roccia creando un pozzo, nel quale viene pompato un fluido ad alta pressione. Quest'operazione provoca una fenditura, o frattura, nella roccia, estendendo il pozzo di qualche centinaio di metri di profondità. Per evitare che la frattura si richiuda al termine del pompaggio, nel fluido viene inserito un proppant o agente di mantenimento della frattura, solitamente di matrice sabbiosa, che si deposita all'interno della frattura e la mantiene aperta. In questo modo, si crea un'apertura, attraverso la quale il petrolio o il gas possono affluire in superficie. Tuttavia, durante il funzionamento del pozzo può verificarsi uno spostamento del proppant, con conseguente riflusso. Tale fenomeno comporta non pochi problemi: calo della produttività a causa del restringimento della frattura e rischio di danneggiamento delle attrezzature. Un progetto di ricerca sta attualmente esplorando i vari aspetti del riflusso. La stabilità dell'agente di mantenimento è stata analizzata tenendo conto delle sue dimensioni e dell'ampiezza della frattura. Sono stati valutati dei proppant rivestiti in resina, per determinare la loro capacità di ridurre il riflusso. I risultati indicano che gli agenti di mantenimento non rivestiti sono stabili ad un rapporto di 5:1 fra l'ampiezza della frattura e il diametro del proppant. I ricercatori hanno esaminato anche un altro meccanismo di riduzione del riflusso, che implica l'utilizzo di una valvola dotata di una serie di fori che possono essere chiusi utilizzando un fodero. La maglia del fodero, di dimensioni appropriate, limita il riflusso dell'agente. Tale dispositivo potrebbe essere utilizzato all'interno dei pozzi orizzontali, tuttavia il sistema dev'essere sottoposto ad ulteriori test. I ricercatori hanno analizzato altresì dei metodi di previsione del riflusso. A tal fine hanno utilizzato il software Well Whiz che modellizza la perdita di carico lungo la frattura, simulando le forze resistenti viscose, e prevede il riflusso. In questo modo sono stati modellizzati un pozzo e due proppant di dimensioni diverse. I ricercatori hanno messo in pratica questi risultati di laboratorio durante la fratturazione di un pozzo offshore a rendimento ridotto, utilizzando un agente di mantenimento rivestito di dimensioni 12/18 con una concentrazione di 2lb/ft2 (circa 0,97g/cm2). Dopo la fratturazione, è stata rilevata una concentrazione del proppant pari a 1,8lb/ft2 (circa 0,88g/cm2), mostrando una limitata perdita dell'agente durante il processo. La produzione del pozzo è stata monitorata attraverso un filtro ed è stato registrato un riflusso dell'agente pari a zero, la produttività è aumentata di 3,5. Questi risultati invitano all'elaborazione di metodi di fratturazione più efficaci per aumentare la produzione di gas e petrolio.
