- La evolución de las tecnologías para fracturar formaciones geológicas para aumentar la producción de petróleo y gas natural.
- Torpedo de veterano de la Guerra Civil
- Otto Cupler Torpedo Co.
- Primera Fracturación Hidráulica Comercial
- Tecnología de fracturación de esquisto
- Terremotos
- Perspectivas de la industria
- Cel. Roberts en la Batalla de Fredericksburg
- Los Moonlighters disparan pozos
La evolución de las tecnologías para fracturar formaciones geológicas para aumentar la producción de petróleo y gas natural.
Desde los primeros descubrimientos de petróleo de Estados Unidos, la detonación de dinamita o nitroglicerina en el fondo del pozo ayudó a aumentar la producción de un pozo. La tecnología geológica de «fracturación hidráulica» comúnmente utilizada en los campos petrolíferos después de la Guerra Civil se mejoraría significativamente cuando la fracturación hidráulica llegó en 1949.
La fractura hidráulica moderna, conocida popularmente como «fracking», puede remontarse a abril de 1865, cuando el Teniente Coronel Edward A. L. Roberts, veterano de la Unión de la Guerra Civil, recibió la primera de sus muchas patentes de un «torpedo explosivo».
En mayo de 1990, la compañía de Torpedos Otto Cupler de Pensilvania «disparó» su último pozo de petróleo con nitroglicerina líquida cuando la compañía abandonó el uso de nitro mientras continuaba buscando una tecnología fundamental para campos petrolíferos. El presidente de la compañía, Rick Tallini, acreditó las patentes originales del Coronel Roberts por conducir a los modernos sistemas de fracturación.
En 1862, E. A. L. Roberts fue nombrado Teniente Coronel del Ejército de la Unión. En diciembre, » concibió la idea de abrir las vetas y grietas en las rocas petrolíferas explotando un proyectil alargado o torpedo en ellas.»Imágenes cortesía del Museo Drake Well, Early Days of Oil, Princeton University Press.
«Nuestro negocio desde los días del Coronel Roberts se ha relacionado con la reducción de cargas de explosivos de alta potencia en pozos de petróleo en el área de los Apalaches para hacer estallar fracturas en la arena que contiene petróleo», dijo Tallini. La compañía torpedo de Roberts operó en la región de Allegheny de Titusville, donde la industria petrolera de los Estados Unidos comenzó en agosto de 1859 con el primer pozo estadounidense específicamente perforado para petróleo.
Torpedo de veterano de la Guerra Civil
El veterano de la Guerra Civil Coronel Edward A. L. Roberts lideró un Regimiento de Nueva Jersey en la sangrienta Batalla de Fredericksburg, Virginia de 1862. En medio del caos de la batalla, vio los resultados de los explosivos proyectiles de artillería confederados que se precipitaban en el estrecho canal que obstruía el campo de batalla.
Cuando E. A. L. Roberts funda su compañía en 1865, sus numerosas patentes le dan el monopolio de los torpedos necesarios para la industria petrolera.
A pesar de las acciones heroicas durante la batalla, fue retirado del Ejército de la Unión en 1863. Pero la observación del campo de batalla de Virginia le dio una idea que evolucionaría en lo que describió como «apisonamiento fluido superincumbente».»
Roberts recibió su primera patente para una» Mejora en Torpedos Explosivos en Pozos Artesianos » el 25 de abril de 1865. Su invención de la fracturación — o fracturación hidráulica — para mejorar un pozo mejoraría enormemente la producción de petróleo de la joven industria petrolera de Estados Unidos. Muchas más patentes de tecnología seguirían.
El sistema de torpedos Roberts eclipsaba los métodos anteriores, incluyendo pólvora negra o el lanzamiento de cartuchos de dinamita en un pozo, que a menudo colapsaba pozos y arruinaba la producción de petróleo. Tristemente, el mismo mes que Roberts recibió su primera patente de torpedo explosivo, un buscador fallido de riquezas petroleras asesinó al presidente Lincoln. John Wilkes Booth dejó los campos petrolíferos de Pensilvania en junio de 1864 después de un fallido intento de fracturación de un pozo perforado por su Dramática Compañía Petrolera.
Los primeros «torpedos» se activaron con un peso caído a lo largo de un cable de suspensión.
Roberts recibió otra Patente estadounidense (No. 59.936) en noviembre de 1866. Este dispositivo mejorado sería ampliamente conocido como el «Torpedo Roberts».»La tecnología avanzada de producción de petróleo utilizaba una columna de agua encima de un pozo de un dispositivo explosivo para romper de manera más efectiva las formaciones rocosas en las profundidades de los pozos productoras de petróleo.
El periódico Titusville Morning Herald informó: Se nos ha llamado la atención sobre una serie de experimentos que se han realizado en los pozos de varias localidades por el Coronel Roberts, con su torpedo recientemente patentado. En muchos casos, los resultados han sido sorprendentes.
El torpedo, que es una caja de hierro, que contiene una cantidad de polvo que varía de quince a veinte libras, se baja al pozo, hasta el lugar, tan cerca como se pueda determinar, donde es necesario explotarlo. Luego es explotado por medio de una tapa en el torpedo, conectada con la parte superior del proyectil por un cable.
Llenar el pozo con agua proporcionó a Roberts su «apisonamiento fluido» para concentrar la conmoción cerebral y fracturar de manera más eficiente los estratos de aceite circundantes. La técnica tuvo un impacto inmediato-la producción de algunos pozos aumentó un 1,200 por ciento a la semana de ser disparada – y la Roberts Petroleum Torpedo Company floreció.
Roberts cobró de 100 a 200 dólares por torpedo y una regalía de un decimoquinto del aumento del flujo de petróleo. Tratando de evitar los honorarios de Roberts, algunos petroleros contrataron a practicantes sin licencia que operaban con «luz de luna» con sus propios dispositivos. El inventor estaba indignado.
Roberts contrató a detectives y abogados de Pinkerton para proteger su patente, y se dice que fue responsable de más litigios civiles en defensa de una patente que nadie en la historia de los Estados Unidos. Gastó más de 2 250,000 para detener a los ilegales «torpedistas» o «luces de luna».»
Preparándose para «disparar» un pozo perforado por un equipo de herramientas de cable.
Aplicada legal o ilegalmente, en 1868 se prefería la nitroglicerina al polvo negro, a pesar de su tendencia a detonar accidentalmente con frecuencia fatal.
» Una llama o una chispa no explotaría la nitroglicerina fácilmente, pero el tipo que la golpeó con fuerza también podría evitar problemas entre sus herederos al haber escrito su testamento y una caja de cigarros con la orden de guardar fragmentos que sus familiares llorosos pudieran recoger del distrito circundante», señaló John J. McLauren en 1896 en su libro Sketches in Crude Oil-Some Accidents and Incidents of the Petroleum Development in all parts of the Globe.
Verter nitroglicerina era lo suficientemente arriesgado en los yacimientos petrolíferos de finales del siglo XIX. Hacerlo por un pozo ilegal » disparar «llevó al término «pluriempleo».»
Roberts murió un hombre rico el 25 de marzo de 1881, en Titusville. Sus herederos vendieron Roberts Petroleum Torpedo Company a sus empleados, que continuaron en el negocio como la Compañía Independiente de Explosivos. Para entonces, la revolucionaria tecnología de «fracking» de veteranos de la Guerra Civil estaba siendo aplicada por la industria petrolera en todo el mundo.
En Bartlesville, en el Territorio Indio de Estados Unidos, una multitud se reunió en 1897 para ver la fractura de un pozo de descubrimiento de un campo petrolífero. La joven hijastra del perforador dejó caer el dispositivo detonador «go devil» por la línea de alambre en un agujero bien perforado para hacer estallar la nitroglicerina que esperaba. La explosión causó que el pozo Nellie Johnstone No. 1 hiciera erupción un géiser de «oro negro» que impresionó a los espectadores y lanzó la industria petrolera de Oklahoma (ver Primer Pozo petrolero de Oklahoma).
Otto Cupler Torpedo Co.
La histórica compañía de torpedos Otto Cupler de Rick Tallini produjo su propia nitroglicerina en plantas cerca de Titusville — hasta que la última planta explotó en 1978. La compañía de Tallini continuó usando nitroglicerina líquida hasta 1990, cuando la última planta del proveedor de nitroglicerina explotó en Moosic, Pensilvania.
Un siglo antes, más al este de los campos petroleros de Oil City y Titusville (y la notoria ciudad en auge de Pithole), el gigantesco campo petrolero de Bradford tenía sus propias compañías de servicios de fracturación de pozos. Una notable fue la Sra. La fábrica de Nitro de Alford
La última toma de pozos de Tallini el 5 de mayo de 1990, agotó las últimas reservas de nitro líquido de su compañía Otto Cupler. El «go devil» de los primeros días había sido reemplazado por tiempos de fondo de pozo, otro hito tecnológico de la industria (véase la Historia de los yacimientos petrolíferos de Zebco Reel). Su compañía continuaría disparando pozos, pero con explosivos y procedimientos más seguros y modernos.
Otto Cupler Company estableció un pequeño museo en Dottyville Road en Titusville, para preservar para las generaciones futuras algunos artefactos y documentos notables de los primeros» fracking » de pozos.
En relación con la fracturación de la formación de petróleo, el desarrollo de la perforación de pozos fue otra tecnología importante de fondo de pozo. Ira McCullough de Los Ángeles en 1939 recibió un perforador de carcasa de disparo de bala múltiple patentado, «en el que se disparan proyectiles o elementos perforantes a través de la carcasa y dentro de la formación.»Su innovación de disparar a varios niveles a través de la carcasa protectora de un pozo mejoró el flujo de aceite. Obtén más información en Bazuca de fondo de pozo.
Primera Fracturación Hidráulica Comercial
El 17 de marzo de 1949, un equipo de expertos en producción de petróleo converge en un pozo de petróleo a unas 12 millas al este de Duncan, Oklahoma, para realizar la primera aplicación comercial de fracturación hidráulica. Más tarde ese mismo día, el personal de Halliburton y Stanolind fracturaron con éxito otro pozo de petróleo cerca de Holliday, Texas.
La primera fractura hidráulica comercial de un pozo de petróleo tuvo lugar en 1949 a unas 12 millas al este de Duncan, Oklahoma.
Un pozo experimental fracturado dos años antes en Hugoton, Kansas, hogar de un yacimiento masivo de gas natural, había demostrado la posibilidad de fracturación hidráulica para aumentar la productividad de los pozos de gas. Erle Halliburton (1892-1957) había patentado un método mejorado para cementar pozos de petróleo en 1921, dos años después de fundar su empresa de servicios de pozos en Ardmore, Oklahoma.
Para 1988, la tecnología se habrá aplicado casi un millón de veces. La técnica había sido desarrollada y patentada por Stanolind (más tarde conocida como Pan American Oil Company) y una licencia exclusiva otorgada a Halliburton para realizar el proceso. En 1953, la licencia se extendió a todas las empresas de servicios calificadas.
Para completar un nuevo pozo, las cargas explosivas se bajan mediante una línea de alambre para perforar la carcasa de acero, el cemento y la formación de producción. Después de que las cargas se disparan electrónicamente, la fracturación hidráulica mejora en gran medida la producción de petróleo y gas natural.
Según un portavoz de Pinnacle, una empresa de servicios de Halliburton:
Desde ese fatídico día de 1949, la fracturación hidráulica ha hecho más para aumentar las reservas recuperables que cualquier otra técnica, y Halliburton ha liderado la industria en el desarrollo y la aplicación de tecnología de fracturación.
El representante de la compañía también señaló: «En los más de 60 años posteriores a esos primeros tratamientos, se han bombeado más de dos millones de tratamientos de fracturación sin ningún caso documentado de contaminación de un acuífero, ni de uno.»
Una estatua de Erle Halliburton fue dedicada en 1993 en Duncan, Oklahoma.
Entre las cuestiones planteadas por la Agencia de Protección Ambiental en su informe de 2016, Fractura hidráulica para Petróleo y Gas, se encuentran las relativas a la extracción de agua para fracturación hidráulica en áreas de baja disponibilidad, derrames durante el manejo de fluidos de fracturación e inyección de fluidos con integridad mecánica inadecuada.
Tecnología de fracturación de esquisto
En la década de 1980, un repentino avance tecnológico en la fracturación de formaciones de esquisto llevó a los Estados Unidos a aumentar enormemente su producción de petróleo y, especialmente, su producción natural que continúa hasta el día de hoy.
Aunque el crédito debería compartirse con otros, el primer «boom de esquisto» de Estados Unidos comenzó con el pensamiento innovador de un productor independiente de Galveston, Texas, George P. Mitchell, (1919-2013). La tecnología comenzó dirigiendo un pozo horizontalmente hacia la producción de formaciones geológicas.
En la década de 1980, Mitchell Energy & Development Corp.comenzó a experimentar con la fracturación hidráulica en pozos horizontales en Barnett Shale, cerca de Fort Worth. La compañía fue una de las pocas que comenzó a encontrar formas de extraer grandes cantidades de gas natural de formaciones de esquisto. Otros siguieron a medida que los geólogos reconocieron el potencial de los esquistos ricos en gas natural en Arkansas y Pensilvania, y los esquistos bituminosos de Dakota del Norte.
El auge del esquisto moderno de Estados Unidos comenzó en la década de 1980 cuando el productor independiente George Mitchell experimentó con formas de producir gas natural de manera económica a partir del esquisto Barnett en Texas. Mapa de mayo de 2011 cortesía de Energy Information Administration.
En la histórica cuenca Williston de Dakota del Norte, que produce petróleo desde 1951, miles de millones de barriles de nueva producción procedieron del esquisto de Bakken. Lea más en el Primer Pozo Petrolero de Dakota del Norte.
Terremotos
El terremoto más grande en Oklahoma que se sabe que fue inducido por la fractura hidráulica se produjo en 2019, según el Servicio Geológico de los Estados Unidos, y agregó que la mayoría de los terremotos del estado desde 2009 han sido el resultado de aguas residuales inyectadas, no de líquidos fracturados.
«La eliminación de aguas residuales es un proceso separado en el que los desechos fluidos de la producción de petróleo y gas se inyectan en aguas subterráneas profundas muy por debajo del suelo o acuíferos de agua potable», explicó el Servicio Geológico de los Estados Unidos. «En Oklahoma, más del 90 por ciento de las aguas residuales que se inyectan son un subproducto del proceso de extracción de petróleo y no desperdician fluido de fracturación hidráulica.»
En la Cuenca Pérmica del Oeste de Texas, una importante ubicación de producción de campos de esquisto en los Estados Unidos, la Comisión Ferroviaria de Texas (RRC) en septiembre de 2021 informó que seis terremotos desde febrero de 2020 registraron al menos una magnitud de 3,5 en la escala de Richter. El CRR identificó la eliminación de las grandes cantidades de agua utilizadas para separar las formaciones rocosas como un probable contribuyente a la actividad sísmica.
La comisión «pidió a los perforadores que redujeran la cantidad de aguas residuales que están bombeando bajo tierra», según World Oil. «Es un movimiento bastante inusual por parte del regulador, que no ha sido tan activo como su contraparte en Oklahoma para tratar de prevenir terremotos relacionados con el fracking.»
Perspectivas de la industria
Los grupos comerciales de la industria petrolera han establecido sitios web para educar a un público escéptico sobre las tecnologías de fracturación. Según uno de ellos, » No hay escasez de preguntas sobre la producción de energía doméstica, ¿qué tecnologías se utilizan? ¿Qué significa para nuestro medio ambiente? ¿Cómo crea puestos de trabajo? ¿Qué es la fractura hidráulica?»
La fracturación hidráulica se ha utilizado para aumentar la producción en millones de pozos de petróleo y gas natural desde 1949.
Energy in Depth – ofrece enlaces a la investigación de la industria y ha mantenido durante mucho tiempo: «Mientras que el primer trabajo de fracturación comercial se realizó en la década de 1940, la técnica se ha aplicado a la gran mayoría de Estados Unidos. pozos de petróleo y gas natural para mejorar el rendimiento de los pozos, minimizar la perforación y recuperar recursos que de otro modo serían inaccesibles.»
El sitio web, un proyecto de la Asociación Independiente de Petróleo de América (IPAA, por sus siglas en inglés), informa que aproximadamente el 90 por ciento de los pozos estadounidenses en funcionamiento se han fracturado», y el proceso continúa aplicándose para impulsar la producción en formaciones no convencionales, como arenas de gas herméticas y depósitos de esquisto.»
Para otra perspectiva sobre los explosivos en el fondo del agujero para aumentar la producción, ver Project Gasbuggy tests Nuclear » Fracking.»
Cel. Roberts en la Batalla de Fredericksburg
Algunos historiadores de la Guerra Civil podrían saber del coronel Edward A. L. Roberts liderando una de las muchas cargas de la Unión malogradas en Marye Heights. A continuación se muestra una investigación de la American Oil & Gas Historical Society que documenta detalles poco conocidos de sus registros de servicio en los Archivos Nacionales, Washington, D. C.
El inventor de torpedos de «tiro» o «fracking» de pozos de petróleo, el coronel Edward A. L. Roberts (1829-1881) fue enterrado en el Cementerio Woodlawn en Titusville, Pensilvania. Una lápida simple incluye solo por su nombre y el rango militar que tuvo en la Batalla de Fredericksburg 19 años antes.
«Entramos en acción bajo un fuego de bala y proyectil muy irritante y mortal», informó el Coronel Edward Roberts. Una litografía de 1888 representa al Ejército del Potomac cruzando el Rappahannock en la Batalla de Fredericksburg en diciembre de 1862. Imagen cortesía de la Biblioteca del Congreso.
Durante cuatro meses durante la Guerra Civil, el hombre que algún día revolucionaría la tecnología de producción de petróleo y gas natural sirvió como Teniente Coronel en el 28º Regimiento de Infantería Voluntaria de Nueva Jersey. Luchó en Fredericksburg en diciembre de 1862, a la espera de los resultados de su consejo de guerra, que se había reunido semanas antes.
Mientras el tribunal militar deliberaba sobre las especificaciones de «intoxicación en el desfile de disfraces», el regimiento de Roberts marchó hacia los campos sangrientos y la ciudad de Fredericksburg, Virginia. El 13 de diciembre, el 28 de Nueva Jersey fue el centro del Gral. El primer asalto condenado de Ambrose Burnside a las ferozmente defendidas Alturas de Marye. Le seguirían catorce asaltos fallidos más.
El coronel Edward A. L. Roberts está enterrado en Titusville, Pensilvania, donde comenzó la industria petrolera estadounidense en 1859.
El número 28 cargado en cañones cuidadosamente posicionados. El Coronel confederado Edward Porter Alexander había declarado: «Un pollo no podría vivir en ese campo cuando abrimos en él.»
Alexander tenía razón. Ningún soldado de la Unión alcanzaría las alturas de Marye ese frío día de diciembre. Cruzando un canal y un terreno abierto, brigada tras brigada no podían desalojar a los Confederados de sus defensas detrás de un camino hundido y un muro de piedra. Las bajas sindicales superaron las 12.000.
Cuando su comandante recibió un disparo en la cara durante la carga del 28, Roberts asumió el mando. En su informe después de la acción, Roberts escribió: «Entramos en acción bajo un fuego de bala y proyectil muy irritante y mortal, y continuamos en acción hasta casi el anochecer. Los oficiales y los hombres se comportaron bien.»
Un mes más tarde, el veredicto de la corte marcial de Roberts fue publicado bajo la Orden General No.2. A pesar de sus heroicas acciones durante la batalla, entre las más sangrientas de la Guerra Civil, fue declarado culpable y ordenado ser despachado, a partir del 12 de enero de 1863. Antes del veredicto de la corte, Roberts había intentado renunciar, pero esto se caracterizó extrañamente como «presentar la renuncia frente al enemigo».»El servicio de Roberts como oficial sindical terminó en 1863. Sin embargo, pronto haría historia en los yacimientos petrolíferos de Pensilvania.
Los Moonlighters disparan pozos
Andrew Dalrymple disparó en secreto su último pozo el 5 de febrero de 1873, cuando él y su esposa murieron en una explosión de nitroglicerina en Dennis Run, Pensilvania. Supuestamente, había estado» trabajando clandestinamente», disparando ilegalmente a pozos de petróleo, en el yacimiento petrolífero de Tidioute.
Un marcador histórico de Pensilvania señala la demostración de 1865 de la Unión de invenciones Col. E. A. L. Roberts.
La nitroglicerina era un medio poderoso pero peligroso de fracturar formaciones rocosas productoras de petróleo. La tecnología había sido patentada, su uso rigurosamente protegido. Verter nitroglicerina era lo suficientemente arriesgado a finales del siglo XIX. Hacerlo ilegalmente por la noche lo hizo más.
«El accidente con torpedos Dalrymple en Tidioute saca a la luz el hecho de que la nitroglicerina u otros explosivos peligrosos se utilizan, almacenan y manipulan en secreto en lugares poco sospechosos por el público en general», informó el Titusville Morning Herald. «Una gran cantidad de este material peligroso ha sido robado últimamente de varias revistas en todo el país», agregó el periódico. «Esta especie de robo es guiñada por algunas partes, que se oponen a la patente de torpedo Roberts.»
Lectura recomendada: The Green and the Black: The Complete Story of the Shale Revolution, the Fight over Fracking, and the Future of Energy
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Información de citas-Título del Artículo: «Shooters-A» Fracking » History.»Authors: B. A. Wells and K. L. Wells. Nombre del Sitio Web: American Oil & Gas Historical Society (en inglés). URL: https://aoghs.org/technology/hydraulic-fracturing. Última actualización: 25 de septiembre de 2021. Fecha de Publicación original: 1 de septiembre de 2007.