- L’evoluzione delle tecnologie per fratturare formazioni geologiche per aumentare la produzione di petrolio e gas naturale.
- “Torpedo”del veterano della guerra civile
- Otto Cupler Torpedo Co.
- Prima fratturazione idraulica commerciale
- Tecnologia di fratturazione dello scisto
- Terremoti
- Prospettive industriali
- Col. Roberts alla battaglia di Fredericksburg
- Moonlighters shoot Wells
L’evoluzione delle tecnologie per fratturare formazioni geologiche per aumentare la produzione di petrolio e gas naturale.
Sin dalle prime scoperte petrolifere americane, la detonazione di dinamite o nitroglicerina ha contribuito ad aumentare la produzione di un pozzo. La tecnologia geologica di” fracking ” comunemente utilizzata nei giacimenti petroliferi dopo la guerra civile sarebbe stata significativamente migliorata quando la fratturazione idraulica arrivò nel 1949.
La moderna fratturazione idraulica — popolarmente conosciuta come “fracking” — può risalire alle sue radici nell’aprile del 1865, quando il tenente colonnello Edward A. L. Roberts, veterano della Guerra civile, ricevette il primo dei suoi numerosi brevetti per un “siluro esplosivo.
Nel maggio 1990, la Otto Cupler Torpedo Company della Pennsylvania “sparò” il suo ultimo pozzo petrolifero con nitroglicerina liquida mentre la società abbandonò l’uso del nitro pur continuando a perseguire una tecnologia fondamentale del giacimento petrolifero. Il presidente della società Rick Tallini ha accreditato i brevetti originali del Col. Roberts per aver portato ai moderni sistemi di fratturazione.
Nel 1862, E. A. L. Roberts fu nominato tenente colonnello dell’Esercito dell’Unione. Nel mese di dicembre ha “concepito l” idea di aprire le vene e fessure in roccia olio-cuscinetto facendo esplodere un guscio allungato o siluro in esso.”Immagini per gentile concessione Drake Well Museum, Early Days of Oil, Princeton University Press.
“La nostra attività dal giorno del colonnello Roberts ha riguardato l’abbassamento di cariche esplosive elevate nei pozzi petroliferi nell’area degli Appalachi per far saltare le fratture nella sabbia oleosa”, ha detto Tallini. La torpedo company di Roberts operò nella regione di Allegheny a Titusville, dove l’industria petrolifera statunitense iniziò nell’agosto del 1859 con il primo pozzo americano specificamente perforato per il petrolio.
“Torpedo”del veterano della guerra civile
Il veterano della guerra civile Col. Edward A. L. Roberts guidò un reggimento del New Jersey nella sanguinosa battaglia di Fredericksburg, Virginia del 1862. In mezzo al caos della battaglia, vide i risultati di colpi di artiglieria confederati esplosivi precipitare nella stretta millrace (canale) che ostruiva il campo di battaglia.
Quando E. A. L. Roberts fonda la sua azienda nel 1865, i suoi numerosi brevetti gli danno il monopolio sui siluri necessari all’industria petrolifera.
Nonostante le azioni eroiche durante la battaglia, fu incassato dall’Esercito dell’Unione nel 1863. Ma la Virginia battlefield observation gli ha dato un’idea che si sarebbe evoluta in quello che ha descritto come “tamping fluido superincumbent.”
Roberts ricevette il suo primo brevetto per un “Miglioramento nell’esplosione di siluri in pozzi artesiani” il 25 aprile 1865. La sua invenzione del campo petrolifero di fratturazione – o fracking-per migliorare un pozzo migliorerebbe enormemente la produzione di petrolio dalla giovane industria petrolifera americana. Molti altri brevetti tecnologici seguirebbero.
Il sistema di siluri Roberts avrebbe eclissato i metodi precedenti, tra cui polvere nera o lancio di bastoncini di dinamite lungo un pozzo, che spesso crollava nei pozzi e rovinava la produzione di petrolio. Purtroppo, lo stesso mese Roberts ha ottenuto il suo primo brevetto di siluro esplosivo, un fallito cercatore di ricchezze petrolifere ha assassinato il presidente Lincoln. John Wilkes Booth lasciò i giacimenti petroliferi della Pennsylvania nel giugno 1864 dopo un fallito tentativo di fratturazione in un pozzo perforato dalla sua drammatica compagnia petrolifera.
I primi “siluri” furono lanciati da un peso caduto lungo un filo di sospensione.
Roberts ricevette un altro brevetto statunitense (n.59.936) nel novembre 1866. Questo dispositivo migliorato sarebbe diventato ampiamente conosciuto come ” Roberts Torpedo.”L’avanzata tecnologia di produzione di petrolio ha utilizzato una colonna d’acqua sopra un dispositivo esplosivo downhole per rompere in modo più efficace le formazioni rocciose alle profondità di produzione di petrolio dei pozzi.
Il Titusville Morning Herald giornale ha riferito: La nostra attenzione è stata richiamata su una serie di esperimenti che sono stati fatti nei pozzi di varie località dal colonnello Roberts, con il suo siluro appena brevettato. I risultati sono stati in molti casi sorprendenti.
Il siluro, che è una cassa di ferro, contenente una quantità di polvere variabile da quindici a venti libbre, viene calato nel pozzo, fino al punto, il più vicino possibile, dove è necessario farlo esplodere. Viene quindi esploso per mezzo di un cappuccio sul siluro, collegato con la parte superiore del guscio da un filo.
Riempire il pozzo con acqua ha fornito a Roberts la sua “pigiatura fluida” per concentrare la commozione cerebrale e fratturare in modo più efficiente gli strati di olio circostanti. La tecnica ha avuto un impatto immediato-la produzione da alcuni pozzi è aumentata del 1.200% entro una settimana dal colpo-e la Roberts Petroleum Torpedo Company è fiorita.
Roberts addebitava $100 a $200 per siluro e una royalty di un quindicesimo dell’aumento del flusso di petrolio. Cercando di evitare le tasse di Roberts, alcuni petrolieri assunsero praticanti senza licenza che operavano con “moonlight” con i propri dispositivi. L’inventore era indignato.
Roberts assunse investigatori e avvocati Pinkerton per proteggere il suo brevetto – e si dice che sia stato responsabile di più contenzioso civile in difesa di un brevetto di chiunque altro nella storia degli Stati Uniti. Ha speso più di $250.000 per fermare i “torpedoists” illegali o “moonlighters.”
Si prepara a “sparare” un pozzo forato da un cavo-tool rig.
Applicata legalmente o illegalmente, nel 1868 la nitroglicerina era preferita alla polvere nera, nonostante la sua tendenza spesso fatale a detonare accidentalmente.
“Una fiamma o una scintilla non esploderebbero facilmente la Nitro-glicerina, ma il tizio che l’ha colpita con un duro colpo potrebbe anche evitare problemi tra i suoi eredi avendo fatto scrivere il suo testamento e una scatola di sigari ordinata per contenere frammenti come i suoi parenti piangenti potevano scegliere dal distretto circostante”, ha osservato John J. McLauren nel 1896 nel suo libro Sketches in Crude Oil – Alcuni incidenti e incidenti dello sviluppo del petrolio in tutte le parti del globo.
Versare la nitroglicerina era abbastanza rischioso nei campi petroliferi del tardo 19 ° secolo. Farlo per un pozzo illegale ” sparare “ha portato al termine” moonlighting.”
Roberts morì un uomo ricco il 25 marzo 1881, a Titusville. I suoi eredi vendettero la Roberts Petroleum Torpedo Company ai suoi dipendenti, che continuarono a lavorare come Independent Explosives Company. A quel punto, la rivoluzionaria tecnologia “fracking” del veterano dell’Unione della guerra civile veniva applicata dall’industria petrolifera in tutto il mondo.
A Bartlesville, nel territorio indiano americano, una folla si riunisce nel 1897 per assistere alla frattura di un pozzo di scoperta di un giacimento petrolifero. La giovane figliastra del perforatore lasciò cadere il dispositivo di detonazione “go devil” lungo la linea del filo nel foro del pozzo per innescare la nitroglicerina in attesa. L’esplosione ha causato il pozzo n. 1 di Nellie Johnstone per eruttare un geyser di “oro nero” che ha impressionato gli spettatori e ha lanciato l’industria petrolifera dell’Oklahoma (vedi First Oklahoma Oil Well).
Otto Cupler Torpedo Co.
La storica Otto Cupler Torpedo Company di Rick Tallini produceva contemporaneamente la propria nitroglicerina negli stabilimenti vicino a Titusville — fino all’esplosione dell’ultimo impianto nel 1978. L’azienda di Tallini ha continuato a utilizzare nitroglicerina liquida fino al 1990, quando l’ultimo impianto del fornitore di nitroglicerina è esploso a Moosic, in Pennsylvania.
Un secolo prima, più a est dei giacimenti petroliferi di Oil City e Titusville (e la famigerata città del boom di Pithole), il gigante giacimento di petrolio di Bradford aveva le sue società di servizi di fratturazione del pozzo. Uno notevole era la signora. Alford’s Nitro Factory
L’ultima ripresa di Tallini il 5 maggio 1990 esaurì le ultime riserve liquide di nitro della sua Otto Cupler Company. Il “go devil” dei giorni earlies era stato sostituito con downhole times, un’altra pietra miliare della tecnologia del settore (vedi Zebco Reel Oilfield History). La sua compagnia avrebbe continuato a sparare ai pozzi, ma con esplosivi e procedure più sicure e moderne.
Otto Cupler Company ha istituito un piccolo museo su Dottyville Road a Titusville, per conservare per le generazioni future alcuni notevoli manufatti e documenti dal primo “fracking” di pozzi.
In relazione alla fratturazione della formazione di petrolio, lo sviluppo della perforazione del pozzo è stata un’altra importante tecnologia di downhole. Ira McCullough di Los Angeles nel 1939 ha ricevuto brevettato un perforatore di proiettili multipli, ” in cui proiettili o elementi perforanti vengono sparati attraverso l’involucro e nella formazione.”La sua innovazione di sparare a più livelli attraverso l’involucro protettivo di un pozzo ha migliorato il flusso di olio. Scopri di più in Downhole Bazooka.
Prima fratturazione idraulica commerciale
Il 17 marzo 1949, un team di esperti di produzione di petrolio converge su un pozzo petrolifero a circa 12 miglia a est di Duncan, Oklahoma, per eseguire la prima applicazione commerciale della fratturazione idraulica. Più tardi quel giorno, il personale della Halliburton e della Stanolind company fratturò con successo un altro pozzo petrolifero vicino a Holliday, in Texas.
La prima fratturazione idraulica commerciale di un pozzo petrolifero ebbe luogo nel 1949 a circa 12 miglia a est di Duncan, Oklahoma.
Un pozzo sperimentale fratturato due anni prima a Hugoton, Kansas — sede di un massiccio giacimento di gas naturale — aveva dimostrato la possibilità di fratturazione idraulica per una maggiore produttività del pozzo di gas. Erle Halliburton (1892-1957) aveva brevettato un metodo migliorato per cementare pozzi di petrolio nel 1921, due anni dopo aver fondato la sua società di servizi di pozzi ad Ardmore, Oklahoma.
Entro il 1988, la tecnologia sarà stata applicata quasi un milione di volte. La tecnica era stata sviluppata e brevettata da Stanolind (in seguito conosciuta come Pan American Oil Company) e una licenza esclusiva rilasciata a Halliburton per eseguire il processo. Nel 1953, la licenza fu estesa a tutte le società di servizi qualificate.
Per completare un nuovo pozzo, le cariche esplosive vengono abbassate da una linea metallica per perforare l’involucro in acciaio, il cemento e la formazione di produzione. Dopo che le cariche sono state alimentate elettronicamente, la fratturazione idraulica migliora notevolmente la produzione di petrolio e gas naturale.
Secondo un portavoce di Pinnacle, una società di servizi di Halliburton:
Da quel fatidico giorno del 1949, la fratturazione idraulica ha fatto di più per aumentare le riserve recuperabili rispetto a qualsiasi altra tecnica, e Halliburton ha guidato l’industria nello sviluppo e nell’applicazione della tecnologia di fratturazione.
Il rappresentante dell’azienda ha anche osservato: “Negli oltre 60 anni successivi a quei primi trattamenti, sono stati pompati più di due milioni di trattamenti di fratturazione senza alcun caso documentato di trattamento che inquina una falda acquifera — non uno.”
Una statua di Erle Halliburton è stata dedicata nel 1993 a Duncan, Oklahoma.
Problemi relativi ai prelievi di acqua per la fratturazione idraulica in aree di bassa disponibilità, fuoriuscite durante la manipolazione dei fluidi di fratturazione e iniezione dei fluidi con inadeguata integrità meccanica sono stati tra i problemi sollevati dall’Environmental Protection Agency nel suo rapporto 2016, Hydraulic Fracturing For Oil And Gas.
Tecnologia di fratturazione dello scisto
Negli anni ‘ 80, un improvviso progresso tecnologico nella fratturazione delle formazioni di scisto ha portato gli Stati Uniti ad aumentare notevolmente la sua produzione petrolifera e soprattutto naturale che continua fino ad oggi.
Anche se il credito dovrebbe essere condiviso con gli altri, il primo “boom dello scisto” americano è iniziato con il pensiero innovativo di un produttore indipendente di Galveston, Texas, George P. Mitchell, (1919 – 2013). La tecnologia è iniziata con lo sterzo di un pozzo orizzontalmente nella produzione di formazioni geologiche.
Nel 1980, Mitchell Energy & Development Corp. ha iniziato a sperimentare la fratturazione idraulica in pozzi orizzontali nello scisto Barnett vicino a Fort Worth. La società è stata una delle poche che ha iniziato a trovare modi per estrarre grandi quantità di gas naturale dalle formazioni di scisto. Altri hanno seguito come geologi riconosciuto il potenziale di scisti ricchi di gas naturale in Arkansas e Pennsylvania — e scisti petroliferi North Dakota.
Il boom dello scisto moderno americano iniziò negli anni ‘ 80 quando il produttore indipendente George Mitchell sperimentò modi per produrre economicamente gas naturale dallo scisto Barnett in Texas. Maggio 2011 mappa courtesy Energy Information Administration.
Nello storico bacino di Williston del North Dakota, che produce petrolio dal 1951, miliardi di barili di nuova produzione provenivano dallo scisto Bakken. Per saperne di più in Primo North Dakota pozzo petrolifero.
Terremoti
Il più grande terremoto in Oklahoma noto per essere indotto dalla fratturazione idraulica è arrivato nel 2019, secondo lo United States Geological Survey, aggiungendo che la maggior parte dei terremoti dello stato dal 2009 sono il risultato di acque reflue iniettate, non di fluidi fratturanti.
“Lo smaltimento delle acque reflue è un processo separato in cui i rifiuti fluidi provenienti dalla produzione di petrolio e gas vengono iniettati in profondità sotto le falde acquifere o nelle falde acquifere”, ha spiegato USGS. “In Oklahoma oltre il 90 per cento delle acque reflue che viene iniettato è un sottoprodotto del processo di estrazione del petrolio e non sprecare fluido frack.”
Nel bacino permiano del Texas occidentale, un importante luogo di produzione statunitense da campi di scisto, la Texas Railroad Commission (RRC) nel settembre 2021 ha riportato sei terremoti da febbraio 2020 registrati almeno una magnitudo 3.5 sulla scala Richter. Il RRC ha identificato lo smaltimento delle grandi quantità di acqua utilizzata per rompere le formazioni rocciose come un probabile contributo all’attività sismica.
La commissione “ha chiesto ai perforatori di ridurre la quantità di acque reflue che stanno pompando sottoterra”, secondo World Oil. “È una mossa abbastanza insolita da parte del regolatore, che non è stato attivo come la sua controparte in Oklahoma nel tentativo di prevenire i terremoti legati al fracking.”
Prospettive industriali
I gruppi commerciali dell’industria petrolifera hanno creato siti web per educare un pubblico scettico sulle tecnologie di fratturazione. Secondo uno, ” Non c’è carenza di domande sulla produzione di energia domestica-quali tecnologie vengono utilizzate? Cosa significa per il nostro ambiente? Come crea posti di lavoro? Che cos’è la fratturazione idraulica, comunque?”
La fratturazione idraulica è stata utilizzata per aumentare la produzione su milioni di pozzi di petrolio e gas naturale dal 1949.
Energy in Depth-offre collegamenti alla ricerca del settore e ha a lungo sostenuto: “Mentre il primo lavoro di fratturazione commerciale è stato condotto negli 1940, la tecnica è stata applicata alla stragrande maggioranza degli Stati Uniti. pozzi di petrolio e gas naturale per migliorare le prestazioni dei pozzi, ridurre al minimo la perforazione e recuperare risorse altrimenti inaccessibili.”
Il sito Web, un progetto dell’Independent Petroleum Association of America (IPAA), riferisce che circa il 90% dei pozzi operativi negli Stati Uniti è stato fratturato — “e il processo continua ad essere applicato per aumentare la produzione in formazioni non convenzionali — come sabbie a gas stretto e depositi di scisto.”
Per un’altra prospettiva sugli esplosivi a valle per aumentare la produzione, vedi Progetto Gasbuggy tests Nuclear “Fracking.”
Col. Roberts alla battaglia di Fredericksburg
Alcuni storici della guerra civile potrebbero sapere del colonnello Edward A. L. Roberts che guidava una delle tante sfortunate cariche dell’Unione sulle alture di Marye. Di seguito sono riportate le ricerche della American Oil & Gas Historical Society che documentano dettagli poco noti dai suoi registri di servizio presso i National Archives, Washington,D. C.
L’inventore di siluri per pozzi petroliferi “shooting” o “fracking” Col. Edward A. L. Roberts (1829-1881) fu sepolto nel Woodlawn Cemetery a Titusville, Pennsylvania. Una semplice lapide include solo il suo nome e il grado militare che ha ricoperto nella battaglia di Fredericksburg 19 anni prima.
“Siamo entrati in azione sotto un fuoco più irritante e mortale di colpo e shell,” ha riferito il colonnello Edward Roberts. Una litografia del 1888 raffigura l’esercito del Potomac che attraversa il Rappahannock nella battaglia di Fredericksburg nel dicembre 1862. Immagine per gentile concessione Biblioteca di Congess.
Per quattro mesi durante la guerra civile, l’uomo che un giorno avrebbe rivoluzionato la tecnologia di produzione di petrolio e gas naturale servì come Tenente colonnello con il 28th New Jersey Volunteer Infantry Regiment. Combatté a Fredericksburg nel dicembre 1862, in attesa dei risultati della sua corte marziale, che si era riunita poche settimane prima.
Mentre la corte militare deliberò le specifiche di “intossicazione su dress parade”, il reggimento di Roberts marciò nei campi insanguinati e nella città di Fredericksburg, in Virginia. A dicembre 13, il 28 New Jersey è stato il centro di Gen. Il primo assalto condannato di Ambrose Burnside alle altezze ferocemente difese di Marye. Altri quattordici assalti falliti sarebbero seguiti.
Col. Edward A. L. Roberts è sepolto a Titusville, Pennsylvania — dove l’industria petrolifera statunitense ha iniziato nel 1859.
Il 28 ° caricato in cannoni accuratamente posizionati. Il colonnello confederato Edward Porter Alexander aveva dichiarato: “Un pollo non poteva vivere su quel campo quando lo aprivamo.”
Alexander aveva ragione. Nessun soldato dell’Unione avrebbe raggiunto le vette di Marye quel freddo giorno di dicembre. Attraversando un canale e terreno aperto, brigata dopo brigata non poteva sloggiare i confederati dalle loro difese dietro una strada sommersa e un muro di pietra. Le vittime dell’Unione hanno superato i 12.000.
Quando il suo comandante fu colpito in faccia durante la carica del 28, Roberts assunse il comando. Nel suo rapporto dopo l “azione, Roberts ha scritto,” Siamo entrati in azione sotto un fuoco più irritante e mortale di colpo e shell, e ha continuato in azione fino a quando quasi buio. Ufficiali e uomini si sono comportati bene.”
Un mese dopo, il verdetto della corte marziale di Roberts fu pubblicato sotto l’Ordine generale n. 2. Nonostante le sue azioni eroiche durante la battaglia, tra le più sanguinose della guerra civile, fu giudicato colpevole e ordinato di essere incarcerato, a partire dal 12 gennaio 1863. Prima del verdetto della corte, Roberts aveva tentato di dimettersi, ma questo è stato stranamente caratterizzato come “gara dimissioni di fronte al nemico.”Il servizio di Roberts come ufficiale sindacale era finito nel 1863. Tuttavia, presto avrebbe fatto la storia nei giacimenti petroliferi della Pennsylvania.
Moonlighters shoot Wells
Andrew Dalrymple segretamente girato il suo ultimo pozzo il 5 febbraio 1873, quando lui e sua moglie sono stati uccisi in un’esplosione di nitroglicerina a Dennis Run, Pennsylvania. Egli avrebbe stato “moonlighting” — illegale pozzo di petrolio di ripresa-nel campo petrolifero Tidioute.
Un pennarello storico della Pennsylvania nota la dimostrazione del 1865 dell’invenzione Union Col. E. A. L. Roberts.
La nitroglicerina era un mezzo potente ma pericoloso per fratturare le formazioni rocciose produttrici di petrolio. La tecnologia era stata brevettata, il suo utilizzo rigorosamente protetto. Versare nitroglicerina era abbastanza rischioso alla fine del 19 ° secolo. Farlo illegalmente di notte lo ha reso più così.
“L’incidente del siluro Dalrymple a Tidioute porta alla luce il fatto che la nitroglicerina, o altri esplosivi pericolosi, sono usati, immagazzinati e manipolati segretamente in luoghi poco sospettati dal grande pubblico”, ha riferito il Titusville Morning Herald. “Una grande quantità di questo materiale pericoloso è stata recentemente rubata dalle varie riviste in tutto il paese”, ha aggiunto il giornale. “Questa specie di furto è ammiccata da alcune parti, che si oppongono al brevetto Roberts torpedo.”
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Citation Information-Titolo dell’articolo: “Shooters-A” Fracking ” Storia.”Autori: B. A. Wells e K. L. Wells. Nome del sito web: American Oil & Gas Historical Society. URL: https://aoghs.org/technology/hydraulic-fracturing. Ultimo aggiornamento: 25 settembre 2021. Data di pubblicazione originale: 1 settembre 2007.