Poreus gesteente dat olie en aardgas bevat, is zo diep in de aarde begraven dat schaliebedrijven vertrouwen op complexe modellen van de ondergrondse omgeving om de terugwinning van fossiele brandstoffen te schatten. Deze simulaties zijn notoir complex, vereisen zeer bekwame operators om ze uit te voeren. Deze factoren beïnvloeden indirect de kosten van de productie van schalieolie en uiteindelijk, hoeveel consumenten betalen voor hun brandstof.

Onderzoekers van de Texas A&M University hebben een analytische procedure ontwikkeld die in spreadsheets kan worden gebruikt om de hoeveelheid olie en gas te voorspellen die kan worden gewonnen uit nieuw geboorde putten. Door het patroon van olie- en gasstroom van oudere putten in hetzelfde boorveld te modelleren, de onderzoekers zeiden dat ze nu nauwkeurig de snelheid van de olie- en gasstroom voor nieuwere putten kunnen voorspellen, een raamwerk dat sneller en gemakkelijker te gebruiken is dan ingewikkelde reservoirsimulaties.

"In de olie- en gasindustrie professionals gebruiken geavanceerde reservoirsimulators om een ​​idee te krijgen hoeveel koolwaterstoffen kunnen worden teruggewonnen uit de lagen onder het aardoppervlak. Deze simulaties zijn zeer nuttig, maar extreem tijdrovend en rekenintensief, " zei dr. Ruud Weijermars, professor in de Harold Vance Department of Petroleum Engineering. "We kunnen nu hetzelfde soort voorspellingen doen als deze simulaties in een spreadsheetomgeving, wat veel sneller is, bespaart veel tijd en kosten voor schalie-exploitanten, zonder verlies van nauwkeurigheid."

De onderzoekers beschreven hun bevindingen in het maartnummer van het tijdschrift energieën .

Schaliegesteenten die olie en gas bevatten, zijn gepropt in lagen die tussen 3, 000 en 14, 000 voet onder de grond. Om toegang te krijgen tot deze fossiele brandstoffen, gaten worden eerst verticaal in de grond geboord met behulp van krachtige boren om de leisteenlagen te bereiken. De boor beweegt dan horizontaal naar binnen, parallel aan de schalieafzettingen. Wanneer de rotsen die het horizontale boorgat omringen, worden gedwongen te barsten door hydraulisch breken, ze beginnen waardevolle olie- en aardgasmoleculen af ​​te geven, die vervolgens het boorgat in rennen en opstijgen naar opslagtanks aan de oppervlakte.

Voordat het boren begint, er wordt meestal een 3D-model van het reservoir gemaakt om te voorspellen hoeveel olie uit de putten kan worden gewonnen. Deze modellen houden rekening met de doorlaatbaarheid van gesteenten, ondergrondse geografie en seismische kenmerken, onder andere parameters. Met deze ingangen op hun plaats, het model betegelt het reservoir virtueel in kleine blokjes, of cellen, en simuleert vervolgens de oliestroom door deze afzonderlijke blokken op basis van het drukverschil op de verschillende vlakken van het blok.

"Deze simulaties kunnen van uren tot dagen tot weken duren, afhankelijk van het aantal blokken binnen een raster, "zei Weijermars. "Dus, als het reservoirmodel een miljard cellen heeft, je zou moeten berekenen hoe deze miljard cellen zich gedragen en op elkaar inwerken om te weten wat de resulterende oliestroom zal zijn."

Om deze ingewikkelde wiskundige berekeningen te omzeilen, Weijermars en zijn team richtten hun aandacht op de oliestroom binnen een enkele cel in een bestaande put. Eerst, ze berekenden de oliestroom van de plaats van de breuk naar de enkele cel met behulp van op fysica gebaseerde vergelijkingen. Door aan te nemen dat alle stroomcellen in een put identiek zijn, ze waren in staat om gedurende een periode van enkele maanden de oliestroomsnelheid op te schalen en te verkrijgen met behulp van een analytische procedure die dalingscurve-analyse wordt genoemd.

De onderzoekers vergeleken vervolgens de voorspellingen van hun methode met die van de simulaties en ontdekten dat de twee goed overeenkwamen. Echter, in tegenstelling tot complexe simulaties, de onderzoekers zeiden dat hun op spreadsheets gebaseerde analyse veel sneller was.

Nadat de onderzoekers de stroomsnelheid van een bestaande put hadden gemodelleerd, ze konden het gedrag van nieuwe putten voorspellen en verbeteren door een bepaald aspect van de stroomcellen aan te passen, zoals de hoogte, lengte of afstand van hydraulische breuken en tussen putten. Verder, ze merkten op dat dit type analyse kan worden gedaan voordat de nieuwe putten worden geboord, zodat de olie- en gaswinning uit de leaseregio kan worden gemaximaliseerd.

De onderzoekers zeiden ook dat, in tegenstelling tot reservoirsimulaties waarvoor hoogopgeleide professionals nodig zijn om ze uit te voeren, hun spreadsheets kunnen worden gebruikt door technici met zeer weinig training.

"Schalie-exploitanten moeten enorm in de kosten snijden vanwege de lage wereldwijde prijzen van ruwe olie. ze moeten ook de prestaties van de nieuwe putten die ze willen boren voorspellen en verbeteren, " zei Weijermars. "We hebben onze op spreadsheets gebaseerde stroomcelanalyse getest met geavanceerde reservoirsimulatoren in een reeks onderzoeken, en het stroomcelmodel doet geweldig werk. Dit is goed nieuws voor schalie-exploitanten:onze techniek helpt hen kosten te besparen en is ook veel sneller."