| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Hydraulisk frakturering udført ved vandret boreteknik - Design og anlæg

6. Vurdering af effekten af hydraulisk frakturering

Vurderingen af effekten opnået ved at udføre hydraulisk frakturering langs 2 vandrette dræn kan baseres dels på de gennemførte Dual-phase tests på hhv. referencedrænet (afkortet) og de 2 frakturerede dræn, dels på de gennemførte modelberegninger.

6.1 Hydraulisk ydelse og påvirkningsområde

Ved de tre Dual-phase tests blev følgende nøgleparametre registreret, jf. tabel 6.1.

Tabel 6.1
Sammenfatning af ydelser samt vakuum ved gennemførte Dual-phase tests.

Den hydrauliske kapacitet af referencedrænet er ca. 1,2 – 2,5 gange større end for de to frakturerede dræn, mens luftflowet er mindst 4-5 gange mindre. Den anførte forskel i luftflowet, og dermed også i det påtrykte vakuum, skyldes forskellige indstillinger af den luftskrue, der var monteret på selve test-setup´et for Dual-phase test afviklingen. Det er derfor vigtigt at bemærke, at det registrerede luftflow helt overvejende er et udtryk for falsk luft tilledt via luftskruen, og således ikke er luft, der er transporteret igennem morænen og hen til de vandrette dræn som det er tilfældet ved et klassisk vakuumventilationsdræn.

Effekten af de anførte forskellige driftsbetingelse for Dual phase tests afviklingen medfører, at den totale hydrauliske afsænkning i referencedrænet (8 mVS) er ca. 25-30% højere end i de 2 frakturerede dræn (5-6 mVS). Udfra en simpel hydraulisk betragtning ville denne forskel i afsænkning medføre en tilsvarende større ydelse. Korrigeres ydelsen på referencedrænet herfor, vil ydelsen mere være på niveau med, hvad der registreres i dræn A-A.

Sammenfattende vurderes det dog, at fraktureringen langs dræn A-A og B-B ikke har medført nogen forøgelse af den hydrauliske kapacitet.

Det andet væsentlige aspekt er ændringerne i det hydrauliske trykniveau omkring de to typer dræn. Ved referencedrænet vurderes der at være en meget begrænset sænkning på mindre end 1 cm til 10 cm, i en horisontal afstand af ca. 1-2 m fra drænet. Disse sænkninger vurderes forventelige i en lavpermeabel moræneler. For de frakturerede dræn er der generelt observeret sænkninger af samme størrelse, men her i en horisontal afstand af op til 3-4 m regnet fra drænet – svarende til den afstand inden for hvilken der er inducerede sprækker ud for disse dræn. De kortlagte enkelte sprækkers påvirkning af trykniveauet er således sandsynliggjort, men kan ikke endeligt dokumenteres, da der ikke er filtre i større afstand fra og i samme dybde som referencedrænet.

Der er observeret en afsænkning af trykniveauet på 1-2 m i de filtre, der direkte skærer de skabte sprækker. Herved er der etableret en opadrettet gradient i forhold til trykniveauet i det primære magasin, jf. figur 4.20.

Sammenfattende vurderes det endvidere udfra de kortvarige Dual-phase tests, at påvirkningsområdet i horisontal retning for de to typer dræn er ca. 2 m hhv. ca. 6-8 m, svarende til hhv. ca. 1 m og 3-4 m, på hver side af de installerede vandrette dræn.

Afkortningen af referencedrænet har overordnet set haft en positiv effekt, selv om der forsat vurderes at være en forskel i de hydrauliske forhold langs det afkortede referencedræn og de frakturerede dræn – en forskel som ikke umiddelbart kan henføres til de beskrevne geologiske forhold.

6.2 Erfaringer med det gennemførte Teknologiudviklingsprojekt

I dette afsnit er der gennemført en sammenfatning af de væsentligste erfaringer indhentet i forbindelse med gennemførelse af anlægsfasen samt de hydrauliske test. Afslutningsvist drøftes de anlægsøkonomiske forhold, og i den forbindelse om hydraulisk fraktureringsteknik fra vandrette boringer skønnes af være cost-effektiv under danske forhold.

6.2.1 Anlægsfasen

Figur 6.1
Forventede og faktisk registrerede injektionstryk som funktion af fraktureringstiden.

Som det fremgår af figur 6.1, er der påvist markant forskel mellem de forventede og faktisk registrerede forløb. Årsagen hertil er dels, at anvendte pumpetype (trykluftdrevet spiralpumpe) ikke var velegnet til at pumpe den højviskose suspension, dels at der opstod nogen tilklogning af den 90 m lange fødeslange. Disse forhold medførte, at der i hele injektionsperioden (20-30 min.) reelt skulle injiceres ved 6-8 bar for at overvinde formationsmodstanden samt modstanden i selve indpumpningssystemet.

På fremtidige projekter anbefales det at anvende en hydraulisk drevet pumpe (olietryk) af typen monopumpe, som også var planlagt i aktuelle projektsammenhæng. Ligeledes bør længden af den anvendte fødeslange være så kort som mulig, for herved at minimere risiko for tilklogning mest muligt. I aktuelle projektsammenhæng var det af fysiske årsager dog ikke muligt at arbejde med kortere fødeslanger, jf. bilag A.

Supplerende kan det bemærkes, at det kræver et stort forarbejde samt meget lange arbejdsdage at gennemføre hydraulisk frakturering ved vandret boreteknik. På efterfølgende fraktureringsprojekter, med samme komplexitiet og omfang, som det her gennemførte, vurderes der derfor fortsat at være behov for at tilknytte ekspertbistand fra eksempelvis USA, for at optimere muligheden for succesfuld gennemførelse.

Ligeledes bør det tilstræbes at gennemføre denne type projekter i perioder, hvor temperaturen ikke kommer under ca. 10ºC, og hvor lufttemperaturens døgnvariation ikke bliver for store. Er disse forhold ikke opfyldt, bliver dosering af optimal breaker-enzym mængde meget vanskelig, med heraf forøget risiko for tilklogning af injektionssystemet.

6.2.2 Opnåede hydrauliske effekt

Baseret på udførte Dual-phase tests samt modellering er det søgt sandsynliggjort, om der opnås et 3-4 gange større påvirkningsområde ved de hydraulisk frakturerede dræn i forhold til påvirkningsområdet ved traditionelt etablerede dræn i moræneler. Det begrænsede antal af moniteringsfiltre og de forventede minimale sænkninger i større afstand fra referencedrænet (2-10 m fra og i samme dybde som drænet), vanskeliggør dog en entydig verifikation af effekten.

Der er også en række forhold, der vanskeliggør en direkte verifikation af modelberegningerne. Dog kan det konkluderes, at den forventede merydelse ved frakturering som modelleringen indikerede – ikke kan registreres i felten.

For at afværge inden for et givent forureningsområde kan det således ikke med sikkerhed ud fra de foreliggende resultater afgøres, om der skal etableres væsentligt færre hydraulisk frakturerede dræn end almindelige dræn for at opnå den ønskede hydrauliske effekt. I det konkrete projekt skønnedes 2 frakturerede dræn at ville have samme hydrauliske effekt som 3-5 almindelige vandrette dræn, og dette har ikke kunnet eftervises.

På grund af den korte varighed af de gennemførte Dual-phase tests (2-7 dage) vurderes de hidtil observerede sænkninger og ydelser sandsynligvis ikke at være fuldt repræsentative for den effekt, som reelt vil kunne opnås over en længere periode. Som bedste bud på, hvordan afsænkningen udbredes omkring drænene ved forsøgene i forhold til "hot-spot" området, er 0,25 m kurverne sammenfattet på figur 6.2. "Hot-spot" området er stort set omfattet af afsænkningen.

Den endelige effekt vil dog først kunne verificeres på baggrund af fremtidige registreringer af ydelser og trykniveauer i morænen i forbindelse med kontinuerlig drift af de hydraulisk frakturerede dræn.

Figur 6.2
Forureningsudbredelsen ("hot-spot") og skønnet udbredelse af området med 0,25 m afsænkning i matrixen i selve drændybden.

6.2.3 Anlægsøkonomi

Anlægsudgiften forbundet med komplet installation af 2 vandrette ø110 mm dræn af 35 lbm i fraktureret henholdsvis et vandret dræn (referencedrænet) med samme opbygning i ufraktureret moræneler har beløbet sig til hhv. ca. kr. 7.100 og ca. kr. 3.400 pr. lbm dræn. (prisniveau år 2000, excl. moms). Således kan det udledes, at det har været mere end dobbelt så dyrt at installere dræn i fraktureret fremfor i ufraktureret moræneler. I de præsenterede lbm-priser er indregnet alle udgifter til entreprenør, amerikansk konsulent samt udgifter forbundet med indledende geologiske og geotekniske undersøgelser (sigtekornsanalyse, OCR-værdi bestemmelse m.v.). Derimod er udgifterne forbundet med den gennemførte sprækkeidentifikation, hydrauliske test, supplerende geologiske undersøgelser (sonderinger, incl. Georadarsondering), etablering af nye moniteringsboringer samt udgifter til rådgiverydelser ikke indeholdt.

Sammenholdes de ovenfor anførte enhedspriser med vurderingen om, at der med 2 dræn etableret i fraktureret moræneler, vil kunne opnås samme hydrauliske effekt, som ved etablering af 3-5 dræn i ufraktureret moræneler, kan det i den aktuelle sag konkluderes at anlægsudgiften forbundet med gennnemførelse af hver af disse drænløsninger vil beløbe sig til hhv. kr. 497.000,( 2 dræn af 35 lbm) mod kr. 238.- 595.000 ( 3-5 dræn af 35 lbm). Priserne er anført excl. moms og prisnievauet for de 2 drænløsninger vurderes på det foreliggende grundlag sammenlignelige.

Dog vurderes den anførte lbm-pris for komplet etablering af et fraktureret dræn ikke at være repræsentativ under aktuelle danske forhold, men snarere at være et udtryk for entreprenørens faktiske kostpris forbundet med arbejdets gennemførelse.

Set i lyset af ovenstående samt ud fra det faktum, at hydraulisk frakturering ved vandret boreteknik stadig er på forsøgsstadiet i Danmark og hermed kræver store udgifter til såvel rådgivnings- som entreprenørydelser, vurderes en realistisk lbm-pris på kr. 10.000-15.000 at skulle påregnes i forbindelse med udarbejdelse af budgetoverslag for kommende projekter af denne type.

I takt med at fraktureringsteknikken afprøves på andre danske lokaliteter, vurderes disse projekter at kunne udføres på normal kommerciel basis, hvorved den faktiske forskel i lbm-pris for etablering af dræn i ufraktureret hhv. fraktureret moræneler vil mindskes betydeligt.

Enhedsprisen vil naturligvis også være afhængig af den aktuelle opgaves omfang, herunder væsentligst hvor mange sprækker, der ønskes etableret langs hvert dræn, i hvilken dybde der ønskes fraktureret og ikke mindst hvor mange frakturerede dræn, der skal etableres.

Sammenholdes den forventede enhedspris med den forventede øgede hydrauliske effekt af frakturerede dræn i forhold til almindelige dræn, kan frakturerings-teknikken muligvis blive en økonomisk attraktiv metode i forbindelse med gennemførelse af fremtidige afværgedræn.