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Fracfluid

Fracfluide sind Fluide (Flüssigkeiten, Gase), die in das Bohrloch eingebracht werden und mit hohem Druck in der gasführenden Zielformation künstliche Risse zu erzeugen.

Mit Hilfe bestimmter, konditionierter Fracfluide werden verschiedene Stützmittel (Proppant) in die durch das Fracking geschaffenen Wegsamkeiten eingebracht, um diese möglichst lange zu stabilisieren und die Gasdurchgängigkeit zu garantieren. Es wird zwischen schaum- und gelbasierten sowie sogenannten Slickwater-Fluiden unterschieden. Der Hauptbestandteil der hochviskosen, gelbasierten Fracfluide ist meist ein mit Additiven  vergeltes Wasser, dem zusätzlich vor allem vergüteter Sand und Keramikkügelchen (Proppants) zugegeben werden. Gelbasierte Fracfluide kommen vor allem in klastischen Gesteinen wie Sandsteinen (konventionelle Lagerstätten) zum Einsatz.

Demgegenüber werden in Tonsteinen (unkonventionelle Lagerstätten) vor allem sogenannte extrem niedrigviskose Slickwater-Fluide eingesetzt, die durch Zugabe von Reibungsminderern extrem fließfähig gemacht werden. Slickwater-Fluide bestehen zu 98–99 % aus Wasser sowie 1–1,9 % Stützmitteln und weniger als 1% Additiven.

Die Zusammensetzung der Additive wird normalerweise von den Bohr- und Servicefirmen zwar gegenüber den Aufsichtsbehörden benannt, aber gegenüber der Öffentlichkeit geheimgehalten. In Deutschland sind im Rahmen des Genehmigungsverfahrens der Bohrungen die einzelnen Additive nach den Vorgaben des Wasserrechtes zuzulassen.

Beispiele für mögliche

Additive und den Zweck ihres Einsatzes

sind:

Additiv engl. Bezeichnung Realisierungen Zweck
Stützmittel Proppant Quarzsand, gesinterter Bauxit, Keramikkügelchen, z. B. mit Epoxid- oder Phenolharz beschichtet Offenhaltung und Stabilisierung der beim Fracking erzeugten Risse
Gele, Verdicker Geling Agent Guarkernmehl, Cellulose-Polymere, wie z. B. MC und Kohlenhydratderivate Erhöhung der Viskosität des Fracfluids zum besseren Stützmitteltransport
Schaumbildner Foam CO2 oder N2 sowie Schäumer: tertiäre Alkylaminethoxylate, Kokos-Betaine oder alfa-Olefinsulfonate Transport und Ablagerung des Stützmittels
Ablagerungshemmer Scale Inhibitor Ammoniumchlorid, Polyacrylate und Phosphonate Verhinderung der Ablagerung und Auflösung schwerlöslicher mineralischer Ablagerungen in der Bohrung
Korrosionsschutzmittel Corrosion Inhibitor Methanol, Isopropanol, Ammoniumsalze, Sulfite, (z. B. Aminbisulfit) Schutz der Anlagen, Ausrüstung und des Bohrstranges
Kettenbrecher Breaker Natriumbromat, Ammonium- und Natriumperoxodisulfat, Enzyme Verringerung der Viskosität gelbasierter Fracfluide zur besseren Rückholung der Fluide (Zerstörung der Gelstruktur)
Biozide Biocide Terpene, Glutaraldehyd, Isothiazolinone wie Chlormethylisothiazolinon Verhinderung von Bakterienwachstum und Biofilmen, Verhinderung von Schwefelwasserstoff-Bildung (Desulfurikation)
Fluid-Loss-Additive Fluid Loss Additives Spülungszusätze mit thixotropen Eigenschaften Verringerung des Ausflusses des Fracfluids in das umliegende Gestein
Reibungsminderer Friction Reducer Latexpolymere, Polyacrylamid, hydrogenisierte leichte Erdöldestillate Verringerung der Reibung innerhalb der Fluide
pH-Puffer pH Control Essigsäure, Fumarsäure, Kaliumcarbonat, Borax, Natriumacetat, Natron, Natriumcarbonat, Natriumhydroxid Puffer zur Einstellung des pH-Werts
Tonstabilisatoren Clay Stabilizer Kaliumsalze, z. B. Kaliumchlorid, Ammoniumsalze Verhinderung und Verminderung der Quellung von Tonmineralen
Tenside (Netzmittel) Surfactants ethoxylierte Alkylalkohole, Nonylphenolethoxylate Verminderung der Oberflächenspannung der Fluide zur Verbesserung der Benetzbarkeit
Säuren Acids Salzsäure Reinigung der perforierten Abschnitte des Bohrstranges von Zement und Bohrspülung
Schwefelwasserstofffänger H2S Scavenger aromatische Aldehyde Entfernung von Schwefelwasserstoff (Korrosionsschutz)
Quervernetzer Crosslinker Triethanolamin, Natriumtetraborat, Zitrusterpene, Zirkondichloridoxid, Borate, organische Zirkoniumkomplexe Vernetzung der Gelbildner, Erhöhung der Viskosität
Lösungsmittel Solvents Ethylenglycolmonobutylether, Propanol  
Temperaturstabilisator Temperature Stabilizer Natriumthiosulfat Verhinderung der Zersetzung der Gele in großen Bohrtiefen
Eisenchelatoren Iron Control Zitronensäure, Ethylendiamintetraacetat Verhinderung der Ausfällung von eisenhaltigen Mineralen in der Zielformation

Die Zusammensetzung der Fracfluide wird mit Hilfe von Entscheidungsmatrizen und/oder Computerprogrammen für jede Bohrung separat festgelegt und hängt von den mineralogisch-geologischen Eigenschaften des Zielhorizontes und den in der Lagerstätte vorherrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen ab.

Clean Fracking

bezeichnet demgegenüber eine neue Methode des Frackings, in dem nur Wasser, Bauxit-Sand und Stärke verwendet werden sollen. 

Weblink

https://de.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_Fracturing