Kaya petrolü-gazı ve sıkı petrol-gaz terimleri kamuoyunda çoğunlukla birbirinin yerine kullanılsa da, kayaç oluşumları aslında düşük geçirgenliğe sahip sıkı formasyonların sadece bir alt kümesini oluşturur. Bu sıkı formasyonlar, şistler dışında kumtaşları ve karbonatları da içerir. ABD’de petrol ve doğal gaz endüstrisi genellikle kaya petrolü üretimi yerine sıkı petrol üretimi ifadesini kullanır; çünkü bu ifade, herhangi bir kuyuda petrol üreten jeolojik formasyonları daha kapsayıcı ve doğru bir şekilde tanımlar. EIA (Enerji Bilgi İdaresi) bu yaklaşımı benimsemiş ve yalnızca şist oluşumlarından değil, tüm sıkı formasyonlardan elde edilen üretimi içerecek şekilde sıkı petrol üretimi ve kaynak tahminleri geliştirmiştir.
Kaya petrolü ve gazı, şist kayaçlarından piroliz, hidrojenleme veya termal çözünme yoluyla üretilen konvansiyonel olmayan yakıtlardır. Bu işlemler, kayaç içindeki organik maddeyi (kerogen) sentetik petrol ve gaz haline dönüştürür. Elde edilen petrol, doğrudan yakıt olarak kullanılabilir ya da hidrojen eklenerek ve kükürt ile azot gibi safsızlıklar giderilerek rafineri standartlarına uygun hale getirilebilir. Rafine ürünler, ham petrolden elde edilen ürünlerle aynı amaçlarla kullanılabilir.
Konvansiyonel doğal gaz rezervleri, gazın organik zengin kayaçtan yukarı doğru hareket ederek geçirimsiz bir kaya tabakası altında hapsolmasıyla oluşur. Üreticiler, gazın bulunduğu bölgeye dikey kuyular açarak bu gaza ulaşabilir ve yüzeye çıkmasını sağlayabilir.
Buna karşılık, kaya gazı kaynakları nispeten geçirimsiz kaynak kayaçları içinde yer alır, yani gaz bu kayaçtan ayrılarak bir rezervuar içinde birikmez ve bu nedenle sondajcılar tarafından kolayca erişilemez. Bu gaz ve petrol, dikey ve yatay sondaj tekniklerinin yanı sıra, kayada çatlaklar açmak için kullanılan hidrolik kırma yöntemleri ile erişilebilir hale gelir. Karada yapılan hidrolik kırma süreci oldukça hızlıdır; saha geliştirmeden üretime geçiş genellikle birkaç ay sürer. Bu durum üreticilere esneklik sağlar; üretimi konvansiyonel yöntemlere kıyasla daha hızlı artırabilirler. Böylece petrol ve gaz fiyatlarına daha hızlı tepki verebilirler.
Ancak üretimin devam ettirilebilmesi için özellikle kaya petrolü ve gazında yüksek üretim düşüş oranları nedeniyle sürekli sermaye gereklidir. Bu durum, borç servisi ile üretimin sürdürülebilirliği arasında klasik nakit akışı rekabetine yol açar.
Kaya petrolü ve gazı üretiminde başlıca aşamalar şu şekildedir:
İlk inşaat, ulaşım yolları ve kuyu platformlarının geliştirilmesini içerir ve yaklaşık dört hafta sürer.
Dikey sondaj, her dikey kuyu için iki haftaya kadar sürebilir; her kuyu platformunda birden fazla dikey kuyu olabilir.
Yatay sondaj, sahaya daha büyük bir yatay sondaj kulesinin getirilmesi ve kurulmasını içerir; ardından sondaj işlemi yapılır ve kuyuya çimento kaplama yerleştirilir. Bu aşama her kuyu için altı haftaya kadar sürebilir.
Hidrolik kırma, sondaj kulesinin kaldırılması, kırma sıvılarının ve kumun sahaya taşınması, ardından bu karışımın kuyuya pompalanması işlemlerini kapsar. Bu süreç her kuyu için dokuz haftaya kadar sürebilir.
Akış geri kazanım işlemi, kırma sonrası sıvıların tanklara veya çukurlara transfer edilmesi, ardından kamyon veya boru hattı ile bertaraf tesislerine taşınmasıyla gerçekleştirilir. Bu süreç her kuyu için 14 haftaya kadar sürebilir.
Kuyu temizliği ve test, kuyu alevlemesi ve izleme işlemlerini içerir, üretim öncesi hazırlık yapılır ve her kuyu için yaklaşık dört hafta sürer.
Kuyu üretimi, birden fazla kuyu platformuna hizmet veren merkezi bir sıkıştırma tesisine boru hatlarının kurulmasını gerektirir. Üretim, ilk birkaç ayda hızla azalır, ancak daha düşük seviyelerde yıllarca devam edebilir.
Kuyu kapatma ise işletmenin sonunda kuyunun devre dışı bırakılması ve yüzey tıkacı ile kapatılması sürecidir.
