Молодіжна екологічна організація «Вартові Землі» активно виступає за заборону технологій гідророзриву пласта у видобутку нафти та газу в штаті Колорадо. Апеляційний суд штату погодився розглянути справу про те, щоб відмовитись від такого способу. сайт розповідає, що таке гідророзрив пласта, чи шкодить він екології і як ситуація з цією технологією в Росії.

Світу потрібно дедалі більше нафти. Зручні родовища та свердловини не нескінченні, тому нафтовики вигадують все більше способів, щоб викачувати «чорне золото» з більш незручних родовищ або зі свердловин, які з якихось причин дають мало корисних копалин. Не всі подібні методи схвалюють екологи.

Що таке гідророзрив пласта

Один із таких способів нафтовидобутку - гідравлічний розривпласта (ГРП). Він використовується в тому випадку, якщо нафту погано проходить по підземних порах або тріщин. Ті або «забилися», або були дрібними. У ході ГРП в нафтову або газову свердловину закачують звані рідини розриву, переважно воду або гель. В результаті такого гідравлічного впливу тиск усередині нафтоносного пласта підвищується, тріщини та пори розширюються, і, як правило, газ або нафта краще проходять до місця, звідки їх викачують на поверхню. Після ГРП тріщини, що утворилися або розширилися, і пори підтримують у відкритому стані за допомогою гранулообразного матеріалу під назвою проппант або кислоти, яка роз'їдає стінки пор і тріщин. Проппант зазвичай виготовляють із синтетичних керамічних матеріалів.

Проппант

Bill Cunningham, USGS/Wikimedia Commons

Цей метод має й побічні ефекти: разом з нафтою або газом у свердловину легше надходять і супутні води, що заважає подальшому видобутку нафти і газу. Крім гідророзриву пласта для нафтовидобутку застосовують такі методи, як електромагнітний вплив (коливання хвиль різних діапазонів впливають на нафтовмісний пласт і пластовий флюїд і тим самим змінюють їх властивості, що впливають на додаткове вилучення нафти), буріння горизонтальних свердловин, витіснення нафти водними та хімічними розчинами вплив на пласт та інші способи. «Про переваги тієї чи іншої технології інтенсифікації видобутку можна говорити лише у прив'язці до конкретного родовища, іноді навіть у тій чи іншій частині родовища. Нема універсального ключа до всіх запасів. Підбір оптимальної технології – складне інженерно-технічне завдання, яке вирішують експерти десятка різних спеціальностей», - повідомила прес-служба ПАТ «Газпром нафту».

Екологи проти

Екологічні організації ставляться до ГРП насторожено, тому що суміш, що закачується в свердловину, включає не тільки воду і пісок, але й хімічні реагенти (до одного відсотка), завдяки яким знижується тертя рідини, гинуть водні бактерії і так далі. Половина складу хімічних реагентів зазвичай посідає гуаровую камедь - загусник, який одержують із насіння рослини гуар (лат. Cyamopsis tetragonoloba) і використовують, крім іншого, у харчовій промисловості.

Екологічні активісти вважають, що технологічні реактиви, метан та домішки, що потрапляють у води та ґрунт при використанні гідророзриву пласта, небезпечні для людини та можуть викликати захворювання травної, дихальної та кровоносної систем. Втім, сервісні компанії, що спеціалізуються на проведенні гідророзривів, стверджують, що використовують різні матеріали (наприклад, цементні тампонажні розчини) і багатоколонні конструкції свердловин з метою ізолювати пласт і не допустити витоку рідин в грунтові води.

Молодіжна екологічна організація «Вартові Землі» зажадала від Комісії зі збереження нафтових та газових родовищ штату Колорадо припинити використовувати технологію як потенційно небезпечну та не видавати нових дозволів на операції. У штатах Вермонт і Нью-Йорк влада вже заборонила застосовувати технологію гідравлічного розриву. У штаті Техас у березні відбулися протести проти використання методики гідророзриву. У Росії її ставлення екологічних активістів до технології гідророзриву пластів також досить негативне. Наприклад, корінні народи Ямало-Ненецького автономного округу висловилися проти технології ГРП, оскільки нафтогазові компанії проникають на пасовищні угіддя північних народів.

Методика гідророзриву заборонена на законодавчому рівні й у деяких європейських державах: у Болгарії, Великій Британії та Франції. Одна з причин заборони – ризик землетрусів. Так, у 2011 році у Великій Британії сталося два невеликі землетруси, спровоковані видобуванням сланцевого газу. Гідророзрив сам собою є штучним мікроземлетрусом, яке, втім, можна відстежити лише з допомогою приладів. Однак у згаданому випадку поштовхи були настільки сильні, що люди відчули їх без апаратури.

Деякі землетруси, однак, пояснюють збільшенням сейсмічної активності через виснаження родовищ загалом. Це відбувається завдяки зростанню напруженості в гірських породах, причиною якої є порожнечі, що утворюються після викачування нафти або газу, і навіть свердловини. Представник прес-служби «Газпром нафти» заперечує зв'язок між технологією гідророзривів та землетрусами в Росії: «ГРП у переважній більшості проводяться на глибині близько 2,5 км (для порівняння – найглибші артезіанські свердловини ледь сягають 500 метрів). А землетрусів у Ханти-Мансійську, як на мене, не було ніколи».

У Росії її метод гідророзриву пласта був поширений на родовищах нафтової компанії «ЮКОС», нині використовується компаніями «Газпром нафту» і «Роснефть». Метод використовують на нафтових родовищах у Ханти-Мансійському автономному окрузі та Ямало-Ненецькому автономному окрузі. Зокрема, на Приобському нафтовому родовищі у 2006 році було зроблено найбільший у Росії гідророзрив: у пласт закачали 864 тонни проппанту.

На сьогоднішній день "Роснефть" продовжує проводити гідравлічні розриви пластів і проводить не менше двох тисяч операцій на рік. Також розвиток горизонтального буріння сприяло поширенню технології багатостадійного гідророзриву пласта, при якому тріщини утворюються на декількох ділянках свердловини. У 2016 році "Газпром нафта" провів 30-стадійний гідророзрив пласта на Південно-Пріобському родовищі, наймасштабніший гідророзрив у Росії.

За останнє десятиліття більшу частину історії енергетичного сектора США пов'язують із гідро-розривом пласта (ГРП), також відомим як «фрекінг». Ця технологія при бурінні дозволила нафтовим та газовим виробникам видобувати нафту та природний газіз сланцевих порід, тим самим збільшивши видобуток нафти та газу всередині США.

Вчені чоловіки від ЗМІ стверджують, що такий видобуток нафти та газу це – технологічний прорив, який дозволив нам стати найбільшим виробником нафти та газу у світі та дозволить нам стати енергетично незалежними до 2020 року.

Існує багато міфів навколо цієї технології (отруює питну воду, викликає рак), але найбільший міф, що це нова технологія.

Громадянська війна та початок «фрекінгу».

Історія «фрекінгу» можна розпочати з 1862 р. Це час битви при Фредеріксбурзі, коли ветеран громадянської війни полковник Едвард Л. Робертс побачив, що може статися під час артилерійської стрільби у вузькому каналі. Це було описано як супертампонаж рідиною.

26 квітня 1865 р. Едвард Робертс отримала свій перший патент за використання вибухових торпед в артезіанських свердловинах. У листопаді 1866 р. Едвард Робертс отримав патент за номером 59,936, відомий як «торпеда, що вибухає».

Цей метод передбачав закладку торпеди у залізний корпус, який містив 15-20 фунтів вибухівки. Корпус потім опускався в нафтову свердловину у найближчому місці до родовища. Потім підривали торпеду за допомогою дротів, а потім заповнювали свердловину водою.

Цей винахід дозволило збільшити видобуток нафти на 1200% окремих свердловинах через тиждень після проведення. Була створена Roberts Petroleum Torpedo Company, яка брала $100-$200 за ракету та роялті у розмірі 1/15 від прибутку, отриманого від продукту.

Народження промислового «фрекінгу».

Інновацій був до 1930 р., коли бурильники почали використовувати невзрывоопасные рідини, заміну знайшли у кислоті, замість нітрогліцерину. Це зроблено свердловини більш продуктивними.
Незважаючи на те, що народження «фрекінгу» відноситься до 1860-х рр., Народження сучасної технології ГРП відноситься 1940-х рр.. У 1947 р. Флойд Фарріс зі Stanolind Oil & Gas почав досліджувати взаємозв'язки між видобутком нафти та газу та кількістю закачування на кожну свердловину.

Ці дослідження привели до перших експериментів із ГРП, які були проведені на газовому родовищі Hugoton у графстві Грант Канзас у 1947 р. Тоді 1000 галонів гелеподібного газоліну з піском закачали у газоносний горизонт вапняку на глибині 2400 футів. Потім закачали туди розріджувач. Хоча цей експеримент не дав приросту видобутку, він вважається початком ГРП.

Незважаючи на провал на газовому родовищі Hugoton, дослідження продовжувалися. 17 березня 1949 р. Halliburton провела два комерційні експерименти; один у графстві Санкт-Стівенс в Оклахомі, а інший в Арчері, Техас. Ці результати були набагато успішнішими.

Після досягнення успіхів 1949 р., «фрекінг» став комерційним. У 1960-х роках. Pan American Petroleum почала використовувати цю технологію під час буріння в Санкт-Стівенсі в Оклахомі. У 1970-х роках. Цей метод екстракції стали використовувати на родовищах Piceance, San Juan, Denver, Green River.

Навіть президент Джеральд Форд нагороджений цим. У своєму посланні 1975 р. президент Форд сказав про розвиток сланцевих нафтових формацій як частини загального плану розвитку енергетики та зниження залежності від імпорту нафти.

Сучасне положення у «фрекінгу».

Сучасні становище у «фрекінгу» почалося 1990-х гг. Коли Джордж Мітчелл створив нову технологію, яка пов'язала ГРП із горизонтальним бурінням.

Сланцевий бум

Технологія, відома як ГРП, не є новою і використовувалася більш ніж 100 з лишком років. Як мобільний телефон, комп'ютер чи автомобіль, це інновація, а прогрес протягом багато часу. Залишається питання: чому сланцевий нафтовий бум стався багато років після того, як технології були винайдені?
Порівняння цих двох діаграм, що показують динаміку видобутку 1990-х років. і ціни починаючи з 2000 р., можливо, допоможе пояснити це.

На закінчення, що дозволило нафтовій та газовій промисловості видобувати нафту із сланцевих порід протягом останніх 7 років – високі ціни. Якби не високі ціни на нафту, то нікому б не спало на думку вкладати в нафтову та газову промисловість, а видобуток нафти в США продовжував би падати.

Необхідний коментар до статті.

Ну це як у споконвічній суперечці хто перший. От і зараз згадали полковника Робертса. Те, що технологія не нова давно відома і те, що ЗМІ нас зазомбували. Зомбі ЗМІ. Дослідження з ГРП та СРСР проводилися. Навіть була ідея проведення підземного ядепного вибуху для стимуляції припливу нафти. Наскільки "успішно" чи "не успішно" - не знаю, але впевнений на 100%, що такі експерименти були.

Щодо зомбі ЗМІ. У нас мало цікавляться становищем у нафтогазі, зате всі знають про Bakken, Eagle Fort, Marcellus, Monterrey. Хоча й у Росії багато чого є. Арктичний шельф, як і Східний Сибір - мало розвідані.

А.Кунгуров пише: «Близько 60% (а хтось говорить і про 80%) вітчизняного ринку нафтосервісних послуг належать четвірці найбільших західних компаній - Schlumberger, Baker Hughes, Weserford і Halliburton, діяльність яких обмежена накладеними урядом США санкціями щодо РФ, а може бути повністю припинена. Варто зазначити, що залежність від імпорту в нафтової галузібільш ніж критичний - видобуток нафти на арктичному шельфі без американців неможливий у принципі; понад 30% видобутку російської нафти забезпечується фрекінгом (ГРП), який без участі «великої четвірки» практично неможливий. Всі найсучасніші технології, як буріння похилих і горизонтальних свердловин, високотехнологічні геофізичні дослідження - всі ці роботи виконували іноземці та афілійовані з ними структури» (http://kungurov.livejournal.com/104300.h tml)"

Тобто. посил як би зрозумілий: це такі складні технології, що не всім це розумно. І що не всі можуть раніше дострибнути. Лише окремим категоріям, як американцям, це під силу.

Анекдот на тему:

Міжнародна конференція.
Англієць: Англієць Тревітік винайшов перший паровоз
Російська делегація: Хвилинку. Ось у нас є документ, що паровоз винайшов російський та винахідник Черепанів.
Італієць:радіо винайшов італієць Марконі.
РД:Хвилинку. Ось ми маємо документ, що радіо винайшов російський винахідник Попов.
і т.д.
Француз:Французи винайшли мінет.
РД:Хвилинку. Ось лист Царя Івана Грозного Боярам: "А, сучі потрохи, мало голів позносив, туди ж, бачив вас усіх наскрізь і *** в рот.
- Семене Семеновичу, там немає слів "бачив наскрізь"
- А це щоб німці зі своїм ренгеном не виї****

Ця технологія, що застосовується для інтенсифікації роботи та підвищення віддачі нафтовидобувних свердловин вже понад півстоліття, викликає, мабуть, найбільш спекотні суперечки серед екологів, учених, простих громадян, а нерідко навіть самих працівників видобувної галузі. Тим часом суміш, що закачується в свердловину під час гідророзриву, на 99% складається із води та піску, і лише на 1% – із хімічних реагентів.

Що заважає нафтовіддачі

Основна причина низької продуктивності свердловин поряд з поганою природною проникністю пласта та неякісною перфорацією – зниження проникності привибійної зони пласта. Так називається область пласта навколо стовбура свердловини, схильна до найбільш інтенсивного впливу різних процесів, що супроводжують будівництво свердловини та її подальшу експлуатацію і порушують первісний рівноважний механічний та фізико-хімічний стан пласта. Саме буріння вносить зміни до розподілу внутрішніх напруг у навколишній забій породі. Зниження продуктивності свердловин при бурінні відбувається також внаслідок проникнення бурового розчину або його фільтрату у привибійну зону пласта

Причиною низької продуктивності свердловин може бути неякісна перфорація внаслідок застосування малопотужних перфораторів, особливо в глибоких свердловинах, де енергія вибуху зарядів поглинається енергією великих гідростатичних тисків.

Зниження проникності привибійної зони пласта відбувається і при експлуатації свердловин, що супроводжується порушенням термобаричного рівноваги в пластовій системі та виділенням з нафти вільного газу, парафіну та асфальтосмолистих речовин, що закупорюють поровий простір колектора. Інтенсивне забруднення привибійної зони пласта відзначається і внаслідок проникнення до неї робочих рідин під час проведення у свердловинах різних ремонтних робіт. Приємність нагнітальних свердловин погіршується внаслідок закупорки порового простору пласта продуктами корозії, мулом, нафтопродуктами, що містяться у воді, що закачується. В результаті протікання подібних процесів зростають опори фільтрації рідини та газу, знижуються дебіти свердловин і виникає необхідність у штучному впливі на привибійну зону пласта з метою підвищення продуктивності свердловин та покращення їхнього гідродинамічного зв'язку з пластом.

Технологіяфрекінгу

Для підвищення нафтовіддачі пласта, інтенсифікації роботи нафтових та газових свердловинта збільшення приємності нагнітальних свердловин використовується метод гідровлічного розриву пласта або фрекінгу. Технологія полягає у створенні високопровідної тріщини в цільовому пласті під дією рідини, що подається в нього під тиском для забезпечення припливу видобутого флюїду до забою свердловини. Після проведення ГРП дебіт свердловини, як правило, різко зростає - або істотно знижується депресія. Технологія ГРП дозволяє «оживити» свердловини, що простоюють, на яких видобуток нафти або газу традиційними способами вже неможлива або малорентабельна.

Гідравлічний розрив пласта (ГРП) є одним з найбільш ефективних засобів підвищення продуктивності свердловин, оскільки призводить не тільки до інтенсифікації вироблення запасів, що знаходяться в зоні дренування свердловини, але і, за певних умов, дозволяє істотно розширити цю зону, долучивши до вироблення зони, що слабо дренуються і пропластки – і, отже, досягти вищої кінцевої нафтовіддачі.

Історіяметоду ГРП

Перші спроби інтенсифікації видобутку нафти з нафтових свердловин було здійснено ще 1890-х роках. У, де видобуток нафти у цей час розвивалася стрімкими темпами, успішно випробував метод стимулювання видобутку із щільних порід з допомогою нітрогліцерину. Ідея полягала в тому, щоб вибухом нітрогліцерину роздробити щільні породи у привибійній зоні свердловини та забезпечити збільшення припливу нафти до забій. Метод успішно застосовувався деякий час, незважаючи на очевидну небезпеку.

Перший комерційно успішний гідророзрив пласта було здійснено 1949 року у США, після чого їх кількість стала різко зростати. До середини 50-х років кількість ГРП досягла 3000 на рік. У 1988 року загальна кількість проведених ГРП перевалило за мільйон операцій, і це лише США.

У вітчизняній практиці метод ГРП почали застосовувати з 1952 року. Пік застосування методу було досягнуто в 1959 році, після чого кількість операцій знизилася, а потім ця практика зовсім припинилася. З початку 1970-х і до кінця 1980-х ГРП у вітчизняному нафтовидобутку у промислових масштабах не проводилися. У зв'язку з введенням у розробку великих нафтових родовищ Західного Сибіру потреба в інтенсифікації видобутку просто відпала.

… І день сьогоднішній

Відродження практики застосування ГРП у Росії почалося лише наприкінці 1980-х. Нині лідируючі позиції щодо кількості проведених ГРП займають навіть Канада. За ними слідує Росія, в якій застосування технології ГРП виробляють в основному на нафтових родовищах Західного Сибіру. Росія – майже єдина країна (крім Аргентини) поза США і Канади, де ГРП є звичною практикою і сприймається цілком адекватно. В інших країнах застосування технології гідророзриву утруднене через місцеві упередження та непорозуміння технології. У деяких із них діють суттєві обмеження щодо використання технології ГРП аж до прямої заборони на її застосування.

Низка експертів стверджує, що використання технології гідророзриву при видобутку нафти – це нераціональний, варварський підхід до екосистеми. У той самий час, метод широко застосовується майже всіма великими нафтовими компаніями.

Застосування технології ГРП досить широке – від низько-до високо проникних колекторів до газових, газоконденсатних і нафтових свердловин. Крім того, з використанням ГРП можна вирішувати специфічні завдання, наприклад, ліквідувати піскопрояви у свердловинах, отримувати інформацію про ФЕС об'єктів випробування у пошуково-розвідувальних свердловинах тощо.

В останні рокирозвиток технологій ГРП у Росії спрямовано збільшення обсягів закачування проппанта, виробництво азотних ГРП, і навіть багатостадійних ГРП у пласті.

Обладнання длягідророзриву пласта

Обладнання, необхідне гідророзриву пласта, виробляє низку підприємств, як зарубіжних, і вітчизняних. Одне з них – компанія «ТРАСТ-ІНЖИНІРИНГ», яка представляє широкий вибір обладнання для ГРП у стандартному виконанні, так і у вигляді модифікації, що виконується за бажанням замовника .

Як конкурентні переваги продукції ТОВ «ТРАСТ-ІНЖИНІРИНГ» необхідно відзначити високу часткулокалізації виробництва; застосування найсучасніших технологій проектування та виробництва; використання вузлів та комплектуючих від світових лідерів галузі. Важливо і притаманну фахівцям компанії високу культуру проектування, виробництва, гарантійного, постгарантійного та сервісного обслуговування. Устаткування для ГРП виробництва ТОВ «ТРАСТ-ІНЖИНІРИНГ» легше придбати завдяки наявності представництв у Москві ( російська Федерація), Ташкенті (Республіка Узбекистан), Атирау (Республіка Казахстан), а також у Панчевому (Сербія).

Зрозуміло, метод ГРП, як і будь-яка інша технологія, що застосовується у видобувній галузі, не позбавлений певних недоліків. Один з мінусів фрекінгу – у тому, що позитивний ефект операції може бути зведений нанівець непередбаченими ситуаціями, ризик виникнення яких при такому великому втручанні досить великий (наприклад, можливе непередбачене порушення герметичності водного резервуару). Разом з тим. гідравлічний розрив пласта є сьогодні одним з найбільш ефективних методівінтенсифікації свердловин, що розкривають не лише низькопроникні пласти, а й колектори середньої та високої проникності. Найбільший ефект від проведення ГРП може бути досягнутий при впровадженні комплексного підходу до проектування гідророзриву як елемента системи розробки з урахуванням різноманітних факторів, таких як провідність пласта, система розстановки свердловин, енергетичний потенціал пласта, механіка тріщини, характеристики рідини розриву та проппанту, технологічні та економічні обмеження .

З розвитку методів інтенсифікації видобутку нафти

Перші спроби інтенсифікації видобутку нафти з нафтових свердловин було здійснено ще 1890-х роках. У, де видобуток нафти у цей час розвивалася стрімкими темпами, був успішно випробуваний метод стимулювання видобутку із щільних порід з допомогою нітрогліцерину. Ідея полягала в тому, щоб вибухом нітрогліцерину роздробити щільні породи у привибійній зоні свердловини та забезпечити збільшення притоку нафти до вибою. Метод успішно застосовувався деякий час, незважаючи на очевидну небезпеку.

Приблизно в цей час був розроблений метод інтенсифікації видобутку нафти за допомогою обробки привибійної зони свердловини кислотою. Перші кислотні обробки, за деякими даними, було виконано 1895 року. Авторство у винаході методу приписується Герману Фреш, головному хіміку на нафтопереробному заводі Solar компанії Стандарт Ойл. Патент з кислотної обробки Фреш отримав 17 березня 1896 р. Він стосувався хімічного агента (хлористоводневої кислоти), який здатний реагувати з вапняком, у результаті утворюються розчинні продукти. Ці продукти надалі виносяться із пласта разом із свердловинними флюїдами.

Як і для всіх інновацій, потрібен деякий час, щоб це нововведення прижилося. На те, щоб зрозуміти всі переваги кислотних обробок пішло 30 років. Застосування методу у промислових масштабах почалося лише у 30-х роках 20-го століття.

У цих перших інтенсифікуючих кислотних обробок було з'ясовано, що під впливом тиску можливий розрив пласта. Так зародилася ідея гідравлічного розриву пласта, перша зафіксована спроба якого була зроблена 1947 року. Спроба виявилася неуспішною, але вона надихнула на подальші дослідження в цій галузі.

Перший комерційно успішний гідророзрив пласта було здійснено 1949 року у США, після чого їх кількість стала різко зростати. До середини 50-х років кількість ГРП досягла 3000 на рік. У 1988 року загальна кількість проведених ГРП перевищила 1 млн. операцій. І це лише у США.

У вітчизняній практиці метод ГРП почали застосовувати з 1952 року. Пік застосування методу було досягнуто в 1959 році, після чого кількість операцій знизилася, а потім взагалі припинилася. З початку 1970-х і до кінця 1980-х ГРП у вітчизняному нафтовидобутку у промислових масштабах не проводилися. У зв'язку з введенням у розробку великих нафтових родовищ Західного Сибіру потреба в інтенсифікації видобутку просто відпала. Відродження практики застосування ГРП у Росії почалося лише наприкінці 1980-х.

Нині лідируючі позиції щодо кількості проведених ГРП займають навіть Канада. За ними слідує Росія, в якій застосування технології ГРП виробляють в основному на нафтових родовищах Західного Сибіру. Росія – майже єдина країна (крім Аргентини) поза США і Канади, де ГРП є звичною практикою і сприймається цілком адекватно. В інших країнах застосування технології гідророзриву утруднене через місцеві упередження та непорозуміння технології. У деяких країнах діють суттєві обмеження щодо використання технології ГРП аж до прямої заборони на її застосування.

Що таке ГРП?

Сутність методу ГРП полягає у нагнітанні в привибійну зону рідини під високим тиском, внаслідок чого відбувається розрив гірської породита утворення нових або розширення існуючих тріщин. Для збереження тріщин у відкритому стані при зниженні тиску в них разом із рідиною закачують закріплюючий агент – проппант. Рідина, що передає тиск на породу шару, називається рідиною розриву.

Тріщина розриву, що утворюється в результаті ГРП, може бути горизонтальною або вертикальною Розрив гірської породи відбувається у напрямі, перпендикулярному найменшому напрузі. Як правило, до глибини близько 500 метрів у результаті гідророзриву виникають горизонтальні тріщини. На глибині нижче 500 метрів з'являються вертикальні тріщини. Оскільки продуктивні нафтонасичені пласти залягають зазвичай на глибині нижче 500 метрів, тріщини розриву в нафтових свердловинах завжди вертикальні.

Види ГРП

Розрізняють проппантний гідророзриві кислотний гідророзрив.

Проппантний ГРП– гідророзрив з використанням проппанту – матеріалу, що розклинює, який закачують у процесі ГРП для запобігання змиканню створеної тріщини. Цей різновид ГРП використовується, як правило, у теригенних пластах.

Коли говорять про гідравлічний розрив пласта, найчастіше мають на увазі саме проппантний ГРП.

Кислотний ГРП- гідророзрив, при якому як рідина розриву використовується кислота. Застосовується у разі карбонатних пластів. Створена за допомогою кислоти та високого тиску мережа тріщин та каверн не потребує закріплення проппантом. Від звичайної кислотної обробки відрізняється набагато більшим обсягом використаної кислоти та тиском закачування (вище тиску розриву гірської породи).

Основні фактори, від яких залежить успішність ГРП:

• правильний вибір об'єкта щодо операцій;
• використання технології гідророзриву, оптимальної для цих умов;
• грамотний підбір свердловин для обробки.

Екологічна безпека ГРП

Широкомасштабне застосування ГРП протягом тривалого часу (вже понад 50 років) підтверджує екологічну безпеку методу. Роботи з проведення ГРП проводяться під контролем державних регулюючих органів та супервайзерів самих нафтових компаній. Оскільки нафтові пластизалягають на великих глибинах (1000-3000 м) вплив процесу на поверхневі та ґрунтові води виключено. Сама з використанням кількох колон покликана забезпечити екологічну безпеку процесу нафтовидобутку та робіт, що проводяться у свердловинах.

На закінчення

Технологія ГРП пройшла великий шлях - від одиничних операцій до найпотужнішого інструменту збільшення продуктивності свердловин та управління розробкою пласта. Нині багато нафтові родовища своєю розробкою зобов'язані методам гідророзриву пласта. Наприклад, у США, де технологія ГРП застосовується надзвичайно широко, приблизно 25-30% усіх запасів стали промислово доступними саме завдяки цій технології. За оцінками експертів, гідророзрив сприяв збільшенню запасів нафти в Північній Америці на 8 млрд. барелів.

Поряд з утворенням у пласті тріщин з метою збільшення продуктивності свердловин, гідророзрив може використовуватися також для подолання забруднення привибійної зони пласта, як підвищення ефективності операцій при реалізації вторинних методів видобутку нафти, і для підвищення прийомистості свердловин при похованні сольових розчинівта промислових відходів у підземних пластах.

Гідравлічний розрив пласта (ГРП або фрак від англійського hydraulic fracturing) є невід'ємним процесом стимуляції свердловини в процесі видобутку нафти та газу зі сланцевих порід.
Ще нещодавно навколо ГРП було дуже багато розмов і дуже багато організацій виступали проти дозволу на проведення ГРП. Головним аргументом проти ГРП висувалась теорія про те, що ГРП дуже забруднює підземні джерела прісної води, аж до того, що з-під крана починає текти вода з домішками газу, які можна підпалити, про що, до речі, було знято ролик, який потрапив. багато передачі та випуски новин.

Сьогодні я порушу питання ГРП і ми подивимося на те, як все виглядає на практиці. А потім я розповім про те, наскільки правдивими є розмови про забруднення прісних джерел та згубний вплив ГРП. Так само я торкнуся гучного відео про те, як люди підпалюю воду в крані. Відео бачили усі, а ось історію за кадром цього відео майже ніхто не знає.

1. На початку розберемося про те, що таке ГРП, т.к. багато хто цього не знає. Традиційно нафту і газ видобували з піщаних порід, які мають високу пористість. Нафта в таких породах може вільно мігрувати серед піщинок до свердловини. Сланцеві породи навпаки мають дуже низьку пористість, а нафта в них міститься в тріщинах усередині сланцевого пласта. Завдання ГРП – збільшити ці тріщини (або утворити нові), давши нафті вільніший шлях до свердловини. Для цього в нафтонасичений пласт сланцю під високим тиском нагнітається спеціальний розчин (на вигляд нагадує холодець), що складається з піску, води та додаткових хімічних добавок. Під високим тиском рідини, що нагнітається, сланець утворює нові тріщини і розширює вже наявні, а пісок (проппант) не дає тріщинам зімкнутися, таким чином і покращується проникність порід. ГРП буває двох видів - проппантний (з використанням піску), та кислотний. Тип ГРП вибирається на основі геології пласта, що розривається.

2. Для проведення ГРП потрібна досить велика кількість техніки та персоналу. Технічно процес ідентичний незалежно від підприємства, що проводить роботу. До арматури свердловини підключається трейлер із блоком маніфольдів. До цього трейлера підключаються насосні установки, що нагнітають розчин ГРП в свердловину. За насосними станціями встановлюється змішувальна установка, біля якої встановлюють трейлери з піском та водою. За цим господарством встановлюють станцію контролю. З протилежного боку арматури встановлюється кран та каротажна машина.
***
Справа, на фотографії – блок маніфольдів, ліворуч – насосні трейлери, далі – арматура і за нею кран. Каротажна машина знаходиться ліворуч, за трейлерами. Її видно інших фотографіях.

3. Процес ГРП починається в змішувачі, куди подається пісок і вода, а також хімічні добавки. Все це поєднується до певної суміші, після чого подається в насосні установки. На виході з насосної установки розчин ГРП потрапляє в блок маніфольдів (це щось подібне до загального змішувача для всіх насосних установок), після чого розчин відправляється в свердловину. p align="justify"> Процес ГРП не проводиться за один підхід, а проходить етапами. Складанням етапів займається команда петрофізиків з урахуванням акустичного каротажу, зазвичай, відкритої свердловини, проведеної під час буріння. На протязі кожного етапу каротажна команда ставить у свердловині заглушку, відокремлюючи інтервал ГРП від решти свердловини, після чого проводить перфорацію інтервалу. Потім проходить ГРП інтервалу і заглушка знімається. На новому інтервалі ставиться нова заглушка, знову проходить перфорація і новий інтервал ГРП. Процес ГРП може тривати від кількох днів, за кілька тижнів, а кількість інтервалів може сягати сотні.
***
Такий вигляд має змішувач. Шланги, що йдуть до нього - лінії підключення води.

4. Помпи, що використовуються при ГРП оснащені дизельними двигунами потужністю від 1 000 до 2 500 к.с.. Потужні насосні причепи здатні нагнітати тиск до 80 МПа, пропускної спроможності 5-6 барелів на хвилину. Кількість помп розраховується тими самими петрофізиками на основі каротажу. Обчислюється необхідний тиск для розриву пласта, і на його основі вважається кількість насосних станцій. Протягом роботи кількість використовуваних помп завжди перевищує розрахункову кількість. Кожна помпа працює у менш інтенсивному режимі, ніж це потрібно. Робиться це з двох причин. По-перше, це значно зберігає ресурс помп, по-друге, при виході з ладу однієї з помп вона виводиться з лінії, а тиск на інших помпах злегка збільшується. Таким чином, поломка помпи не впливає на процес ГРП. Це дуже важливо, т.к. якщо процес вже розпочато, то зупинка неприйнятна.
***
Помпи, підключені до блоку маніфольдів. "Будка" на задньому плані – пункт контролю роботи змішувача. Протилежний вид, від будки, – на другій фотографії.

5. Технологія ГРП струмової не народилася вчора. Перші спроби "ГРП" робилися ще 1900 року. Заряд нітрогліцерину опускався у свердловину, після чого детонував. У той же час була випробувана кислотна стимуляція свердловин. Але обидва методи, незважаючи на раннє народження, зажадали ще багато часу, щоб стати досконалими. Бум ГРП отримав лише 1950-х роках, з розвитком проппанта. Сьогодні метод продовжує вдосконалюватися та покращуватися. При стимуляції свердловини продовжується її життя і збільшується дебіт. У середньому приріст нафтопотоку до розрахункового дебіту свердловини становить до 10 000 тонн на рік. До речі, ГРП проводиться і на вертикальних свердловинах у пісковику, тому помилково думати, що процес прийнятний лише у сланцевих породах і народився щойно. Сьогодні близько половини свердловин зазнають ГРП стимуляції.

6. Проте, з недостатнім розвитком горизонтального буріння дуже багато людей стали висловлюватися проти проведення стимуляцій свердловин, т.к. ГРП завдає шкоди довкіллю. Було написано дуже багато праць, знято відео та проведено розслідування. Якщо читати всі ці статті, то все складно, але це на перший погляд, а ми ж придивимося до деталей.
***
Вид блоку маніфольдів від арматури. До речі, ходити серед трейлерів та труб можна лише під час каротажу, коли у системі нагнітання немає тиску. Будь-яка людина, яка з'явилася серед трейлерів із помпами чи труб під час проведення ГРП, звільняється на місці без розмов. Безпека понад усе.

7. Найголовніший аргумент проти ГРП – забруднення ґрунтових вод хімічними речовинами. Що саме входить до складу розчину - таємниця компаній, але деякі елементи все ж таки розголошені і є у відкритих публічних джерелах. Достатньо звернутися до бази даних ГРП "ФракФокус", і можна знайти загальний склад гелю (1, 2). На 99% гель складається з води, лише відсоток - хімічні добавки. Сам проппант не входить у разі підрахунок, т.к. не є рідиною, та й нешкідливий. Отже, що ж входить у відсоток, що залишився? А туди входять – кислота, протикорозійний елемент, фрикційна суміш, клей та добавки для в'язкості гелю. До кожної свердловини елементи зі списку підбираються індивідуально, їх може бути від 3 до 12, що потрапляють в одну з вищеперелічених категорій. Справді, ці елементи токсичні, і прийнятні в людини. Прикладом конкретних добавок є, наприклад, Ammonium persulfate, Hydrochloric acid, Muriatic acid, Ethylene glycol.
***
Каротажна машина. Команда збирає заряди та готує заглушку для проведення перфорації.

8. Як ці хімічні речовини можуть піднятися на верх минаючи пастки, що утримують нафту? Відповідь ми знаходимо у звіті Асоціації із захисту довкілля (3). Статися це може або через вибухи на свердловинах, або через розливи під час проведення ГРП, або через розливи утилізаційних басейнів, або через проблеми з цілісністю свердловин. Перші три причини не можуть заразити джерела води на величезних площах, залишається лише останній варіант, який сьогодні офіційно підтверджений Академією наук США (4).

9. Кому цікаво, як відстежується рух рідин усередині порід, то робиться це за допомогою так званих трейсерів. Спеціальна рідина, що має певне радіаційне тло, нагнітається в свердловину. Після чого в сусідніх свердловинах і на поверхні ставлять сенсори, що реагують на випромінювання. Таким чином можна змоделювати дуже точно "спілкування" свердловин між собою, а також виявити витоку всередині обсадних колон свердловин. Не турбуйтеся, фон у таких рідин дуже слабкий, а радіоактивні елементи, що використовуються при таких дослідженнях, дуже швидко розкладаються, не залишаючи слідів.

10. Нафта на поверхню піднімається не в чистому вигляді, а з домішками води, бруду та різних хімічних елементів, у тому числі й хімічними добавками, використаними під час ГРП. Проходячи через сепаратори, нафту відокремлюється від домішок, а домішки утилізуються через спеціальні утилізаційні свердловини. Говорячи простою мовою - відходи закачуються назад у землю. Обсадна труба зацементована, але вона іржавіє з часом, і в якийсь момент у ній з'являється текти. Якщо труба має хороший цемент у затрубному просторі - то це іржа не має значення, витоку з труби не буде, якщо ж цементу немає, або цементна робота була виконана погано - то рідини зі свердловини потраплять у затрубний простір, звідки можуть потрапити куди завгодно. .к. текти може бути вище нафтових пасток. Ця проблема відома інженерам дуже давно, і фокус на цій проблемі був загострений ще на початку 2000-х, тобто. задовго до звинувачень на адресу ГРП. Ще тоді коли багато компаній створили в собі окремі відомства, які відповідають за цілісність свердловин та їх перевірку. Витіки можуть приносити із собою у верхні шари порід багато бруду, газу (не тільки природного, а й сірководню), важких металів і здатні заразити чисті джерела води та без хімічних елементів ГРП. Тому тривога піднята сьогодні дуже дивна, проблема існувала і без ГРП. Особливо це стосується старих свердловин, яким понад 50 років.

11. Сьогодні регламенти багатьох штатів дуже швидко змінюються, особливо це стосується Техасу, Нью-Мексико, Пенсільванії та Північної Дакоти. Але на подив багатьох, - зовсім не через ГРП, а через вибух платформи БП у Мексиканській затоці. У багатьох випадках компанії швидко проводять каротажі з перевірки цілісності обсадної труби і цементу за нею, і передають ці дані в державні комісії. До речі, поки каротажі за цілісністю свердловин офіційно ніхто не вимагає, але компанії самостійно витрачають гроші і роблять цю роботу. При незадовільному стані свердловини глушаться. Треба віддати належне інженерам, наприклад із 20 000 свердловин інспектованих у Пенсільванії, у 2008 році, було зареєстровано лише 243 випадки витоків у верхні водні шари (5). Іншими словами, ГРП не має відношення до зараження та газифікації прісних вод, виною тому є погана цілісність свердловин, які не були заглушені вчасно. А токсичних елементів у нафтонасичених пластах повним повно та без хімічних добавок, що використовуються під час проведення ГРП.

12. Інший аргумент, який наводять противники ГРП, - жахлива кількість прісної води, необхідна для проведення операції. Води для ГРП потрібно справді багато. Звіт Асоціації із захисту навколишнього середовища дає цифри, загалом з 2005 по 2013 рік було використано 946 млрд. літрів води, при тому що за цей час було проведено 82 000 операцій ГРП (6). Цифра цікава, якщо не замислитись. Як я згадав раніше, ГРП почав широко використовуватися з 50-х років, але статистика починається лише з 2005, коли було розпочато масове горизонтальне буріння. Чому? Добре було б згадати загальну кількість операцій ГРП та кількість води, витрачену до 2005 року. Відповідь на це питання, частково, можна знайти все в тій же базі даних по ГРП "ФракФокус" - починаючи з 1949 року було проведено понад 1 мільйон операцій ГРП (7). То скільки ж води було використано за цей час? Про це звіт чомусь не говорить. Напевно, тому, що 82 тисячі операцій якось тьмяніють на тлі мільйона.

13. Запитань до EPA (Environmental Protection Agency) також багато. На EPA дуже багато хто любить посилатися, як на дуже вагоме джерело. Джерело і насправді вагоме, але й вагоме джерело може дати дезу. Свого часу EPA нашумели на весь світ, проблема в тому, що наробивши шуму, мало хто знає чим усе скінчилося, а закінчилася історія дуже плачевно, для деяких.
***
Такий вигляд має проппант. Його називає піском, насправді це не той пісок, який видобувається у кар'єрах та в якому грають діти. Сьогодні проппант виготовляється на спеціальних заводах і буває він різних видів. Зазвичай ідентифікація йде пропорційно піщинок, наприклад це - проппант 16/20. В окремому пості безпосередньо про процес ГРП я докладно зупинюся на типах проппанта та покажу його різні види. А піском його називають тому, що за першого ГРП компанія Халлібертон використовувала звичайний дрібний. річковий пісок.

14. З EPA пов'язані дві дуже цікаві історії (8). Отже, перша історія.
У передмісті Далласа, у місті Форт Ворс, нафтова компанія здійснювала буріння свердловин для видобутку газу, з використанням ГРП. В 2010 році, регіональний директор EPA, доктор (варто звернути увагу на високий статус і наявність хорошої, вищої, освіти) Ал Армендаріз, подав надзвичайний позов до суду проти компанії. У позові говорилося що люди що живуть поблизу свердловин підприємства перебувають у небезпеці, т.к. свердловини компанії газифікують водні свердловини, що знаходяться поблизу. У той момент розпал пристрастей навколо ГРП був дуже високий, і терпіння залізниці комісії Техасу вибухнуло. Для тих, хто забув – у Техасі питаннями земельного користування та буріння займається Залізнична комісія. Було складено наукову групу, яку відправили на дослідження якості води. Верхній метан під Форт Ворсом знаходиться на глибині 120 метрів і ніякої шапки не має, у той час як глибина водних свердловин не перевищувала 35 метрів, а ГРП, що проходить на свердловинах компанії, був здійснений на глибині 1 500 метрів. Так от виявилося, що жодних тестів для дослідження згубного впливу EPA не проводили, а просто взяли і заявили, - ГРП забруднює прісну воду, і подали до суду. А комісія взяла та провела тести. Перевіривши цілісність свердловин, взявши проби ґрунту та провівши необхідні тести, комісія винесла єдиний вердикт - жодна свердловина не має витоків і до газифікації прісної води відношення не мають. EPA програли два суди, компанії та другий суд безпосередньо залізничної комісії, після чого директор EPA, - доктор Ал Армендаріз звільнився "за власним бажанням". Зараз він працює у нічному клубі у столиці Техасу, місті Остін.

До речі, проблема газифікації води справді є, але вона ніяк не пов'язана із ГРП, а пов'язана з дуже неглибоким заляганням метану. Газ із верхніх шарів поступово піднімається нагору та потрапляє у водні свердловини. Це природний процес, ніяк не пов'язаний взагалі зі здобиччю та бурінням. Такої газифікації схильні не лише водні свердловини, а й озера та джерела.
***
Справа – ківш змішувача. Зліва – контейнер із проппантом. Проппант подається в ківш на конвеєрній стрічці, після чого змішувач забирає його в центрифугу, де відбувається його змішування з водою та хімічними добавками. Після чого гель подається до помп.

15. А тепер дорогі читачі, сядьте зручніше, запасіться попкорном і пристебніть ремені - я розповім про гучне відео, в якому люди підпалюють поточну воду з-під крана.

Відразу за історією з недбайливим лікарем з EPA, залізнична комісія звернула свій погляд на дуже популярне відео, яке на той момент де тільки не показували. Якийсь Стівен Ліпський, господар свердловин із прісною водою, і консультант з питань навколишнього середовища Аліса Річ зняли відео, в якому вони підпалюють воду, що йде з-під крана. Водозабір виготовлявся з водних свердловин Стівена. Вода спалахнула, нібито, через високу концентрацію газу, в якій винна нафтова компанія зі своїм злощасним ГРП. Насправді, під час розслідування, обидва обвинувачені зізналися, що до системи трубопроводу було підключено балон із пропаном, і зроблено це було з метою залучення новинних відомств, яке змусило б людей вірити в те, що ГРП винне у газифікації прісної води. В даному випадку було доведено, що Аліса Річ знала про фальсифікацію, але хотіла передати свідомо неправдиві дані в EPA і між Алісою та Стівеном була змова, для обмови діяльності компанії. Знову ж таки, було доведено, що компанія та процес ГРП не завдають шкоди навколишньому середовищу. Після цього інциденту, до речі, всі якось збентежено притихли щодо звинувачень ГРП у газифікації води. Мабуть вирушати за ґрати ніхто не поспішає. Чи всі разом зрозуміли, що цей процес природний і був до появи ГРП?

Отже, підбиваючи підсумок усьому вищесказаному - будь-яка діяльність людини завдає шкоди навколишньому середовищу, видобуток нафти - виняток. ГРП, сам собою, не завдає шкоди навколишньому середовищу, й у широкому масштабі існує у промисловості вже понад 60 років. Хімічні добавки, що закачуються в процесі ГРП на велику глибину, не становлять жодної загрози верхнім водним шарам. Справжньою проблемою сьогодні є цементаж та збереження цілісності свердловин, над якою компанії посилено працюють. А хімічних елементів та бруду, які здатні отруїти прісну воду, у нафтонасичених пластах вистачає і без ГРП. Сам процес газифікації природний і про таку проблему знали і без ГРП, з цією проблемою боролися і до ГРП.

Сьогодні нафтова промисловість набагато чистіша та екологічніша, ніж будь-коли в історії, і продовжує боротися за збереження навколишнього середовища, а багато історії та байки йдуть від дуже несумлінних працівників офіційних відомств. На жаль, такі історії дуже швидко залишаються в пам'яті більшості людей і дуже повільно спростовуються фактами, які мало кому цікаві.
Також треба не забувати, що війна з нафтовими компаніями була, є і буде завжди, і дешевий газ у величезних обсягах не всім до двору.

Важливо, доповнення:
У зв'язку з тим, що в коментарях почали з'являтися згадки про Пенсільванію та наявність газу в свердловинах із прісною водою, я вирішив також прояснити це питання. Пенсільванія дуже багата на газ, і один з найпотужніших бумів газового горизонтального буріння припав саме на цей штат, особливо на північну його частину. Проблема в тому, що покладів газу (метану та етану) у штаті кілька. Поклади верхнього газу називаються Devonian, тоді як поклади глибокого сланцевого газу мають назву Marcellus. Після детального молекулярного аналізу складу газу, та перевірки 1 701 водної свердловини (з 2008 по 2011 роки) на півночі штату, було дано єдиний вердикт – у водних свердловинах немає сланцевого газу, а присутній метан та етан із верхнього шару Devonian. Газифікація свердловин природна і пов'язана з геологічними процесами, ідентичною до проблеми Техасу. Процес ГРП не сприяє міграції сланцевого газу на поверхню.

Крім того, в Пенсільванії, у зв'язку з тим, що це був один з перших штатів в США взагалі, збереглося дуже багато документів, що йдуть в історію аж до початку 1800-х років, в яких згадуються гарячі струмки, а так само займисті джерела води, з рясною концентрацією газу в ній. Є безліч документів, у яких згадується наявність дуже високої концентрації метану на глибині 20, лише 20 метрів! Маса документів вказує на дуже високу концентрацію метану в річках та струмках понад 10 mg/L. Тому, на відміну від Техасу, де про подібні документи я особисто нічого не чув, у Пенсільванії проблема газифікації була задокументована ще до початку взагалі будь-якого буріння як такого. Тому про яку шкоду ГРП йдеться, якщо є документи яким понад 200 років, а так само молекулярно доведено, що газ у водних свердловинах не є сланцевим? Організації, які борються з ГРП про такі документи, чомусь забувають, або подібними дослідженнями не займаються і не цікавляться.

Також варто звернути увагу на те, що Пенсільванія є одним зі штатів, який вимагає у операторів аналізу якості прісної води, згідно з Актом 13, до початку буріння, для відстеження рівня можливого забруднення. Так ось, при аналізі якості води майже завжди допустима концентрація розчиненого газу, 7000 μg/L, є перевищеною. Питання, чому тоді люди не скаржилися на стан здоров'я, екологію та загублену землю протягом двохсот років, а раптом схаменулися масово скаржитися з початком газового буріння? (9).
Газифікація є природною, і не є наслідком ГРП і буріння взагалі, ця проблема є в будь-якій країні, з покладами газу на поверхні.

Постскриптум:
Я думаю, багатьом буде цікаво дізнатися про ГРП у Росії. На сьогоднішній день у Росії працює близько сотні комплексів ГРП. Усі комплекси – іноземної збірки. Інтерес до ГРП Росія виявляє з повоєнних часів, але у зв'язку з величезними запасами газу в принципі ГРП не має бурхливого розвитку на сьогоднішній день. Хоча роботи та тести проводяться.