Добыча нефти и газа методом фрекинга. Не так страшен черт: что нужно знать про технологию гидроразрыва пласта? Оценка технологической эффективности проведения ГРП

Эта технология, применяемая для интенсификации работы и повышения отдачи нефтедобывающих скважин уже более полувека, вызывает, пожалуй, наиболее жаркие споры среди экологов, ученых, простых граждан, а нередко даже и самих работников добывающей отрасли. Между тем смесь, которая закачивается в скважину во время гидроразрыва, на 99% состоит из воды и песка, и лишь на 1% – из химических реагентов.

Что мешает нефтеотдаче

Основная причина низкой продуктивности скважин наряду с плохой естественной проницаемостью пласта и некачественной перфорацией - снижение проницаемости призабойной зоны пласта. Так называется область пласта вокруг ствола скважины, подверженная наиболее интенсивному воздействию различных процессов, сопровождающих строительство скважины и ее последующую эксплуатацию и нарушающих первоначальное равновесное механическое и физико-химическое состояние пласта. Само бурение вносит изменения в распределение внутренних напряжений в окружающей забой породе. Снижение продуктивности скважин при бурении происходит также в результате проникновения бурового раствора или его фильтрата в призабойную зону пласта

Причиной низкой продуктивности скважин может быть и некачественная перфорация вследствие применения маломощных перфораторов, особенно в глубоких скважинах, где энергия взрыва зарядов поглощается энергией больших гидростатических давлений.

Снижение проницаемости призабойной зоны пласта происходит и при эксплуатации скважин, сопровождающейся нарушением термобарического равновесия в пластовой системе и выделением из нефти свободного газа, парафина и асфальтосмолистых веществ, закупоривающих поровое пространство коллектора. Интенсивное загрязнение призабойной зоны пласта отмечается и в результате проникновения в нее рабочих жидкостей при проведении в скважинах различных ремонтных работ. Приемистость нагнетательных скважин ухудшается вследствие закупорки порового пространства пласта продуктами коррозии, илом, нефтепродуктами, содержащимися в закачиваемой воде. В результате протекания подобных процессов возрастают сопротивления фильтрации жидкости и газа, снижаются дебиты скважин и возникает необходимость в искусственном воздействии на призабойную зону пласта с целью повышения продуктивности скважин и улучшения их гидродинамической связи с пластом.

Технология фрекинга

Для повышения нефтеотдачи пласта, интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин используется метод гидровлического разрыва пласта или фрекинга. Технология заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте под действием подаваемой в него под давлением жидкости для обеспечения притока добываемого флюида к забою скважины. После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает – либо же существенно снижается депрессия. Технология ГРП позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) является одним из наиболее эффективных средств повышения производительности скважин, поскольку приводит не только к интенсификации выработки запасов, находящихся в зоне дренирования скважины, но и, при определенных условиях, позволяет существенно расширить эту зону, приобщив к выработке слабо дренируемые зоны и пропластки – и, следовательно, достичь более высокой конечной нефтеотдачи.

История метода ГРП

Первые попытки интенсификации добычи нефти из нефтяных скважин были предприняты еще в 1890-х годах. В США, где добыча нефти в это время развивалась стремительными темпами, был успешно испытан метод стимулирования добычи из плотных пород с помощью нитроглицерина. Идея заключалась в том, чтобы взрывом нитроглицерина раздробить плотные породы в призабойной зоне скважины и обеспечить увеличение притока нефти к забою. Метод успешно применялся некоторое время, несмотря на свою очевидную опасность.

Первый коммерчески успешный гидроразрыв пласта был осуществлен в 1949 году в США, после чего их количество стало резко возрастать. К середине 50-х годов количество проводимых ГРП достигло 3000 в год. В 1988 году общее количество проведенных ГРП перевалило за 1 миллион операций, и это только в США.

В отечественной практике метод ГРП начали применять с 1952 года. Пик применения метода был достигнут в 1959 году, после чего количество операций снизилось, а затем эта практика и вовсе прекратилась. С начала 1970-х и до конца 1980-х ГРП в отечественной нефтедобыче в промышленных масштабах не проводились. В связи с вводом в разработку крупных нефтяных месторождений Западной Сибири потребность в интенсификации добычи попросту отпала.

… И день сегодняшний

Возрождение практики применения ГРП в России началось только в конце 1980-х. В настоящее время лидирующие позиции по количеству проводимых ГРП занимают США и Канада. За ними следует Россия, в которой применение технологии ГРП производят в основном на нефтяных месторождениях Западной Сибири. Россия – практически единственная страна (не считая Аргентины) за пределами США и Канады, где ГРП является привычной практикой и воспринимается вполне адекватно. В других странах применение технологии гидроразрыва затруднено из-за местных предубеждений и недопонимания технологии. В некоторых из них действуют существенные ограничения по использованию технологии ГРП вплоть до прямого запрета на ее применение.

Ряд экспертов утверждают, что использование технологии гидроразрыва при добыче нефти – это нерациональный, варварский подход к экосистеме. В то же время, метод широко применяется практически всеми крупными нефтяными компаниями.

Применение технологии ГРП достаточно обширно – от низко- до высоко проницаемых коллекторов в газовых, газоконденсатных и нефтяных скважинах. Кроме того, с использованием ГРП можно решать специфические задачи, например, ликвидировать пескопроявления в скважинах, получать информацию о ФЕС объектов испытания в поисково-разведочных скважинах и т.д..

В последние годы развитие технологий ГРП в России направлено на увеличение объемов закачки проппанта, производство азотных ГРП, а также многостадийных ГРП в пласте.

Оборудование для гидроразрыва пласта

Оборудование, необходимое для гидроразрыва пласта, производит целый ряд предприятий, как зарубежных, так и отечественных. Одно из них - компания «ТРАСТ-ИНЖИНИРИНГ» , которая представляет широкий выбор оборудования для ГРП в стандартном исполнении, так и в виде модификации, выполняемой по желанию заказчика.

В качестве конкурентных преимуществ продукции ООО «ТРАСТ-ИНЖИНИРИНГ» необходимо отметить высокую долю локализации производства; применение самых современных технологий проектирования и производства; использование узлов и комплектующих от мировых лидеров отрасли. Важно отметить и присущую специалистам компании высокую культуру проектирования, производства, гарантийного, постгарантийного и сервисного обслуживания. Оборудование для ГРП производства ООО «ТРАСТ-ИНЖИНИРИНГ» легче приобрести благодаря наличию представительств в Москве (Российская Федерация), Ташкенте (Республика Узбекистан), Атырау (Республика Казахстан), а также в Панчево (Сербия).

Разумеется, метод ГРП, как и любая другая технология, применяемая в добывающей отрасли, не лишен определенных недостатков. Один из минусов фрекинга – в том, что положительный эффект операции может быть сведён на нет непредвиденными ситуациями, риск возникновения которых при столь обширном вмешательстве довольно велик (например, возможно непредвиденное нарушение герметичности близлежащего водного резервуара). Вместе с тем. гидравлический разрыв пласта является сегодня одним из наиболее эффективных методов интенсификации скважин, вскрывающих не только низкопроницаемые пласты, но и коллекторы средней и высокой проницаемости. Наибольший эффект от проведения ГРП может быть достигнут при внедрении комплексного подхода к проектированию гидроразрыва как элемента системы разработки с учетом разнообразных факторов, таких как проводимость пласта, система расстановки скважин, энергетический потенциал пласта, механика трещины, характеристики жидкости разрыва и проппанта, технологические и экономические ограничения.

"Сланцевая революция", очевидно, всерьез овладевает умами политиков и бизнесменов всего мира. Пальму первенства в этой сфере держат американцы, но, по-видимому, есть вероятность, что и остальной мир вскоре к ним присоединится. Конечно, есть государства, где практически не ведется добыча сланцевого газа - в России, например, к этому начинанию основной процент политических и бизнес-элит относится довольно скептически. При этом дело не столько в факторе экономической рентабельности. Важнейшее обстоятельство, которое может повлиять на перспективы такой отрасли, как добыча сланцевого газа, - последствия для экологии. Сегодня мы изучим данный аспект.

Что такое сланцевый газ?

Но для начала - небольшой теоретический экскурс. Что такое сланцевый полезное ископаемое, которое добывается из особого вида минералов - Основной метод, с помощью которого ведется добыча сланцевого газа, последствия которой мы сегодня, руководствуясь позициями экспертов, изучим - фрекинг, или гидроразрыв пласта. Устроен он примерно так. В земные недра вводится в почти горизонтальном положении труба, а одно из ее ответвлений выводится на поверхность.

В процессе фрекинга в газохранилище нагнетается давление, которое способствует выходу сланцевого газа наверх, где он и собирается. Наибольшую популярность добыча упомянутого полезного ископаемого приобрела в Северной Америке. По подсчетам ряда экспертов, рост выручки в рамках этой индустрии на рынке США за последние несколько лет составил несколько сотен процентов. Однако безусловный экономический успех в аспекте освоения новых способов добычи "голубого топлива" может сопровождаться огромными проблемами, связанными с добычей сланцевого газа. Носят они, как мы уже сказали, экологический характер.

Вред экологии

То, на что США и другим энергетическим державам следует, по мнению экспертов, обратить особое внимание, работая в такой сфере как добыча сланцевого газа, - последствия для экологии. Самую главную угрозу для окружающей среды таит в себе основной метод извлечения полезного ископаемого из недр земли. Речь идет о том самом фрекинге. Он, как мы уже сказали, представляет собой подачу в земной пласт воды (под очень большим давлением). Подобного рода воздействие способно оказать выраженное негативное влияние на окружающую среду.

Реагенты в действии

Технологические особенности фрекинга - это не единственный характера. Текущие методы добычи сланцевого газа предполагают использование нескольких сотен разновидностей химически активных, и в потенциале токсичных, веществ. Что это может означать? Дело в том, что разработка соответствующих месторождений требует задействования больших объемов пресной воды. Плотность ее, как правило, меньше той, что свойственна подземным водам. И потому легкие слои жидкости, так или иначе, могут со временем подняться на поверхность и достигнуть зоны смешения с питьевыми источниками. При этом в них, вероятно, будут содержаться токсичные примеси.

Более того, возможен вариант, при котором легкая вода будет возвращаться на поверхность загрязненной не химическими, а вполне природными, но все-таки вредными для здоровья человека и экологии веществами, которые могут содержаться в глубинах земных недр. Показательный момент: известно, что планируется добыча сланцевого газа на Украине, в районе Карпат. Однако эксперты одного из научных центров провели исследование, в ходе которого выяснилось: слои земли в тех регионах, которые, как предполагается, содержат в себе сланцевый газ, характеризуются повышенным содержанием металлов - никеля, бария, урана.

Просчет технологии

К слову, ряд экспертов из Украины призывает обратить внимание не столько на проблемы добычи сланцевого газа в аспекте использования вредных веществ, сколько на недостатки в применяемых газовиками технологий. Представители научной среды Украины в одном из своих докладов на экологическую тематику выдвинули соответствующие тезисы. Какова их сущность? Выводы ученых, в целом, сводятся к тому, что добыча сланцевого газа на Украине может нанести значительный ущерб плодородности почв. Дело в том, что при тех технологиях, что задействуются для изоляции вредных веществ, некоторые материалы будут располагаться под пахотным грунтом. Соответственно, что-то вырастить над ними, в верхних слоях почвы, будет проблематично.

Украинские недра

Есть в среде украинских экспертов также и опасения по поводу возможного расходования запасов питьевой воды, которые могут являть собой стратегически значимый ресурс. Вместе с тем, уже в 2010 году, когда сланцевая революция только набирала обороты, украинские власти выдали лицензии на проведение разведывательных работ по сланцевому газу компаниям уровня ExxonMobil и Shell. В 2012 году было осуществлено бурение поисковых скважин в Харьковской области.

Это могло свидетельствовать, полагают эксперты, о заинтересованности украинских властей в освоении "сланцевых" перспектив, вероятно, с целью снизить зависимость от поставок голубого топлива из РФ. Но сейчас неизвестно, считают аналитики, каковы дальнейшие перспективы работы в этом направлении (в силу известных политических событий).

Проблемный фрекинг

Продолжая рассуждение о недостатках технологий добычи сланцевого газа, можно обратить внимание также и на другие примечательные тезисы. В частности, при фрекинге могут использоваться некоторые вещества Они задействуются как жидкости разрыва. При этом частое их использование может приводить к значительному ухудшению степени проницаемости пород для водных потоков. Для того чтобы избежать этого, газовики могут использовать воду, в которой используются растворимые химические производные веществ, близких по составу к целлюлозе. А они несут серьезную угрозу здоровью человека.

Соли и радиация

Были прецеденты, когда присутствие химических веществ в водах в районе сланцевых скважин было зафиксировано учеными не только в расчетном аспекте, но также и на практике. Проанализировав воду, стекавшуюся в очистные сооружения в Пенсильвании, эксперты обнаружили намного более высокий, чем в норме, уровень содержания солей - хлоридов, бромидов. Некоторые из веществ, обнаруженных в воде, могут вступать в реакцию с атмосферными газами - например, озоном, в результате чего могут образовываться токсичные продукты. Также в некоторых слоях недр, расположенных в районах, где добывается сланцевый газ, американцы обнаружили радий. Который, соответственно, радиоактивен. Не считая солей и радия, в водах, которые концентрируются в районах, где применяется основной способ добычи сланцевого газа (фрекинг), учеными были обнаружены различного рода бензолы, толуол.

Законная лазейка

Некоторые юристы отмечают, что вред экологии, наносимый американскими газодобывающими компаниями "сланцевого" профиля, имеет едва ли не законную природу. Дело в том, что в 2005 году в США был принят правовой акт, по которому метод фрекинга, или гидроразрыва пласта, был выведен из-под мониторинга Агентства по охране окружающей среды. Это ведомство, в частности, следило за тем, чтобы американские бизнесмены действовали в соответствии с предписаниями Закона о защите питьевой воды.

Однако, с принятием нового правового акта, предприятия США получили возможность действовать вне зоны контроля Агентства. Стала возможной, отмечают эксперты, добыча сланцевой нефти и газа в непосредственной близости от подземных источников питьевой воды. И это невзирая на то, что Агентство в одном из своих исследований пришло к выводу, что источники продолжают загрязняться, и не столько в процессе фрекинга, сколько через некоторое время после завершения работ. Аналитики считают, что закон был принят не без политического давления.

Свобода по-европейски

Ряд экспертов акцентирует внимание на том, что не только американцы, но также и европейцы не желают понимать, чем опасна добыча сланцевого газа в потенциале. В частности, Еврокомиссия, разрабатывающая источники права в различных сферах экономики ЕС, даже не стала создавать отдельного закона, регулирующего вопросы экологии в данной отрасли. Ведомство ограничилось, подчеркивают аналитики, всего лишь изданием рекомендации, фактически ни к чему не обязывающей энергетические компании.

Вместе с тем, по замечаниям экспертов, европейцы пока не слишком стремятся к скорейшему началу работ по добыче голубого топлива на практике. Не исключено, что все те дискуссии в ЕС, что связаны со "сланцевой" тематикой, - всего лишь политические спекуляции. И на деле европейцы, в принципе, не собираются осваивать добычу газа нетрадиционным методом. По крайней мере, в ближайшем будущем.

Жалобы без удовлетворения

Есть сведения, что в тех районах США, где идет добыча сланцевого газа, последствия экологического характера уже дали о себе знать - и не только на уровне промышленных исследований, но и в среде обычных граждан. Американцы, живущие по соседству со скважинами, где применяется фрекинг, стали замечать, что вода из-под крана сильно потеряла в качестве. Они пытаются выразить протест против добычи сланцевого газа в своей местности. Однако их возможности, как полагают эксперты, несопоставимы с ресурсами энергетических корпораций. Схему бизнесы реализуют достаточно простую. При возникновении претензий со стороны граждан они формируют наняв экологов. В соответствии с этими документами, питьевая вода должна быть в полном порядке. Если жителей не устраивают эти бумаги, то газовики, как сообщается в ряде источников, выплачивают им в досудебном порядке компенсации взамен подписания договоров о неразглашении сведений о подобных сделках. В результате чего гражданин теряет право сообщать что-то прессе.

Вердикт не обременит

Если же судебные процессы все же инициируются, то решения, выносимые не в пользу энергетических компаний, на деле не являются сильно обременительными для газовиков. В частности, по некоторым из них корпорации обязуются поставлять за свой счет гражданам питьевую воду из экологически чистых источников или же устанавливать для них очистное оборудование. Но если в первом случае пострадавшие жители, в принципе, могут быть довольны, то во втором - как полагают эксперты - особого повода для оптимизма может и не быть, поскольку некоторые все же могут просачиваться через фильтры.

Власти решают

В среде экспертов бытует мнение, что интерес к сланцу в США, равно как и во многих других странах мира, в большей степени политический. Об этом, в частности, может свидетельствовать тот факт, что многие газовые корпорации поддерживаются правительством - особенно в таком аспекте, как налоговые льготы. Экономическую же состоятельность "сланцевой революции" эксперты оценивают неоднозначно.

Фактор питьевой воды

Выше мы рассказали о том, что украинские эксперты ставят под сомнение перспективы добычи сланцевого газа в своей стране, во многом в силу того фактора, что технология фрекинга может потребовать расходования большого количества питьевой воды. Надо сказать, что подобные опасения высказывают и специалисты из других государств. Дело в том, что и без сланцевого газа уже сейчас наблюдается во многих регионах планеты. И вполне вероятно, что подобная ситуация в скором времени может наблюдаться и в развитых странах. А "сланцевая революция", понятное дело, будет только способствовать ускорению этого процесса.

Неоднозначный сланец

Есть мнение, что добыча сланцевого газа в России и других странах не осваивается совсем или, по крайней мере, не происходит в таком темпе, как в Америке, как раз таки по причине рассмотренных нами факторов. Это, прежде всего, риски загрязнения окружающей среды токсичными, а иногда и радиоактивными, соединениями, имеющими место быть при фрекинге. Также это вероятность истощения резервов питьевой воды, которая может в скором времени даже в развитых странах стать ресурсом, по степени значимости не уступающим голубому топливу. Разумеется, в расчет берется также и экономическая составляющая - среди ученых нет единого мнения по вопросам рентабельности сланцевых месторождений.

Британские исследователи проанализировали метод гидроразрыва пласта (ГРП, способ интенсификации работы нефтяных и газовых скважин) с точки зрения его безопасности для окружающей среды, экономики и общества. В результате метод ГРП был помещён на седьмое место в рейтинге из девяти источников энергии. Возможно, подобное исследование будет проведено и в Америке – в единственной стране мира, где сейчас метод ГРП в нефтедобыче считается одним из главных.

Низкий уровень безопасности

Гидроразрыв пласта – это неоднозначный процесс, в ходе которого вода, песок и химикаты под высоким давлением подаются в пласт, в результате чего появляются трещины, облегчающие добычу нефти и/или газа.

Чтобы оценить последствия использования метода ГРП в Великобритании, группа учёных из Манчестерского университета составила рейтинг из источников энергии (среди них уголь, ветер, солнечный свет), оценив безопасность их использования с точки зрения окружающей среды, экономики и общества. Метод ГРП учёные поместили на седьмую позицию рейтинга.

Учёные сообщают, что для того, чтобы метод ГРП оказался столь же безопасен, как энергия ветра и солнца, необходимо снизить его негативное влияние на окружающую среду в целых 329 раз.

Исследователи составили различные прогнозы на будущее и определили, что ситуация, при которой на метод ГРП будет приходиться 1, а не 8 процентов выработанной в Великобритании электроэнергии, более благоприятна.

Фрекинг в контексте

Учёные заявляют, что большая часть исследований, связанных с методом ГРП, направлена на изучение его влияния на окружающую среду. Эти исследования, в основном, проводятся в США. Британские специалисты утверждают, что общественно-экономический аспект недостаточно изучен. Они называют свой исследовательский проект первой работой, в которой рассматривается влияние метода ГРП на окружающую среду, экономику и общество.

«Это позволяет нам оценить безопасность использования метода в целом, не уделяя всё внимание лишь одному аспекту наподобие транспорта, шума или загрязнения воды, которые сегодня активно обсуждаются при изучении сланцевого газа», – рассказала The Independent профессор Манчестерского университета Адиза Азападжик.

В некоторых государствах метод ГРП находится под запретом, и на данный момент Америка – единственная страна, использующая его в крупных масштабах. Возможно, британское исследование сподвигнет американских специалистов на проведение собственного анализа. Если в Америке безопасность метода ГРП будет оценена столь же низко, то политики могут обратиться к использованию менее опасных источников энергии.

Малая история ГРП

В мировой практике добычи нефти и газа, гидроразрыв пласта занимает видное место среди прочих методов интенсификации притока углеводородов. Однако в Украине последние несколько лет он подвергается критике, основанной на применении исключительно при добыче сланцевого газа, и сомнениях относительно совершенства технологий, которые нам якобы «навязывают» западные компании.

Альтернативой добыче собственных нефтегазовых ресурсов является их импорт. Стоимость импорта газа из России, основного поставщика для Украины, широко известна и она стала основной причиной активизации мер по снижению энергетической зависимости – диверсификации маршрутов и источников поставки газа, в т.ч.: внешней – поставки газа из Европы по схеме «реверса» и в виде СПГ , а также внутренней – увеличения собственной добычи на суше и шельфе.

Последнее время немногим компаниям, работающим на территории Восточной Европы, удается достигнуть значительного прогресса в добыче нефти и газа. В первую очередь это объясняется истощенностью месторождений и низким уровнем запасов, при которых традиционные методы бурения и добычи уже не работают. Другими словами, шансы на то, что после бурения обычной вертикальной скважины будет зафиксировано попадание в подземный природный резервуар скопления газообразных углеводородов и будет получен стабильный приток товарной продукции – невелики.

Условия добычи газа остаются почти неизменными на Севере России, Катаре, Иране и еще нескольких регионах, которые географически расположены над такими резервуарами, которые имеют гигантские масштабы и благоприятные условия залегания ископаемых. Более того некоторые из этих стран осуществляют обратную закачку добытого газа для увеличения давления в нефтяных пластах и таким образом – извлечения больших объемов нефти.

Однако все же большая часть стран мира вынуждена внедрять способы интенсификации добычи газа на своей территории, т.е. применять новые методы извлечения углеводородов на истощенных месторождениях и в новых, более глубоких, продуктивных горизонтах, где нефть и газ содержатся в плотных породах: угольных пластах, сланцах, плотных песчаниках и др.

Технология добычи углеводородов в плотных породах, которые залегают узким, но протяженным пластом, изначально требует бурения обычной вертикальной секции скважины, а после – горизонтальной секции (путем искривления ствола), сооружаемой внутри и вдоль продуктивного горизонта длинной около 1 км. Это позволяет увеличить площадь контакта с породой и соответственно увеличить приток товарной продукции с применением методов интенсификации добычи, известных и в США и СССР еще с 50-х годов прошлого века, в частности, такого как гидравлический разрыв пласта (ГРП ).

Применение именно таких методов позволяет странам с недостаточным ресурсным потенциалом, но высоким энергопотреблением получить, хотя бы относительную энергетическую независимость, снижая внешнее влияние от дорогостоящего импорта углеводородов.

Что такое «гидроразрыв пласта»?

«ГРП - один из методов интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин. Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины. После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает. Метод позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна. Кроме того, в настоящее время метод применяется для разработки новых нефтяных пластов, извлечение нефти из которых традиционными способами нерентабельно ввиду низких получаемых дебитов. Также применяется для добычи сланцевого газа и газа уплотненных песчаников» – Источник: Википедия.

Согласно терминологии «Газпрома»: «Гидроразрыв пласта – гидравлический разрыв пласта, - формирование трещин в массивах газо-, нефте-, водонасыщенных и других горных породах под действием подаваемой в них под давлением жидкости. Операция проводится в скважине для повышения дебита за счет разветвленной системы дренирования, полученной в результате образования протяженных трещин. Реализация гидроразрывов пластов на газовых скважинах стала возможной с появлением насосных агрегатов, обеспечивающих скорость закачки 3–4 куб.м/мин при давлении 100 МПа. При закачке в скважину рабочей жидкости с высокой скоростью на ее забое создается высокое давление. Если оно превышает горизонтальную составляющую горного давления, то образуется вертикальная трещина. В случае превышения горного давления формируется горизонтальная трещина.

В качестве рабочей жидкости, как правило, используют загущенные жидкости на водной или углеводородной основе. Вместе с рабочей жидкостью закачивают закрепляющий агент (песок или твердый материал фракции 0,5-1,5 мм), заполняющий трещину и препятствующий ее смыканию. При применении загущенной жидкости за счет снижения ее утечек в пласт можно поднять забойное давление при значительном снижении скорости закачки и за счет песконесущей ее способности транспортировать закрепляющий агент по всей длине трещины». На постсоветском пространстве общепринятым является сокращение – «ГРП», однако для подчеркивания негативного акцента процесса, чаще используется его иностранное название – «фрэкинг» (сокращение от англ. Hydraulic fracturing).

Некоторые факты про ГРП :

Жидкость для процесса в среднем 99,95% состоит из воды и песка с малой долей химических добавок, также используется вода и др. жидкости, азот или СО2, ранее применялся раствор с крахмалом;

Ежегодно десятки тысяч скважин подвергаются ГРП , по результатам которых пока что не доказано загрязнение подземных вод жидкостью применяемой при операции;

Лидерами применения и идеологами создания технологии являются США и Россия.

ГРП : насколько это новая технология?

ГРП не является новой технологией. Впервые он был применен в США в 1947 г. на газовом месторождении Hugoton в округе Грант юго-западного Канзаса компанией Stanolind. Эксперимент не был очень успешен. Патент на этом процессе был выпущен в 1949 г., а исключительная лицензия была выдана Halliburton Oil Well Cementing Company. 17 марта 1949 г. Halliburton выполнил первые два коммерческих ГРП в округе Стивенс (штат Оклахома), и округе Арчер (Техас). В качестве жидкости при первых ГРП использовалась техническая вода, в качестве расклинивающего агента – речной песок.
Чуть позже ГРП проводились и в СССР . В 1953-1955 гг. разработчиками теоретической основы стали советские учёные Христианович С.А. и Желтов Ю. П. (модель трещин ГРП «Христиановича-Желтова»), которые также оказали значительное влияние на развитие ГРП в мире. Сфера применения ГРП расширилась также на добычу метана из угольных пластов, газа уплотненных песчаников, а также сланцевого газа. Впервые в мире гидроразрыв угольного пласта был произведён в 1954 г. на Донбассе. Сегодня метод ГРП довольно часто применяется как государственными, так и частными добывающими компаниями как метод интенсификации добычи нефти и газа.

До 1988 г. в США было проведено более 1 млн. ГРП (1500 ГРП в месяц), а сфера применения этой операции настолько расширилась, что около 40% скважин после бурения подлежали проведению ГРП и более 30% запасов стало экономично выгодно разрабатывать с применением ГРП . Благодаря ГРП было обеспечено увеличение добываемых запасов на 1,3 млрд.т нефти.

В 2002 г. в Северной Америке была разработана модернизированная технология ГРП для коллекторов с высокой проницаемостью. Уже в 2005 г. было известно, что на 85% газовых и более 60% нефтяных скважин проводился ГРП . Таким образом, этот метод стал обычным методом завершения газовых скважин всех типов коллекторов.

За последние 65 лет, эта технология использовалась энергетическими компаниями для извлечения природного газа и нефти из ловушек в скальных образованиях, а также для стимулирования притока воды из водных скважин и доведения геотермальных скважин до коммерческой жизнеспособности. Сегодня, для получения или сохранения экономической целесообразности эксплуатации, девять из 10 сухопутных нефтегазовых скважин нуждаются в проведении ГРП .

ГРП – не является новинкой и для Европы. Например, во Франции, результаты отчета Парламентского управления по оценке научно-технологических решений (Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques, OPECST ) указывали на то, что процесс ГРП использовался в стране с 1980-х годов не менее 45 раз без каких-либо последствий для окружающей среды. Для сравнения, в Великобритании начиная с 1970 г. было проведено более 200 ГРП . В 1980-х годах Германия и Нидерланды, для увеличения объемов добычи на существующих наземных скважинах, начали применять ГРП . Начиная с 1975 г. массивные ГРП были проведены в Германии на газовых скважинах в плотных песчаниках Rotliegend и угольных пластах (рис. 2), что до сих пор обеспечивает большую часть немецкой добычи природного газа.

До настоящего времени в Нидерландах ГРП произведен на более 200 скважинах. В частности за 2007-2011 гг. на 22 скважинах, в т.ч. 9 – на суше и 13 – на шельфе.

Этот период совпал с открытием новых нефтегазовых месторождений в Северном море. В 1970-х годах Великобритания, Норвегия, Нидерланды и др. начали их эксплуатацию.

Инновационные возможности горизонтального бурения, которое позволяет добывать газ в больших объемах, были подтверждены французской компаний Elf Aquitaine, которая, в период 1980-1983 гг., успешно осуществила бурение нескольких скважин на юго-западе Франции.

Несмотря на успешность продвижения технологии страны ЕС по-разному рассматривают применение ГРП и вообще разработку сланцевого газа.
Статья 194 Лиссабонского договора (международный договор, подписанный на саммите ЕС 13 декабря 2007 г.), который был призван заменить не вступившую в силу конституцию ЕС, гласит, что принятие решений о структуре потребляемых энергоресурсов относится к компетенции конкретных государств-членов ЕС в свете отдельных энергетических приоритетов, проблем энергетической безопасности и имеющихся ресурсов. Именно поэтому разные страны-члены ЕС применяют различные подходы к разработке сланцевого газа.

Пример тому, Польша – крупный импортер природного газа, а также крупнейший в ЕС производитель и потребитель угля. Правительство Польши приняло решение о разведке сланцевого газа, как средства для поддержки снижения внутренней добычи традиционного газа, декарбонизации своей экономики (уменьшения объемов потребления угля и его доли в структуре энергобаланса) и уменьшения зависимости от импортируемого газа.

Другие страны, такие как Великобритания, Дания, Швеция, Венгрия, Румыния и Литва также изучают, планируют изучить потенциал своих ресурсов и постепенно внедряют ГРП на своих месторождениях. Пока что лишь три страны ЕС: Франция, Чехия, Болгария заблокировали использование ГРП на своей территории.

К концу ХХ века совместное применение горизонтального бурения и гидроразрыва вызвали революцию в газовой отрасли, которая началась в США и теперь меняет мир. (О роли США в сланцевой революции см. публикацию .) Несмотря на различное отношение к добыче сланцевого газа, США и Россия являются странами, где ГРП получил наиболее широкое распространение как один из основных методов добычи нефти и газа, – ежегодно производится несколько тысяч таких операций.

Мировые тенденции развития и расширения использования этого метода затронули не только страны Европы, но и Россию, и Украину, которые уже более 65 лет используют его на своих истощаемых месторождениях. Однако с 2006 г., на фоне обострения межгосударственных взаимоотношений в вопросе стоимости импорта российского газа, Украина определила одной из альтернатив снижения газовой зависимости от России – активизацию деятельности по разведке и добыче сланцевого газа. С этого момента официальные позиции двух стран, профессионального сообщества и граждан общества двух братских народов, относительно ГРП , стали расходиться.

Александр Лактионов
Главный специалист по исследованию энергетических рынков компании “Смарт Энерджи”

Группа исследователей пришла к выводу, что фрекинг может сказываться на низком весе ребенка, рожденного в пределах трех километров от зоны его использования.

Что такое фрекинг?

Если вы в курсе самых обсуждаемых апокалиптических сценариев, которые основываются на антропогенном факторе, то наверняка знаете о возможном истощении ресурсов нашей планеты и погружении человечества в хаос анархии. Несмотря на довольно отдаленные перспективы подобного развития событий, ограниченность ресурсов, необходимых для комфортной, и нужно подчеркнуть это слово, жизни, действительно имеется. Однако, помимо десятка направлений поиска комплексного решения этой проблемы, от изобретения вечного двигателя до разработок проектов по добыче ресурсов на других планетах, существует пара упрощенных решений: найти новые источники или хорошенько потрясти старые.

Если первый вариант, в принципе, может сопровождаться строительством инфраструктуры вокруг нового объекта, содержащего полезные ископаемые, то второй действительно вызывает опасение. Один из методов, который особенно популярен сегодня в топливно-энергетической отрасли, это фрекинг .

Фрекинг, или гидравлический разрыв пласта, подразумевает, как следует из названия, жесткий, но максимально эффективный (с экономической точки зрения) способ разработки уже истощившегося месторождения. В основе технологий фрекинга лежит использование целого спектра химических реагентов, которые при взаимодействии вызывают образование высокопроводимых трещин для выкачивания последних остатков нефти и газа, находящихся в труднодоступных пластах земли.

Сбор данных

Эта варварская методика уже снискала дурную славу, но законы определенных стран, включая США, разрешают её использование. Хотя отдельные штаты и стараются запретить применение фрекинга на своей территории, чтобы остановить жадных до денег компании, требуется собрать неоспоримый набор доказательств его негативного влияния на окружающую среду и здоровье населения.

В частности, опубликованное в Science Advance исследование вносит свой вклад в эту борьбу. Коллектив исследователей из Принстона, Кембриджа и других университетов США установил, что фрекинг имеет прямое воздействие на здоровье беременных женщин. Их работа показала, что дети, рожденные в пределах трех километров от зоны добычи ресурсов методом разрыва пласта, на 25% больше подвержены риску родиться с низким весом.

В ходе исследования были изучены записи рождения более чем 1 млн детей с 2004 по 2013 гг. Более того, для чистоты исследования было дополнительно изучено семейное положение каждой матери, её место проживания, раса и образование.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .