Гидравлический разрыв пласта — это метод, используемый для разрушения нефте- и газосодержащих горных пород, создания проходов для потока топлива из породы в добывающую скважину. Это достигается за счет использования гидравлического давления для нагнетания жидкости, содержащей песок или какой-либо другой абразивный материал, в породу с достаточной силой, чтобы вызвать трещины. Технология используется для стимулирования притока нефти или газа в новых скважинах и восстановления добычи в скважинах, которые считались истощенными.
Процесс гидроразрыва пласта был разработан в 1903 году, но прошло более сорока лет, прежде чем эта технология была впервые использована в коммерческих целях в 1948 году. В большинстве добывающих скважин в США и во всем мире используется гидроразрыв пласта, включая скважины в таких странах, как Мексика, Бразилия, Франция, Великобритания, Колумбия, Аргентина, Румыния, Венесуэла, Индонезия и Россия. Гидроразрыв пласта считается ценным механизмом увеличения внутреннего производства энергии за счет обеспечения доступа к ранее недоступным запасам.
Гидравлический разрыв пласта также является ключом к финансовой целесообразности разработки сланцевой нефти. Производители газа утверждают, что большая часть запасов сланца в Соединенных Штатах находится в горных породах, до которых невозможно добраться без гидроразрыва. Сланец – это осадочная горная порода, состоящая из прессованной глины, ила и органического растительного материала. Эта порода непроницаема, а значит, не пропускает жидкости, поэтому для извлечения газа из сланца требуется гидроразрыв.
Гидравлический разрыв пласта включает закачку жидкости через скважину в подземную горную породу с использованием достаточного давления, чтобы вызвать трещины в породе. Наиболее распространенным жидким агентом является вода, хотя в некоторых случаях используется дизельное топливо, сырая нефть, разбавленная соляная кислота или можно использовать керосин. Вода смешивается с несколькими химическими веществами и гуаром, натуральным веществом, изготовленным из бобов, что придает воде гелеобразную консистенцию. Водная смесь в первую очередь является системой доставки расклинивающего агента, обычно гранулированного вещества, такого как песок или алюминиевые гранулы, который удерживает трещину открытой после отвода воды.
Гидравлическое давление используется для перекачки водной смеси через бурильную трубу или насосно-компрессорную трубу в горную породу. После того, как вода создала несколько трещин в горной породе, давление сбрасывается, и вода уходит в скважину. Трещины начинают закрываться, но «подпираются» песком или другим расклинивающим агентом, позволяя газу или нефти течь к скважине. Обсадные трубы и цемент устанавливаются как часть процесса, чтобы предотвратить утечку жидкости из скважины в грунтовые воды.
Небольшие следы жидкой смеси остаются в породе, а присутствие в смеси токсичных химических веществ вызывает озабоченность у окружающей среды. Технологические достижения постоянно совершенствуются, чтобы предотвратить просачивание защитной оболочки в грунтовые воды. В США Агентство по охране окружающей среды (EPA), Совет по охране подземных вод (GUPC) и Межгосударственная комиссия по нефти и газу (IOGCC) провела все тесты для определения воздействия гидравлического разрыва пласта на окружающую среду. Тесты, проведенные EPA, включали неглубокие колодцы, которые, скорее всего, представляют угрозу для грунтовых вод. В каждом случае тесты не смогли обнаружить какого-либо негативного воздействия на окружающую среду.