Гидроразрыв пласта: технология проведения ГРП. Что такое гидроразрыв пласта по-Техасски

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 .

Из истории развития методов интенсификации добычи нефти

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 состояла 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.

Примерно в это же время был разработан метод интенсификации добычи нефти посредством обработки призабойной зоны скважины кислотой. Первые кислотные обработки, по некоторым данным, были выполнены в 1895 году. Авторство в изобретении метода приписывается Герману Фрешу, главному химику на нефтеперерабатывающем заводе Solar компании Стандарт Ойл. Патент по кислотной обработке Фреш получил 17 марта 1896 г. Он касался химического агента (хлористоводородной кислоты), который способен реагировать с известняком, в результате чего образуются растворимые продукты. Эти продукты в дальнейшем выносятся из пласта вместе со скважинными флюидами.

Как и для всех инноваций, потребовалось некоторое время, чтобы это новшество прижилось. На то, чтобы осознать все преимущества кислотных обработок ушло 30 лет. Применение метода в промышленных масштабах началось только в 30-х годах 20-го века.

В процессе этих первых интенсифицирующих кислотных обработок было выяснено, что под действием давления возможен разрыв пласта. Так зародилась идея гидравлического разрыва пласта, первая зафиксированная попытка которого была предпринята в 1947 году. Попытка оказалась неуспешной, но она вдохновила на дальнейшие изыскания в этой области.

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 млн. 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 и вовсе прекратилось. 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. 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 странах действуют существенные ограничения по использованию технологии ГРП вплоть до прямого запрета на ее применение.

Что такое ГРП?

Сущность метода ГРП заключается в нагнетании в призабойную зону жидкости под высоким давлением, в результате чего происходит разрыв горной породы и образование новых или расширение существующих трещин. Для сохранения трещин в открытом состоянии при снижении давления в них вместе с жидкостью закачивают закрепляющий агент – проппант. Жидкость, передающая давление на породу пласта, называется жидкостью разрыва.

Трещина разрыва , образующаяся в результате ГРП, может быть горизонтальной или вертикальной. Разрыв горной породы происходит в направлении, перпендикулярном наименьшему напряжению. Как правило, до глубины порядка 500 метров в результате гидроразрыва возникают горизонтальные трещины. На глубине ниже 500 метров возникают вертикальные трещины. Поскольку продуктивные нефтенасыщенные пласты залегают, как правило, на глубине ниже 500 метров, трещины разрыва в нефтяных скважинах всегда вертикальные.

Виды ГРП

Различают проппантный гидроразрыв и кислотный гидроразрыв .

Проппантный ГРП – гидроразрыв с использованием проппанта – расклинивающего материала, который закачивают в процессе ГРП для предотвращения смыкания созданной трещины. Эта разновидность ГРП используется, как правило, в терригенных пластах.

Когда говорят о гидравлическом разрыве пласта, чаще всего подразумевают именно проппантный ГРП.

Кислотный ГРП – гидроразрыв, при котором в качестве жидкости разрыва используется кислота. Применяется в случае карбонатных пластов. Созданная с помощью кислоты и высокого давления сеть трещин и каверн не требует закрепления проппантом. От обычной кислотной обработки отличается гораздо большим объемом использованной кислоты и давлением закачки (выше давления разрыва горной породы).

Основные факторы, от которых зависит успешность ГРП:

• правильный выбор объекта для проведения операций;
• использование технологии гидроразрыва, оптимальной для данных условий;
• грамотный подбор скважин для обработки.

Экологическая безопасность ГРП

Широкомасштабное применение ГРП в течение длительного периода времени (уже более 50 лет) подтверждает экологическую безопасность метода. Работы по проведению ГРП проводятся под контролем государственных регулирующих органов и супервайзеров самих нефтяных компаний. Поскольку нефтяные пласты залегают на больших глубинах (1000-3000 м) влияние процесса на поверхностные и грунтовые воды исключено. Сама с использованием нескольких колонн призвана обеспечить экологическую безопасность процесса нефтедобычи и работ, проводимых в скважинах.

В заключение

Технология ГРП прошла большой путь – от единичных операций до самого мощного инструмента увеличения продуктивности скважин и управления разработкой пласта. В настоящее время многие нефтяные месторождения своей разработкой обязаны методам гидроразрыва пласта. Например в США, где технология ГРП применяется чрезвычайно широко, примерно 25-30% всех запасов стали промышленно доступными именно благодаря этой технологии. По оценкам экспертов, гидроразрыв способствовал увеличению извлекаемых запасов нефти в Северной Америке на 8 млрд. баррелей.

Наряду с образованием в пласте трещин с целью увеличения продуктивности скважин, гидроразрыв может использоваться также для преодоления загрязнения призабойной зоны пласта, как средство повышения эффективности операций при реализации вторичных методов добычи нефти, и для повышения приемистости скважин при захоронении солевых растворов и промышленных отходов в подземных пластах.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП или фрак, от английского hydraulic fracturing) является неотъемлемым процессом стимуляции скважины в процессе добычи нефти и газа из сланцевых пород.
Еще не так давно вокруг ГРП было очень много разговоров и очень многие организации выступали против разрешения на проведение ГРП. Главным аргументом против ГРП выдвигалась теория о том, что ГРП очень сильно загрязняет подземные источники пресной воды, вплоть до того, что из-под крана начинает течь вода с примесями газа, которые можно поджечь, о чем, кстати, был снят ролик, который попал во многие передачи и выпуски новостей.

Сегодня я затрону вопрос ГРП и мы посмотрим на то, как все выглядит на практике. А затем я расскажу о том, насколько правдивы разговоры о загрязнении пресных источников и пагубном влиянии ГРП. Так же я коснусь нашумевшего видео о том, как люди поджигаю воду в кране. Видео видели все, а вот историю за кадром этого видео почти никто не знает.

1. В начале разберемся с тем, что вообще такое ГРП, т.к. многие этого не знают. Традиционно нефть и газ добывались из песчаных пород, которые обладают высокой пористостью. Нефть в таких породах может свободно мигрировать среди песчинок к скважине. Сланцевые породы наоборот, имеют очень низкую пористость, а нефть в них содержится в трещинах внутри сланцевого пласта. Задача ГРП - увеличить эти трещины (или образовать новые), дав нефти более свободный путь к скважине. Для этого в нефтенасыщенный пласт сланца под высоким давлением нагнетается специальный раствор (на вид напоминающий холодец), состоящий из песка, воды и дополнительных химических добавок. Под высоким давлением нагнетаемой жидкости сланец образует новые трещины и расширяет уже имеющиеся, а песок (проппант) не дает трещинам сомкнуться, таким образом и улучшается проницаемость пород. ГРП бывает двух видов - проппантный (с использованием песка), и кислотный. Тип ГРП выбирается на основе геологии разрываемого пласта.

2. Для проведения ГРП требуется довольно большое количество техники и персонала. Технически же процесс идентичен не зависимо от компании, проводящей работу. К арматуре скважины подключается трейлер с блоком манифольдов. К этому трейлеру подключаются насосные установки нагнетающие раствор ГРП в скважину. За насосными станциями устанавливается смесительная установка, возле которой устанавливают трейлера с песком и водой. За всем этим хозяйством устанавливают станцию контроля. С противоположенной стороны арматуры устанавливается кран и каротажная машина.
***
Справа, на фотографии - блок манифольдов, слева - насосные трейлера, далее - арматура и за ней кран. Каротажная машина находится слева, за трейлерами. Ее видно на других фотографиях.

3. Процесс ГРП начинается в смесителе, куда подается песок и вода, а так же химические добавки. Все это смешивается до определенной консистенции, после чего подается в насосные установки. На выходе из насосной установки раствор ГРП попадает в блок манифольдов (это что-то вроде общего смесителя для всех насосных установок), после чего раствор отправляется в скважину. Процесс ГРП не проводится за один подход, а проходит этапами. Составлением этапов занимается команда петрофизиков на основе акустического каротажа, как правило, открытой скважины, проведенной во время бурения. В течении каждого этапа каротажная команда ставит в скважине заглушку, отделяя интервал ГРП от остальной скважины, после чего производит перфорацию интервала. Затем проходит ГРП интервала, и заглушка снимается. На новом интервале ставится новая заглушка, снова проходит перфорация, и новый интервал ГРП. Процесс ГРП может длится от нескольких дней, до нескольких недель, а количество интервалов может доходить до сотни.
***
Так выглядит смеситель. Шланги идущие к нему - линии подключения воды.

4. Помпы, используемые при ГРП оснащены дизельными двигателями мощностью от 1 000 до 2 500 л.с.. Мощные насосные прицепы способны нагнетать давление до 80 МПа, при пропускной способности 5-6 баррелей в минуту. Количество помп рассчитывается все теми же петрофизиками на основе каротажа. Высчитывается необходимое давление для разрыва пласта, и на его основе считается количество насосных станций. В течении работы количество используемых помп всегда превосходит расчетное количество. Каждая помпа работает в менее интенсивном режиме, чем это требуется. Делается это по двум причинам. Во-первых, это значительно сохраняет ресурс помп, во-вторых, при выходе из строя одной из помп она просто выводится из линии, а давление на остальных помпах слегка увеличивается. Таким образом поломка помпы не влияет на процесс ГРП. Это весьма важно, т.к. если процесс уже начат то остановка неприемлема.
***
Помпы подключенные к блоку манифольдов. "Будка" на заднем плане - пункт контроля работы смесителя. Противоположенный вид, от будки, - на второй фотографии.

5. Технология ГРП токовой не родилась вчера. Первые попытки "ГРП" предпринимались еще в 1900 года. Заряд нитроглицерина опускался в скважину, после чего детонировал. В то же время была опробования кислотная стимуляция скважин. Но оба метода, несмотря на раннее рождение, потребовали еще очень много времени, чтобы стать совершенными. Бум ГРП получил лишь в 1950-х годах, с развитием проппанта. Сегодня метод продолжает совершенствоваться и улучшаться. При стимуляции скважины продляется ее жизнь и увеличивается дебит. В среднем прирост нефтепотока к расчетному дебиту скважины составляет до 10 000 тонн в год. Кстати, ГРП проводится и на вертикальных скважинах в песчаннике, поэтому ошибочно думать, что процесс приемлем только в сланцевых породах и родился только что. Сегодня около половины скважин подвергаются ГРП стимуляции.

6. Тем не менее, с развитием горизонтального бурения очень многие люди стали высказываться против проведения стимуляций скважин, т.к. ГРП наносит вред окружающей среде. Было написано очень много трудов, снято видео и проведено расследований. Если читать все эти статьи, то все складно, но это только на первый взгляд, а мы же присмотримся к деталям.
***
Вид на блок манифольдов от арматуры. Кстати, ходить среди трейлеров и труб можно лишь во время каротажа, когда в системе нагнетания нет давления. Любой человек, появившийся среди трейлеров с помпами или труб во время проведения ГРП увольняется на месте без разговоров. Безопасность прежде всего.

7. Самый главный аргумент против ГРП - загрязнение грунтовых вод химическими веществами. Что именно входит в состав раствора - тайна компаний, но кое-какие элементы все же разглашены и есть в открытых публичных источниках. Достаточно обратиться к базе данных по ГРП "ФракФокус", и можно найти общий состав геля (1, 2). На 99% гель состоит из воды, лишь оставшийся процент - химические добавки. Сам проппант не входит в данном случае в подсчет, т.к. не является жидкостью, да и безвреден. Итак, что же входит в оставшийся процент? А туда входят - кислота, противокоррозийный элемент, фрикционная смесь, клей и добавки для вязкости геля. К каждой скважине элементы из списка подбираются индивидуально, всего их может быть от 3 до 12, попадающих в одну из вышеперечисленных категорий. Действительно, все эти элементы токсичны, и не приемлемы для человека. Примером конкретных добавок являются например: Ammonium persulfate, Hydrochloric acid, Мuriatic acid, Ethylene glycol.
***
Каротажная машина. Команда собирает заряды и готовит заглушку для проведения перфорации.

8. Как эти химические вещества могут подняться на верх минуя ловушки удерживающие нефть? Ответ мы находим в отчете Ассоциации по защите окружающей среды (3). Случиться это может либо из-за взрывов на скважинах, либо из-за разливов во время проведения ГРП, либо из-за разливов утилизационных бассейнов, либо из-за проблем с целостностью скважин. Первые три причины не в состоянии заразить источники воды на огромных площадях, остается лишь последний вариант, который сегодня официально подтвержден Академией наук США (4).

9. Кому интересно как отслеживается движение жидкостей внутри пород, то делается это с помощью так называемых трейсеров. Специальная жидкость, имеющая определенный радиационный фон, нагнетается в скважину. После чего в соседних скважинах, и на поверхности, ставят сенсоры, реагирующие на излучение. Таким образом можно смоделировать очень точно "общение" скважин между собой, а так же обнаружить утечки внутри обсадных колонн скважин. Не беспокойтесь, фон у таких жидкостей очень слабый, а радиоактивные элементы используемые при таких исследованиях очень быстро разлагаются не оставляя следов.

10. Нефть на поверхность поднимается не в чистом виде, а с примесями воды, грязи и различных химических элементов, в том числе и химическими добавками использованными во время ГРП. Проходя через сепараторы нефть отделяется от примесей, а примеси утилизируются через специальные утилизационные скважины. Говоря простым языком - отходы закачиваются обратно в землю. Обсадная труба зацементирована, но она ржавеет со временем, и в какой-то момент в ней появляется течь. Если труба имеет хороший цемент в затрубном пространстве - то это ржавчина не имеет значения, утечки из трубы не будет, если же цемента нет, или цементная работа была выполнена плохо - то жидкости из скважины попадут в затрубное пространство, откуда могут попасть куда угодно, т.к. течь может быть выше нефтяных ловушек. Эта проблема известна инженерам очень давно, и фокус на этой проблеме был заострен еще в начале 2000-х, т.е. задолго до обвинений в адрес ГРП. Еще тогда когда многие компании создали внутри себя отдельные ведомства отвечающие за целостность скважин и их проверку. Утечки могут приносить с собой в верхние слои пород много грязи, газа (не только природного, но и сероводорода), тяжелых металлов и способны заразить чистые источники воды и без химических элементов ГРП. Поэтому тревога поднятая сегодня является весьма странной, проблема существовала и без ГРП. Особенно это касается старых скважин, которым более 50 лет.

11. Сегодня регламенты многих штатов разительно быстро меняются, особенно это касается Техаса, Нью-Мексико, Пенсильвании и Северной Дакоты. Но к удивлению многих, - вовсе не из-за ГРП, а из-за взрыва платформы БП в Мексиканском заливе. Во многих случаях компании спешно проводят каротажи по проверке целостности обсадной трубы и цемента за ней, и передают эти данные в государственные комиссии. К слову заметить, что пока каротажи по целостности скважин официально никто не требует, но компании самостоятельно тратят деньги и делают данную работу. При неудовлетворительном состоянии скважины глушатся. Надо отдать должное инженерам, например из 20 000 скважин инспектированных в Пенсильвании, в 2008 году, было зарегистрировано лишь 243 случая утечек в верхние водные слои (5). Иными словами, ГРП не имеет отношения к заражению и газификации пресных вод, виной тому является плохая целостность скважин, которые не были заглушены вовремя. А токсичных элементов в нефтенасыщенных пластах полным полно и без химических добавок используемых во время проведения ГРП.

12. Другой аргумент, который приводят противники ГРП - чудовищное количество пресной воды требуемое для проведения операции. Воды для ГРП требуется действительно много. Отчет Ассоциации по защите окружающей среды дает цифры, всего с 2005 по 2013 года было использовано 946 млрд. литров воды, при том, что за это время было проведено 82 000 операций ГРП (6). Цифра интересная, если не задуматься. Как я упомянул до этого, ГРП начал широко использоваться с 50-х годов, но статистика начинается лишь с 2005, когда было начато массовое горизонтальное бурение. Почему? Хорошо было бы упомянуть общее количество операций ГРП и количество воды, израсходованное до 2005 года. Ответ на данный вопрос, частично, можно найти все в той же базе данных по ГРП "ФракФокус" - начиная с 1949 года было проведено более 1 миллиона операций ГРП (7). Так сколько же воды было использовано за это время? Об этом отчет почему-то не говорит. Наверное потому, что 82 тысячи операций как-то меркнут на фоне миллиона.

13. Вопросов к EPA (Environmental Protection Agency) тоже много. На EPA очень многие любят ссылаться, как на очень веский источник. Источник и в правду веский, но и веский источник может дать дезу. В свое время EPA нашумели на весь мир, проблема в том, что наделав шуму, мало кто знает чем все кончилось, а кончилась история весьма плачевно, для некоторых.
***
Так выглядит проппант. Его называет песком, на самом деле это не тот песок, который добывается в карьерах и в котором играют дети. Сегодня проппант изготавливается на специальных заводах, и бывает он разных видов. Обычно идентификация идет соразмерно песчинкам, например это - проппант 16/20. В отдельном посте непосредственно о процессе ГРП я подробно остановлюсь на типах проппанта и покажу его различные виды. А песком его называют потому, что при первом ГРП компания Халлибертон использовала обычный мелкий речной песок.

14. С EPA связано две очень интересные истории (8). Итак, первая история.
В пригороде Далласа, в городе Форт Ворс, нефтяная компания осуществляла бурение скважин для добычи газа, естественно с использованием ГРП. В 2010 году, региональный директор EPA, доктор (стоит обратить внимание на высокий статус и наличие хорошего, высшего, образования) Ал Армендариз, подал чрезвычайный иск в суд против компании. В иске говорилось что люди живущие вблизи скважин компании находятся в опасности, т.к. скважины компании газифицируют водные скважины находящиеся вблизи. В тот момент накал страстей вокруг ГРП был очень высок, и терпение ЖД комиссии Техаса взорвалось. Для тех, кто забыл - в Техасе вопросами земельного пользования и бурения занимается Железнодорожная комиссия. Была составлена научная группа, которую отправили для исследования качества воды. Верхний метан в под Форт Ворсом находится на глубине 120 метров и никакой шапки не имеет, в то время как глубина водных скважин не превышала 35 метров, а ГРП проходящий на скважинах компании был осуществлен на глубине 1 500 метров. Так вот, оказалось, что никаких тестов для исследования пагубного влияния EPA не проводили, а просто взяли и заявили, - ГРП загрязняет пресную воду, и подали в суд. А комиссия, взяла и провела тесты. Проверив целостность скважин, взяв пробы грунта и проведя необходимые тесты комиссия вынесла единый вердикт - ни одна скважина не имеет утечек и к газификации пресной воды отношения не имеют. EPA проиграли два суда, компании и второй суд непосредственно ЖД комиссии, после чего директор EPA, - доктор Ал Армендариз уволился "по собственному желанию". Сейчас он работает в ночном клубе в столице Техаса, городе Остин.

К слову, проблема газификации воды действительно есть, но она никак не связана с ГРП, а связана с очень неглубоким залеганием метана. Газ из верхних слоев постепенно поднимается наверх и попадает в водные скважины. Это естественный процесс, никак не связанный вообще с добычей и бурением. Такой газификации подвержены не только водные скважины, но и озера и родники.
***
Справа - ковш смесителя. Слева - контейнер с проппантом. Проппант подается в ковш на конвейерной ленте, после чего смеситель забирает его в центрифугу, где происходит его смешение с водой и химическими добавками. После чего гель подается к помпам.

15. А теперь дорогие читатели, сядьте поудобнее, запаситесь попкорном и пристегните ремни - я расскажу о нашумевшем видео, в котором люди поджигают воду текущую из-под крана.

Сразу за историей с нерадивым доктором из EPA, ЖД комиссия обратила свой взор на очень популярное видео, которое к тому моменту где только не показывали. Некий Стивен Липский, хозяин скважин с пресной водой, и консультант по вопросом окружающей среды Алиса Рич сняли видео, в котором они поджигают воду, идущую из-под крана. Водозабор производился из водных скважин Стивена. Вода загорелась, якобы, из-за высокой концентрации газа, в которой виновата нефтяная компания со своим злосчастным ГРП. На самом деле, при расследовании, оба обвиняемых сознались, что к системе трубопровода был подключен баллон с пропаном, и сделано это было с целью привлечения новостных ведомств, которое заставило бы людей верить в то, что ГРП виновато в газификации пресной воды. В данном случае было доказано, что Алиса Рич знала о фальсификации, но хотела передать заведомо ложные данные в EPA и между Алисой и Стивеном был сговор, для оклеветанная деятельности компании. Опять же, было доказано, что компания и процесс ГРП не наносят вреда окружающей среде. После этого инцидента, кстати, все как-то сконфуженно притихли относительно обвинений ГРП в газификации воды. Видимо отправляться за решетку никто не торопится. Или все разом поняли, что процесс этот естественен и был до появления ГРП?

Итак, подводя итог всему вышесказанному - любая деятельность человека наносит вред окружающей среде, добыча нефти - не исключение. ГРП, сам по себе, не наносит вреда окружающей среде, и в широком масштабе существует в промышленности уже более 60 лет. Химические добавки, закачиваемые в процессе ГРП на большую глубину не представляют никакой угрозы верхним водным слоям. Действительной проблемой сегодня является цементаж и сохранение целостности скважин, над которой компании усиленно работают. А химических элементов и грязи, которые способны отравить пресную воду, в нефтенасыщенных пластах хватает и без ГРП. Сам же процесс газификации естественен и о такой проблеме знали и без ГРП, с этой проблемой боролись и до ГРП.

Сегодня нефтяная промышленность намного чище и экологичное, чем когда-либо в истории, и продолжает бороться за сохранение окружающей среды, а многие истории и байки идут от очень недобросовестных работников официальных ведомств. К сожалению, такие истории очень быстро остаются в памяти большинства людей, и очень медленно опровергаются фактами, которые мало кому интересны.
Так же нужно не забывать, что война с нефтяными компаниями была, есть и будет всегда, и дешевый газ в огромных объемах не всем ко двору.

Важно, дополнение:
В связи с тем, что в комментариях начали появляться упоминания про Пенсильванию и наличие газа в скважинах с пресной водой, я решил так же прояснить данный вопрос. Пенсильвания очень богата газом, и один из самых мощных бумов газового горизонтального бурения пришелся как раз на этот штат, в особенности на северную его часть. Проблема в том, что залежей газа (метана и этана) в штате несколько. Залежи верхнего газа называются Devonian, в то время как залежи глубокого сланцевого газа имеют название Marcellus. После детального молекулярного анализа состава газа, и проверки 1 701 водной скважины (с 2008 по 2011 года) на севере штата, был дан единый вердикт - в водных скважинах нет сланцевого газа, а присутствует метан и этан из верхнего слоя Devonian. Газификация скважин естественна и связана с геологическими процессами, идентично проблеме Техаса. Процесс ГРП никак не способствует миграции сланцевого газа на поверхность.

Кроме того, в Пенсильвании, в связи с тем, что это был один из первых штатов в США вообще, сохранилось очень, очень много документов, уходящих в историю вплоть до начала 1800-х годов, в которых упоминаются горящие ручьи, а так же воспламеняющиеся источники воды, с обильной концентрацией газа в ней. Есть масса документов, в которых упоминается наличие очень высокой концентрации метана на глубине 20, лишь 20 метров! Масса документов указывает на очень высокую концентрацию метана в реках и ручьях, более 10 mg/L. Поэтому, в отличие от Техаса, где о подобных документах я лично ничего не слышал, в Пенсильвании проблема газификации была задокументированная еще до начала вообще хоть какого-либо бурения как такового. Поэтому о каком вреде ГРП идет речь, если есть документы которым более 200 лет, а так же молекулярно доказано, что газ в водных скважинах не является сланцевым? Организации, борющиеся с ГРП о таких документах почему-то забывают, либо подобными исследованиями не занимаются и не интересуются.

Так же стоит обратить внимание на то, что Пенсильвания является одним из штатов, который требует у операторов анализа качества пресной воды, согласно Акту 13, до начала бурения, для отслеживания уровня возможного загрязнения. Так вот, при анализе качества воды, почти всегда допустимая концентрация растворенного газа, 7000 μg/L, является превышенной. Вопрос, почему тогда люди не жаловались на состояние здоровья, экологию и загубленную землю на протяжении двухсот лет, а вдруг спохватились массово жаловаться с началом газового бурения? (9).
Газификация естесственна, и не является следствием ГРП и бурения вообще, эта проблема есть в любой стране, с залежами газа на поверхности.

Постскриптум:
Я думаю, многим будет интересно узнать о ГРП в России. На сегодняшний день в России работает около сотни комплексов ГРП. Все комплексы - иностранной сборки. Интерес к ГРП Россия проявляет с послевоенных времен, но в связи с огромными запасами газа в принципе ГРП не имеет бурного развития на сегодняшний день. Хотя работы и тесты проводятся.

Молодежная экологическая организация «Стражи Земли» активно выступает за запрет технологий гидроразрыва пласта при добыче нефти и газа в штате Колорадо. Апелляционный суд штата согласился рассмотреть дело о том, чтобы отказаться от такого способа. сайт рассказывает, что такое гидроразрыв пласта, вредит ли он экологии и как обстоит ситуация с этой технологией в России.

Миру нужно все больше и больше нефти. Удобные месторождения и скважины не бесконечны, поэтому нефтяники придумывают все больше способов, чтобы выкачивать «черное золото» из более неудобных месторождений или из скважин, которые по каким-то причинам дают мало полезного ископаемого. Не все подобные способы одобряют экологи.

Что такое гидроразрыв пласта

Один из таких способов нефтедобычи - гидравлический разрыв пласта (ГРП). Он используется в том случае, если нефть плохо проходит по подземным порам или трещинам. Те либо «забились», либо изначально были мелкими. В ходе ГРП в нефтяную или газовую скважину закачивают так называемые жидкости разрыва, преимущественно воду или гель. В результате такого гидравлического воздействия давление внутри нефтеносного пласта повышается, трещины и поры расширяются, и, как правило, газ или нефть лучше проходят к месту, откуда их выкачивают на поверхность. После ГРП образовавшиеся или расширившиеся трещины и поры поддерживают в открытом состоянии при помощи гранулообразного материала под названием проппант или кислоты, которая разъедает стенки пор и трещин. Проппант обычно изготавливают из синтетических керамических материалов.

Проппант

Bill Cunningham, USGS/Wikimedia Commons

У этого метода есть и побочные эффекты: вместе с нефтью или газом в скважину легче поступают и сопутствующие воды, что мешает последующей добыче нефти и газа. Помимо гидроразрыва пласта для нефтедобычи применяют такие методы, как электромагнитное воздействие (колебания волн различных диапазонов влияют на нефтесодержащий пласт и пластовый флюид и тем самым меняют их свойства, влияющие на дополнительное извлечение нефти), бурение горизонтальных скважин, вытеснение нефти водными и химическими растворами, паротепловое воздействие на пласт и другие способы. «Про преимущества той или иной технологии интенсификации добычи можно говорить только в привязке к конкретному месторождению, иногда даже в той или иной части месторождения. Нет универсального ключа ко всем запасам. Подбор оптимальной технологии - сложная инженерно-техническая задача, которую решают эксперты десятка разных специальностей», - сообщила пресс-служба ПАО «Газпром нефть».

Экологи против

Экологические организации относятся к ГРП настороженно, потому что смесь, закачиваемая в скважину, включает в себя не только воду и песок, но и химические реагенты (до одного процента), благодаря которым снижается трение жидкости, гибнут водные бактерии и так далее. Половина состава химических реагентов обычно приходится на гуаровую камедь - загуститель, который получают из семян растения гуар (лат. Cyamopsis tetragonoloba ) и используют, кроме прочего, в пищевой промышленности.

Экологические активисты считают, что технологические реактивы, метан и примеси, попадающие в воды и почву при использовании гидроразрыва пласта, опасны для человека и могут вызвать заболевания пищеварительной, дыхательной и кровеносной систем. Впрочем, сервисные компании, специализирующиеся на проведении гидроразрывов, утверждают, что используют различные материалы (например, тампонажные цементные растворы) и многоколонные конструкции скважин с целью изолировать пласт и не допустить утечки жидкостей в грунтовые воды.

Молодежная экологическая организации «Стражи Земли» потребовала от Комиссии по сохранению нефтяных и газовых месторождений штата Колорадо прекратить использовать технологию как потенциально опасную и не выдавать новые разрешения на операции. В штатах Вермонт и Нью-Йорк власти уже запретили применять технологию гидравлического разрыва. В штате Техас в марте прошли протесты против использования методики гидроразрыва. В России отношение экологических активистов к технологии гидроразрыва пластов также достаточно негативное. Например, коренные народы Ямало-Ненецкого автономного округа высказались против технологии ГРП, так как нефтегазовые компании проникают на пастбищные угодья северных народов.

Методика гидроразрыва запрещена на законодательном уровне и в некоторых европейских государствах: в Болгарии, Великобритании и Франции. Одна из причин запрета - риск землетрясений. Так, в 2011 году в Великобритании произошло два небольших землетрясения, спровоцированных добычей сланцевого газа. Гидроразрыв сам по себе является искусственным микроземлетрясением, которое, впрочем, можно отследить только с помощью приборов. Однако в упомянутом случае толчки были настолько сильны, что люди почувствовали их и без аппаратуры.

Некоторые землетрясения, однако, объясняют увеличением сейсмической активности из-за истощения месторождений в целом. Это происходит благодаря росту напряженности в горных породах, причиной которой являются пустоты, образующиеся после выкачивания нефти или газа, и даже пробуренные скважины. Представитель пресс-службы «Газпром нефти» отрицает связь между технологией гидроразрывов и землетрясениями в России: «ГРП в подавляющем большинстве проводятся на глубине около 2,5 км (для сравнения - самые глубокие артезианские скважины едва достигают 500 метров). А землетрясений в Ханты-Мансийске, по моим сведениям, не было никогда».

В России метод гидроразрыва пласта был широко распространен на месторождениях нефтяной компании «ЮКОС», а сейчас используется компаниями «Газпром нефть» и «Роснефть». Метод используют на нефтяных месторождениях в Ханты-Мансийском автономном округе и Ямало-Ненецком автономном округе. В частности, на Приобском нефтяном месторождении в 2006 году был произведен крупнейший в России гидроразрыв: в пласт закачали 864 тонны проппанта.

На сегодняшний день «Роснефть» продолжает проводить гидравлические разрывы пластов и проводит не менее двух тысяч операций в год. Также развитие горизонтального бурения поспособствовало распространению технологии многостадийного гидроразрыва пласта, при котором трещины создаются на нескольких участках скважины. В 2016 году «Газпром нефть» провел 30-стадийный гидроразрыв пласта на Южно-Приобском месторождении, самый масштабный гидроразрыв в России.

За последнее десятилетие большую часть истории энергетического сектора США связывают с гидро-разрывом пласта (ГРП), также известным как «фрекинг». Эта технология при бурении позволила нефтяным и газовым производителям добывать нефть и природный газ из сланцевых пород, тем самым увеличив добычу нефти и газа внутри США.

Ученые мужы от СМИ утверждают, что такая добыча нефти и газа это - технологический прорыв, который позволил нам стать крупнейшим производителем нефти и газа в мире и позволит нам стать энергетически независимыми к 2020 г.

Существует много мифов вокруг этой технологии (отравляет питьевую воду, вызывает рак), но самый большой миф, что это новая технология.

Гражданская война и начало «фрекинга».

История «фрекинга» можно начать с 1862 г. Это время битвы при Фредериксбурге, когда ветеран гражданской войны полковник Эдвард Л. Робертс увидел, что может произойти при артиллерийской стрельбе в узком канале. Это было описано как супертампонаж жидкостью.

26 апреля 1865 г. Эдвард Робертс получила свой первый патент за использование взрывающтхся торпед в артезианских скважинах. В ноябре 1866 г. Эдвард Робертс получил патент за номером 59,936, известный как «взрывающаяся торпеда».

Этот метод предусматривал закладку торпеды в железный корпус, который содержал 15-20 фунтов взрывчатки. Корпус затем опускался в нефтяную скважину в ближайшем месте к месторождению. Потом взрывали торпеду с помощью проводов, а затем заполняли скважину водой.

Это изобретение позволило увеличить добычу нефти на 1200% на отдельных скважинах через неделю после проведения. Была создана Roberts Petroleum Torpedo Company, которая брала $ 100-$ 200 за ракету и роялти в размере 1/15 от прибыли, полученной от продукта.

Рождение промышленного «фрекинга».

Инноваций не было до 1930 г., когда бурильщики начали использовать невзрывоопасные жидкости, замену нашли в кислоте, вместо нитроглицерина. Это сделано скважины более производительными.
Несмотря на то, что рождение «фрекинга» относится к 1860-х гг., рождение современной технологии ГРП относится 1940-м гг. В 1947 г. Флойд Фаррис из Stanolind Oil & Gas начал исследовать взаимосвязи между добычей нефти и газа и количеством закачивания на каждую скважину.

Эти исследования привели к первым экспериментам с ГРП, которые были проведены на газовом месторождении Hugoton в графстве Грант Канзас в 1947 г. Тогда 1000 галлонов гелеобразного газолина с песком закачали в газоносный горизонт известняка на глубине 2400 футов. Затем туда закачали разжижитель. Хотя этот эксперимент не дал прироста добычи, он считается началом ГРП.

Несмотря на провал на газовом месторождении Hugoton, исследования продолжались. 17 марта 1949 г. Halliburton провела два коммерческих эксперимента; один в графстве Санкт-Стивенс в Оклахоме, а другой в Арчере, Техас. Эти результаты были гораздо более успешными.

После достижения успехов в 1949 г., «фрекинг» стал коммерческим. В 1960-х гг. Pan American Petroleum начала использовать эту технологию при бурении в Санкт-Стивенс в Оклахоме. В 1970-х гг. этот метод экстракции стали использовать на месторождениях Piceance, San Juan, Denver, Green River.

Даже президент Джеральд Форд удостоил внимание этому. В своем послании 1975 г. президент Форд сказал о развитии сланцевых нефтяных формаций, как части общего плана развития энергетики и снижения зависимости от импорта нефти.

Сегодняшнее положение во «фрекинге».

Современные положение во «фрекинге» началось в 1990-х гг. Когда Джордж Митчелл создал новую технологию, которая связала ГРП с горизонтальным бурением.

Сланцевый бум.

Технология, известная как ГРП, не является новой и использовалась более, чем 100 с лишним лет. Как мобильный телефон, компьютер или автомобиль, это не инновация, а прогресс в течение длительного времени. Остается вопрос: почему сланцевый нефтяной бум произошел через много лет, после того как технологии были изобретены?
Сравнение этих двух диаграмм, которые показывают динамику добычи 1990-х гг. и цены начиная с 2000 г., возможно поможет объяснить это.

В заключение, что позволило нефтяной и газовой промышленности добывать нефть из сланцевых пород в течение последних 7 лет - высокие цены. Если бы не высокие цены на нефть, то никому бы не пришло в голову вкладывать в нефтяную и газовую промышленность, а добыча нефти в США продолжала бы падать.

Необходимый комментарий к статье .

Ну это как в извечном споре кто первый. Вот и сейчас вспомнили полковника Робертса. То, что технология не новая давно известно и то, что СМИ нас зазомбировали. Зомби СМИ. Исследования по ГРП и СССР проводились. Даже была идея о проведении подземного ядепного взрыва для стимуляции притока нефти. Насколько "успешно" или "не успешно" - не знаю, но уверен на 100%, что такие экперименты были.

Насчет зомбо СМИ. У нас мало на интересуются положением в нефтегазе, зато все знают про Bakken, Eagle Fort, Marcellus, Monterrey. Хотя и в России много чего есть. Арктический шельф, также как и Восточная Сибирь - мало разведаны.

А.Кунгуров пишет:«Порядка 60% (а кто-то говорит и о 80%) отечественного рынка нефтесервисных услуг принадлежат четверке крупнейших западных компаний - Schlumberger, Baker Hughes, Weserford и Halliburton, деятельность которых ограничена наложенными правительством США санкциями в отношении РФ, а может быть и полностью прекращена. Стоит отметить, что зависимость от импорта в нефтяной отрасли более чем критическая - добыча нефти на арктическом шельфе без американцев невозможна в принципе; более 30% добычи российской нефти обеспечивается фрекингом (ГРП), который без участия «большой четверки» практически невозможен. Все самые современные технологии, как то бурение наклонных и горизонтальных скважин, высокотехнологические геофизические исследования - все эти работы выполнялись иностранцами и аффилированными с ними структурами» (http://kungurov.livejournal.com/104300.h tml)"

Т.е. посыл как бы ясен: это такие сложные технологии, что не всем это по уму. И что не все могут до этого допрыгнуть. Только отдельным категориям, как американцам, это под силу.

Анекдот в тему:

Международная конференция.
Англичанин : Англичанин Тревитик изобрел первый паровоз.
Русская делегация : Минуточку. Вот у нас есть документ, что паровоз изобрел русский иобретатель Черепанов.
Итальянец: радио изобрел итальянец Маркони.
РД: Минуточку. Вот у нас есть документ, что радио изобрел русский изобретатель Попов.
и т.д.
Француз: Французы изобрели минет.
РД: Минуточку. Вот письмо Царя Ивана Грозного Боярам: " А, сучьи потрохи, мало голов посносил, туда же, видел вас всех насквозь и ******** в рот.
- Семен Семенович, там нет слов "видел насквозь"
- А это, чтоб немцы со своим ренгеном не вые****