مقدمه

شکست هیدرولیکی (hydraulic fracturing) ، یک روش حفاری است که برای استخراج نفت یا گاز طبیعی استفاده می شود. در فرآیند شکست هیدرولیکی که یک تکنیک تحریک چاه است، سیال (آب، مواد شیمیایی، شن و ماسه) با فشار بالا به مخزن تزریق می شود تا سنگ حاوی هیدروکربن را بشکند و با عریض تر شدن شکاف های زیر سطح زمین باعث جریان نفت و گاز به سطح شود.

شکست هیدرولیکی یکی از موثرترین تکنیک ها برای بازیابی منابع نفت و گاز است. سقوط قیمت نفت بین سال‌های 2014 و 2016 تا حدی ناشی از تولید گسترده شکست هیدرولیکی در نفت‌ شیل های آمریکا بود که حجم کلی نفت خام را در سراسر جهان افزایش داد و باعث مازاد عرضه شد.  بر اساس گزارش وزارت انرژی ایالات متحده، 95 درصد از چاه‌های جدید نفت و گاز در این کشور با استفاده از تکنیک‌های شکاف هیدرولیکی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند که بیش از 60 درصد از کل حجم گاز طبیعی بازار ایالات متحده و 50 درصد از کل تولید نفت خام ایالات متحده را تشکیل می‌دهد.

برای طراحی و ساخت و اجرای تجهیزات نفت و گاز کلیک کنید

اولین عملیات شکاف هیدرولیکی در سال 1947 بر روی یک چاه گازی که توسط Pan American Petroleum Corp در میدان هوگوتون اداره می شد انجام شد. نام این چاه، کلپر شماره 1 واقع در شهرستان گرانت، در کانزاس بود که با وجود اسیدی شدن بازدهی پایینی داشت. این چاه برای شکاف هیدرولیکی انتخاب شد که بازدهی شکست هیدرولیکی را مستقیماً با اسیدی کردن مقایسه کنند. از آن زمان، شکستگی هیدرولیک به یک درمان رایج برای تحریک بازدهی چاه‌های نفت و گاز تبدیل شده است.

کاربردهای شکستگی هیدرولیکی 

سرعت جریان نفت یا گاز از مخازن با نفوذپذیری کم را افزایش می دهد

سرعت جریان نفت یا گاز چاه هایی که آسیب دیده اند را افزایش می دهد

شکستگی‌ها یا شکاف‌های طبیعی را به چاه وصل می کند

افت فشار را در اطراف چاه کاهش می دهد تا تولید ماسه به حداقل برسد

افت فشار را در اطراف چاه کاهش می دهد تا مشکلات مربوط به رسوب آسفالتین یا پارافین به حداقل برسد

سطح تماس با چاه را افزایش می دهد

ممکن است کاربردهای دیگری نیز وجود داشته باشد، اما بیشتر به این دلایل عملیات انجام می شود.

برای خرید اتصالات فشار قوی کلیک کنید

مخزن با نفوذپذیری کم مخزنی است که مقاومت بالایی در برابر جریان سیال دارد. در بسیاری از سازندها، فرآیندهای شیمیایی یا فیزیکی، سنگ مخزن را در طول زمان زمین شناسی تغییر می دهند. گاهی اوقات، این فرآیندهای دیاژنتیکی منافذ سنگ را محدود می‌کنند و توانایی سیالات را برای عبور از سنگ کاهش می‌دهند. سنگ هایی با نفوذپذیری کم معمولاً کاندیدهای عالی برای تحریک توسط شکست هیدرولیکی هستند.

علاوه بر نفوذ پذیری کم سنگ مخزن، عملیات شکست هیدرولیکی دلیل دیگری نیز دارد. سنگ مخزن هنگام حفر چاه و هنگامی که کیسینگ در جای خود قرار می گیرد و سیمان می شود، می تواند آسیب ببیند. این آسیب به دلیل نشت سیالات حفاری به مخزن است که منافذ و گلوگاه منافذ را تغییر می دهد. هنگامی که منافذ مسدود می شوند، نفوذپذیری کاهش می یابد و جریان سیال در این بخش آسیب دیده مخزن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. آسیب به ویژه در مخازن با شکستگی طبیعی شدید است. برای تحریک مخازن آسیب دیده، شکستگی هیدرولیکی کوتاه اغلب راه حل مناسبی است.

عمق شکست هیدرولیک

شکستگی هیدرولیکی گاز طبیعی و شکستگی سنگ های نفتی در اعماق زیاد انجام می شود. عمق چاه شکاف هیدرولیک معمولی می تواند از 7000 تا 10000 فوت زیر زمین متغیر باشد. شکاف هیدرولیک باید در عمق کافی برای دور زدن جداول آب برای مصارف عمومی یا صنعتی انجام شود. این توجه برای جلوگیری از آلودگی ناشی از مواد شیمیایی سمی بسیار مهم است.