Процессы сдвижения и гидроразрыва (часть 4)

Гидроразрыв представляет собой хрупкое разрушение пород с расширением природных и образованием новых трещин в результате растягивающих или сдвигающих деформаций массива под влиянием давления рабочей жидкости, приложенного к ее обнажению - стенке скважины, а далее к берегу растущей трещины, причем избыточный объем жидкости служит гидравлическим клином. С целью удержания трещин гидроразрыва после прекращения закачки от смыкания вместе с жидкостью закачивается твердый материал. Множество факторов определяют условия появления и развития трещин гидроразрыва. Важнейшие из них - интенсивность и направление действующих в породном массиве сжимающих напряжений. При гидроразрыве трещиноватых пород со слабым сцеплением между структурными блоками тензор напряжений целиком определяет необходимое давление рабочей жидкости и трещины гидроразрыва развиваются в плоскости, нормальной к действию минимальных сжимающих напряжений. В общем случае, конечно, необходимо учитывать и сопротивляемость пород разрыву. Для высокопрочных пород типа гранитов и базальтов это сопротивление вполне сопоставимо с напряжениями, действующими даже на больших глубинах. Другой важной характеристикой породного массива являются коллекторские свойства горных пород, прежде всего их проницаемость, которая определяет величину рабочей жидкости, ее необходимый расход и продолжительность работы насосных агрегатов.
Теоретические основы механики гидроразрыва разработаны акад. С.А. Христиановичем, его сотрудниками и учениками главным образом на основе приложения к этой сложной задаче методов механики сплошной среды.
Наиболее широкое применение гидроразрыв получил при разработке нефтегазоносных пластов как способ повышения проницаемости коллекторов для увеличения дебита добычных скважин и повышения нефтеотдачи при разработке нефтяных месторождений с заводнением. По недавним публикациям только в США за последние 30 лет проведено более 800 тыс. гидроразрывов. Это охватывает до 40% фонда скважин и дало прирост добычи около 1млрд т. Таким образом, по добыче нефти и газа накоплен огромный опыт, создано необходимое оборудование, освоено несколько различных технологических схем его осуществления.
Технология разрыва сланцевого массива предложена и испытана американской фирмой «Сандиа». Разрыв пласта осуществляется газом с импульсами высокого давления, которые создают систему трещин, пересекающих породные трещины продуктивного горизонта, а не одну трещину, создаваемую гидроразрывом обычно параллельно естественной трещиноватости пласта. По данным журнала «Ойл уик» (№ 5, 1980 г.), проницаемость пород увеличилась в 1800 раз!

---