ГРП и водоносные горизонты: как далеко могут пойти

ReFINE Briefing Note
ГРП и водоносные горизонты: как далеко
могут пойти гидротрещины?
Эта научная сводка основана на статье: "Hydraulic fractures: How
far can they go?’ by Richard J.Davies, Simon Mathias, Jennifer Moss,
Steinar Hustoft, and Leo Newport опубликованной онлайн в
Marine and Petroleum Geology, 2012 и доступной для бесплатного
скачивания по адресу: www.refine.org.uk
Гидравлический разрыв пласта (ГРП) это процесс
при котором в целевом пласту создается
высокопроводимый разлом с помощью инъекции
жидкости
под
высоким
давлением.
Использование ГРП при добыче сланцевого газа и
нефти вызвает много споров и экологических
опасений. Возможно, наибольшее опасение в том
что ГРП может загрязнить источники питьевой
воды, связывая их с газо- и нефтедобывающей
зоной. Поэтому очень важно понимать на какое
растояния могут распространиться трещены
созданные при ГРП. Исследования во главе с
Даремским Энергетическим Институтом показало,
что есть менее чем однопрцентный шанс
распространения трещины вверх на больше чем
350
метров
при
ГРП.
Максимальная
зарегистрированная длина такого разлома не
привышает 600 метров.
Что такое ГРП?
При закачивании жидкости под высоким
давлением
в
породы,
формируются
гидротрещены (рис. 1). Они продолжают расти до
момента уменьшения давления. Естественные
гидротрещины могут формироваться при таких
природных
процессах,
как
вулканическая
активность или протекание воды из подземных
резервуаров.
Рисунок 1: Природные гидротрещины в сланцах из
Азербайджана (из Davies et al., 2012).
Искусственные
или
стимулированные
гидротрещины - результат деятельности человека,
как например, закачивание воды в геотермальные
скважины, неконтролируемый выброс газа или
нефти под высоким давлением или при ГРП для
добычи сланцевого газа. На данный момент
относительно мало опубликованных данных о
максимальной длинне распрастранения трещин
при ГРП при добыче сланцевого газа и нефти.
Page 01
Чтобы лучше исследовать этот вопрос, мы
проанализировали длинну тысяч природных и
стимулированных гидротрещин.
Что такое ГРП для добычи сланцевого газа?
Сланцы
слоистые
горные
породы,
образовавшиеся под давлением, и часто
содержащие нефть или газ между слоями. Так как
эти слои не соединяются между собой, сланцы
обладают очень низкой проницаемостью. ГРП
используется для высвобождения захваченного
газа или нефти. При ГРП скважина бурится
вертикально вниз, а затем горизонтально в сланцы
наполненные газом или нефтью.
Стальной корпус установливается в скважине и
смесь воды, песка и химикатов вгоняется в
скважину под высоким давлением. Это поток
жидкости вызывает милиметровые трещины в
сланцах. Частицы песка из смеси удерживают
трещины открытыми. Это позволяет газу или нефти
течь в скважину, а затем подниматься на
поверхность в коллектор.
Рисунок 2: Сравнение вертикальной протяженности
природного (красный) и стимулированного (синий)
гидроразрыва, на основе данных (из Davies et al., 2012).
Газосодержащие сланцы обычно залегают на лубине 2-3
км, а водоносные пласты с питьевой одой на 200-300 м.
Эйфелева башня высотой в 300 м.
На какое растояние могут распространится
гидротрещены?
Ряд
недавних
проишествий
вызывает
School of Civil Engineering
and Geosciences
Drummond Building
Newcastle University
NE1 7RU
Tel: +44 (0)191 208 6611
предостережения, что сланцевый газ полученный в
процессе ГРП может загрязнить водоносные
горизонты. Особые опасения вызывает возможность
попадания метана в водопроводную воду.
Сланцевый газ обычно залегает гораздо глубже
водных слоев. Что бы оценить возможность
загрязнения воды надо знать на какое растояние
вверх могут распространятся трещины при ГРП. Мы
проанализировалли
тысячи
природных
и
стимулированых гидротрещин. Анализ естественных
гидротрещин составил 1170 примеров с берегов
Норвегии, Западной Африки и Намибии и показал
максимальную высоту трещины 1106 м (рис. 2).
Изученные стимулированные гидротрещины в
месторождениях
сланцевого
газа
достигли
максимальной высоты в 588 метров (рис. 2).
Математический анализ этих данных показал, что
вероятность естественного гидроразрыва высотой
более 350 метров составляет около 33%. При ГРП
сланцевого газа, вероятность стумулированных
трещин более 350 метров не привышает 1%.
Какие выводы мы можем сделать?
Проанализированные
данные
показали,
что
естественные трещины чаще увеличиваться в высоту,
чем искуственные. Возможно, формирование
естественных трещин происходит в течении более
длительного времени и при большем давлении.
Также было отмеченно что очень маленькое
количество
стимулированных
гидротрещин
распространяются вверх более чем на 350 метров.
Водоносные горизонты обычно залегают на 300
метров ниже поверхности земли, когда большинство
ГРП при добыче сланцевых газов производится на
глубине от 2 до 3 км. Это крайне маловероятно, что
стимулированный гидроразрыв может соеденить эти
две зоны. Тем не менее, наше исследование
указывает на необходимость осторожности при
разработке сланцевого газа и нефти, а также
важность геологического знания о системе. На
основе полученной информации о возможной
максимальной
высоте
стимулированных
гидроразрывов, регулирующие органы могли бы
лимитировать
минимальное
разрешимое
расстояние между местами добычи сланцевого газа
и водоносными горизонтами в 600 метров. Это
могло бы быть особенно важно в новых районах
добычи, где данные о трещинах не полные или
отсутствуют.
Contact:
Mr. Sam Almond:
sam.almond@newcastle.ac.uk
ReFINE website:
http://www.refine.org.uk
Follow ReFINE on Twitter:
@ReFINEresearch
Page 02