Из истории гидроразрыва пласта: в 1950-х – популярность, в 2010-х – запреты

Москва. В этом году началу промышленного применения одного из самых популярных методов повысить нефтеотдачу пласта, гидроразрыву, исполняется 70 лет. К грядущему Дню нефтяника Агентство нефтегазовой информации вспоминает историю технологии.

Успешно применять гидроразрыв пласта в добывающей промышленности начали в США 1947 году. В СССР это случилось чуть позже, в 1952 году. Теоретические обоснования метода проводились примерно в одно время в обеих странах. Дж. Б. Кларк в 1949 году опубликовал важную статью о применении ГРП для повышения продуктивности пласта, в 1957 году ученые М. Хуберт и Д. Уиллис представили работу, которая теоретически обосновывала механику трещинообразования в продуктивных отложениях. В Советском Союзе в 50-х проблемой занимались С. Христианович, Ю. Желтов, Г. Баренблатт. Они получили аналитические зависимости для определения размеров горизонтальных и вертикальных трещин, образовавшихся посредством закачки фильтрующейся и нефильтрующейся жидкостей.

Положительные результаты, которые наблюдались при проведении гидроразрывов, быстро сделали их популярными на нефтепромыслах США. К концу 1955 года общее количество проведенных на американских скважинах гидроразрывов достигло ста тысяч. По мере совершенствования теоретических знаний о процессе и улучшения технических характеристик применяемого оборудования, жидкостей разрыва и расклинивающих материалов успешность операций ГРП достигла 90 процентов.

К 1968 году в мире осуществили более одного миллиона операций. В США максимум по количеству проведенных ГРП был зафиксирован в 1955 году – около 4500 в месяц. К 1972 году количество ежемесячных операций уменьшилось до тысячи, а к 1990 году стабилизировалось на уровне 1500 ГРП.

В Советском Союзе первые гидроразрывы начали проводить в 1952 году. Пик применения гидроразрыва в СССР пришелся на 1958–1962 годы, когда количество операций превышало 1500 в год (а в 1959 провели три тысячи операций). С открытием крупных высокодебитных месторождений в Западной Сибири от применения ГРП практически отказались — «легкая» нефть позволяла обходиться без дополнительных методов интенсификации. А в мире технология тем временем развивалась.

В период невостребованности отечественное оборудование и опыт применения гидроразрыва пласта значительно отстали. Еще в 1980 году на заседании научно-технического совета Мингазпрома СССР заведующий лабораторией СевКавНИПИгаза Д.Ф. Матвеев замечал: «Гидравлический разрыв пласта широко применяется за рубежом и, к сожалению, значительно в меньших масштабах в отечественной газодобывающей отрасли. Это объясняется рядом причин, основными из которых являются: отсутствие разработанной технологии; весьма ограниченный выбор рабочих жидкостей; отсутствие в начальный период промышленных испытаний насосных агрегатов с большой производительностью и высоким давлением, что не давало возможности проводить работы с существенной эффективностью; в связи с эксплуатацией высокодебитных месторождений не так остро стоял вопрос о повышении эффективности разработки малодебитных и слабопроницаемых пластов».

В новейшей истории проведение ГРП на российских месторождениях стало прерогативой иностранных сервисных компаний. Отечественные специалисты работают в этом направлении, но пока что новые технологические веяния по-прежнему приходят из-за рубежа.

За годы промышленного применения технология, конечно, изменилась. Скажем, при первых гидроразрывах в качестве закачиваемой жидкости использовали техническую воду, а для расклинивания скважины — речной песок. ГРП проводили на любой скважине, где необходимо было увеличить дебит, без предварительных расчетов возможных последствий. Еще один пример: при первых ГРП в пласт закачивалось не более 5–10 тонн проппанта. Сегодня эти значения достигают сотен тонн – большое количество проппанта необходимо при создании протяженных трещин, охватывающих значительную часть пласта.

Если в двадцатом веке гидроразрывы проводились только в наклонно-направленных скважинах, то в начале 2000-х годов специалисты решили испытать эффективность гидроразрыва на горизонтальных скважинах. Первый опыт гидроразрыва на горизонтальных скважинах, несмотря на все, оказался вполне успешным и позднее позволил более уверенно подойти к внедрению технологии многостадийных ГРП на горизонтальных скважинах в низкопроницаемых коллекторах.

Когда-то гидроразрыв был передовым методом в добыче полезных ископаемых. Но время не стоит на месте, и в наши дни стоит вопрос о замене его другими технологиями, менее разрушительными и более продуктивными. В течение 2010-х годов ГРП запрещали во Франции, Болгарии, Нидерландах, Великобритании, ЮАР, штатах США Вермонте и Нью-Йорке. Тревогу бьют и экологи. При этом в промышленности есть альтернативы, которые можно применять вместо ГРП, по крайней мере, на некоторых месторождениях.

Тем не менее, метод все еще используется, значит, дает какие-то результаты, а российские компании объявляют о рекордах по количеству стадий ГРП. По мнению специалистов, будущее технологии — за мобильным оборудованием, повышением скорости закачки и упрощением химического состава гелей ГРП, а в целом — за недорогими и эффективными решениями.