В прошлой части я рассмотрел понятие сланцевой нефти и отличия сланцевых месторождений (и пластов-коллекторов) от традиционных: Легко ли добыть нефть. Сланец, великий и ужасный - 1
Теперь пришло время рассмотреть особенности добычи сланцевой нефти.

Основной сложностью при добыче сланцевой нефти является чрезвычайно низкая проницаемость сланцевых пород. Для измерения проницаемости горных пород используют специальную внесистемную единицу – дарси. Она названа в честь Анри Дарси, который изучал фильтрацию жидкостей в пористой среде и автор одного из самой известной формулы гидродинамики – формулы Дарси.

Анри, наш Дарси

Одно дарси соответствует проницаемости горной породы, через поперечное сечение которой, равное 1 см2, при ламинарном режиме фильтрации, при перепаде давления в 1 атм на протяжении 1 см в 1 сек проходит 1 см3 жидкости, вязкость которой 1 сантипуаз (динамическая вязкость воды). Величина дарси составляет примерно 1 мкм2 (в квадрате). Чаще всего применяют дробную единицу миллидарси (1/1000 дарси), т. к. редко, когда проницаемость пород бывает выше 1 дарси.

По проницаемости коллекторы делятся на пять классов:
очень хорошо проницаемые (>1 дарси);
хорошо проницаемые (0,1 - 1);
средне проницаемые (0,01 - 0,1);
слабопроницаемые (0,001 - 0,01);
плохопроницаемые (<0,001)

Сланцевые коллекторы относятся к последним двум классам, как видим, проницаемость их ниже обычных в десятки, а то и сотни раз

Проницаемость породы зависит от нескольких факторов, основными их которых будет пористость пород и их размеры. Любая нефтесодержащая порода пористая (коллектор - пористая порода пласта), в них находятся нефть, газ и вода. Чем выше пористость породы и чем крупнее поры – тем выше и проницаемость, а также объем удерживаемого флюида (содержимого пласта). Обычные месторождения имеют крупные поры (а также трещины, каверны) и высокую пористость. А нефтьсодержащая порода сланцевых месторождений низкопориста и поры маленького размера. Кроме того, она имеет более структурированное строение. (Подробнее про это можно прочитать тут: Легко ли добыть нефть. Запасы, ресурсы, КИН, методы разработки месторождения и хищническая эксплуатация. Часть 2)

Хорошо проницаемыми породами являются: песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, глины с массивной пакетной упаковкой, алевролиты.

Плохо проницаемыми породами являются: глины, с упорядоченной пакетной упаковкой, глинистые сланцы, песчаники с глинистой цементацией, мергели.

Чтобы добыть простую нефть, достаточно пробурить скважину, которая заходит в пласт, спустить туда насос, он начнет поднимать нефть на поверхность, в результате чего создаётся депрессия на пласт (понижение давления). По порам к скважине будет притекать новые объемы скважинного флюида, ввиду высокой проницаемости площадь зоны фильтрации будет некритична, нужный объем скважиной жидкости исправно будет притекать к насосу. А для того, чтобы в пластах оставалось высокое давление достаточно в них через нагнетательные скважины закачивать воду (вторичные методы увеличения нефтеотдачи, система поддержания пластового давления)

Совершенно другая картина со сланцевой нефтью. Традиционная вертикальная скважина тут просто не годится. После спуска насоса также, как и в случае с традиционными пластами будет создаваться депрессия на пласт. Но вот нефть и другая скважинная жидкость просто не будет успевать притекать к скважине, насос будет работать вхолостую и быстро сгорит. Обеспечить достаточный приток жидкости к насосу согласно определению единицы дарси (и его формулы) можно двумя способами: увеличить депрессию на пласт или увеличить площадь фильтрации жидкости. Уменьшить депрессию на пласт практически невозможно, это должны быть совсем уж чудовищные насосы, и далеко не факт, что давление будет снижено на большую глубину прискважинной зоны. Увеличить пластовое давление нагнетанием жидкости извне тоже проблематично, оно в сланцевых пластах итак очень высокое, да и давление надо создавать просто невообразимое, чтобы продавить жидкость через низкопроницаемый пласт.
А вот увеличить зону фильтрации вполне возможно. Для этого используются две технологии. Которые развивались давно и самостоятельно, но впервые их объединил отец сланцевой революции Джордж Митчелл. Это технология горизонтального бурения и гидравлического разрыва пласта.

Джордж Фидиас Митчелл

Горизонтальное бурение, как это понятно уже из названия, заключается в том, что скважина не является вертикальной. Точнее часть ее ствола вертикальна до захода в продуктивный пласт. А затем она меняет направление по условной горизонтали и идет несколько сотен (а то и тысяч) метров по продуктивному пласту.

И тут я сделаю небольшое отступление, потому что уверен, что начнут задавать вопросы – а как бурят такие скважины. Я вам отвечаю честно: сам имею смутное представление. Точнее теорию знаю, а вот как это практически происходит – не знаю. Так уж получилось, что в бурении мне не пришлось работать, хоть я ни капли не жалею об этом. Есть на Пикабу такой пользователь @Akumba, он как раз работает в горизонтальном бурении и у него есть статья, как это происходит: Как добывают нефть.Наклонно направленное бурение

Но и горизонтального ствола мало, поэтому для увеличения площади питания скважин проделывают так называемый гидроразрыв пласта (ГРП) или еще его называют фрекингом. Когда-нибудь я соберусь с мыслями и напишу статье (а может и несколько) и нем, ну а сейчас вкратце поясню, что же это такое. Суть ее заключается в том, что в скважину под огромным давлением подается технологическая жидкость, под ее напором породы пласта буквально лопаются и дают трещины. Чтобы они не сомкнулись, в них закачивают твердый расклинивающий агент. Раньше для этого использовали крупнозернистый кварцевый песок, сейчас же применяют керамический гранулят – пропант.

После прекращения давления он не дает смыкаться трещинам, зона фильтрации увеличивается, и скважина получает достаточный приток жидкости. Но ГРП применялся давно еще на вертикальных скважинах, на горизонтальных же скважинах делают несколько гидроразрывов вдоль горизонтального ствола скважины, эта технология называется многостадийным ГРП (МГРП)

Схема скважины с МГРП

ГРП на отечественных просторах, рвут простой пласт

А это ГРП в далекой Америке, фрекинг сланцевого пласта. Оцените разницу в количестве техники

Существует множество разновидностей данной технологии, позволяющих получать трещины различной конфигурации. Российские нефтяные компании работают над методами, которые позволили бы применять ГРП в максимально эффективном режиме. К примеру, «Газпром нефть» проводит моделирование геометрии трещин с помощью специально созданного программного обеспечения и цифровых моделей — это позволяет заранее определить, в какую сторону и как сильно треснет скважина. Состояние уже готовых трещин держат под постоянным наблюдением с помощью инструментальных сейсмических методов.

Думаю, что на сегодня хватит. Рассчитывал уложиться в две статьи, но материала хватит на три. В заключительной части рассмотрю, что тормозит развитие добычи сланцевой нефти и перспективы ее добычи в нашей стране. А после этого напишу статью про доманик и ее нефть, если не поменяются планы.

Всем, кто осилил эту статью и не заснули ее читая– спасибо, надеюсь, что вам он понравился и был понятен

Такой вот вид с воздуха.  А на земле все жжужит, булькает, рычит, чадит и воняет соляркой. Окрестные звери в радостном восторге валят подальше.

и маленький конфуз при нарушениях

* Гидроразрыв пласта, ГРП, Hydraulic fracturing, fracking

ребус: https://pikabu.ru/story/lokalnoe_proishestvie_5636268

Источник этой странной лужи

Теории были выдвинуты:

Ведьмин студень или коллоидный газ,

сопли неопасные или какое то дерьмо,

ебанула химия или же просто учения,

разлив нефтепродуктов и устранение последствий,

либо буровой раствор,либо мут,

что то связанное с пеной для пожаротушения или пенообразователь,

КМЦ,

буровой раствор или цементная смесь,

силикон,

киселя наварили,

гель для гидроразрыва пласта.

Кисель носит название: Сшитый гель (Crosslinked gel / Crosslinked frac fluid).

Англоязычные иностранцы часто смеются при звучании "сшитый гель", что-то это им напоминает из неприличного.

Готовят его из воды и обработанной гуаровой камеди (почти той самой которую пичкают во множество продуктов) с добавлением секретных ингредиентов.

Процесс приготовления (в уменьшенном объеме)

Используется как жидкость разрыва / жидкость носитель при гидравлическом разрыве пласта (ГРП)  в нефтегазовой промышленности. Обладает плотностью воды и вязкостью желе.

ГРП в это то самое, что ленивые журналисты обозвали "ФРЕКИНГ"

но это ФРЕКЕН БОК

При ГРП на платформе остаются излишки, которые экологи и гринпись приравнивают к особоопасным веществам. И естественно не сливаются в море. Поэтому с платформы эти остатки вывозятся на берег в таких вот емкостях.

А в терминале произошла простая авария. Причины распи...дяйство высококвалифицированных сотрудников сервисной компании, которые плохо проверили соединения арматуры, которая откачивала гель для утилизации.  Не только у нас бардак.

в результате 5 м.куб этих соплей растеклись на 200 кв.м и подарили массу незабываемых впечатлений. Разделить его очень сложно, при работе лопатами ведет себя как Т1000 из терминатора2. Шетки и швабры намертво вязнут.

При добавлении определнных химикатов он должен разлагаться на воду и немного мусора, но тут химия не сработала по какой-то причине, похоже холодно.

а так он прикольная игрушка

гуар, он же гороховое дерево

гуаровые бобы

и сама гуаровая камедь

начало тут: https://pikabu.ru/story/severnaya_amerika_neft_5577965

почти без комментариев

что тут твориться?

те кто в отрасли, поймет.

для остальных: подготовка на скважине к проведению ГРП (гидроразрывпласта, он же фрак, от же "фрэкинг2" - тупой перевод необразованых журналистов, меня корежит с этого термина).

место - где-то на Оклахомщине