شکستگی هیدرولیک که معمولاً به عنوان شکستگی شناخته می شود، چاه های نفت و گاز را با تزریق آب، ماسه و مواد شیمیایی تحت فشار بالا به سنگ بستر توسعه می دهد. این باعث شکستگی سنگ، افزایش اندازه شکستگی های موجود و اتصال یک یا چند شکستگی به یکدیگر می شود.

نظریه پشت شکستگی هیدرولیکی این است که این فرآیند امکان دسترسی به گاز طبیعی را فراهم می کند که با وسایل دیگر غیرقابل دسترسی است. علیرغم این مزیت واضح، مخالفان فرکینگ هیدرولیک می گویند که تعداد مواد شیمیایی مورد استفاده در طول فرآیند، منابع خاک و آب زیرزمینی را تا حد خطرناکی آلوده می کند و همچنین می تواند کیفیت هوا را کاهش دهد.

مایع شکست معمولاً 90٪ آب و 9.5٪ دارد. حمایت کنندگان (معمولاً ماسه)، و 0.5٪ از مخلوطی از آنچه می تواند بیش از 750 افزودنی شیمیایی مختلف باشد.

فهرست مواد شیمیایی که به طور بالقوه می توانند مورد استفاده قرار گیرند طولانی است، اما به طور کلی می توان آنها را به عملکردهای خاصی دسته بندی کرد، از جمله:

• • عوامل ژل
  • اتصال دهنده های عرضی
  • شکن
  • مواد افزودنی کاهش فشار
  • زیست کش ها
  • تثبیت کننده های حرارتی

• سورفکتانت ها
• مواد افزودنی کنترل خاک رس

عوامل ژل کننده و افزودنی های کاهش فشار

عملکرد اصلی عوامل ژل‌کننده و افزودنی‌های کاهش فشار، افزایش ویسکوزیته سیال برای بهبود فعالیت پروپانت است. این کمک می کند تا انتقال به داخل سوراخ ها و در امتداد شکاف ها ایجاد شود و هندسه شکستگی مورد نظر ایجاد و حفظ شود. این عوامل همچنین افت فشار را هنگام اعمال مایع شکستگی به چاه، به ویژه در کاربردهای آب لغزنده، محدود می کنند. محصولات رایج مورد استفاده شامل گوار طبیعی، سلولز، پلیمرهای مصنوعی و سورفکتانت‌ها هستند. این مواد شیمیایی معمولاً کمتر از 1٪ از ترکیب کلی مایع شکست را نشان می دهند.

کراس لینکرها، شکن ها و تثبیت کننده های حرارتی

پیوندهای متقاطع برای افزایش وزن مولکولی موثر با اتصال عامل ژل به یک زنجیره پلیمری طولانی استفاده می شود. این اتصالات ساختاری سه بعدی ایجاد می کند و خاصیت ارتجاعی و تعلیق را افزایش می دهد. بورات شناخته شده ترین پیوند متقابل است، از جمله نمک های بورات و استرها یا پلی بورات ها، که می توانند به عنوان تثبیت کننده حرارتی نیز عمل کنند. این یک فرآیند برگشت‌پذیر است و هنگامی که ماده به شکستگی تحویل داده می‌شود، pH کاهش می‌یابد، پیوندهای متقاطع حل می‌شوند و محلول آبکی‌تری می‌تواند به بیرون پمپ شود.

در مقابل، جایگزین‌های ترکیبات مبتنی بر بورات شامل پیوندهای متقاطع فلزی، به احتمال زیاد با تیتانیوم یا زیرکونیوم است. اینها شکل می گیرند ترکیبات کلات شده به تاخیر انداختن تشکیل اکسید و متعاقب آن تخریب ژل. از آنجایی که این پیوند برگشت پذیر نیست، مواد شیمیایی اضافی مانند اکسید کننده ها (به عنوان مثال، پرسولفات، پربورات، هیپوکلریت، و پراکسید)، اسیدها یا آنزیم ها باید اضافه شوند تا پیوندهای عرضی را از بین ببرند، ویسکوزیته را کاهش دهند و جریان برگشت را افزایش دهند. در عین حال اطمینان از باقی ماندن ماده در شکستگی.

سایر عملکردهای افزودنی های شیمیایی در فرکینگ

لیست افزودنی ها همچنان ادامه دارد و بسیاری از ترکیبات خاص به دلایل مختلف اضافه شده است. به عنوان مثال می توان به گلوتارآلدئید برای ضدعفونی آب، اتیلن گلیکول برای تمیز نگه داشتن لوله های تزریق و جلوگیری از رسوب رسوب، پلی آکریل آمید برای کاهش اصطکاک بین لوله و سیال و حفظ فشار پایدار در طول فرآیند، و اسید سیتریک برای جلوگیری از خوردگی اشاره کرد. گاهی اوقات، ردیاب های رادیواکتیو در کنار مایع شکستگی تزریق می شوند تا مشخصات تزریق و شکستگی های ایجاد شده توسط این فرآیند مشخص شود.

خوشبختانه، بیشتر مواد شیمیایی مورد استفاده بی ضرر هستند، اما برخی از آنها آلاینده شناخته شده یا سرطان زا هستند. مشکل این است که بسیاری از شرکت ها لیست مواد شیمیایی مورد استفاده را فاش نمی کنند و بنابراین ارزیابی کامل اثرات بهداشتی و زیست محیطی این نوع استخراج گاز دشوار است.

اگرچه اکثر شرکت‌ها هرگونه خطری برای سلامت عمومی را انکار می‌کنند، محققان توصیه می‌کنند که افشای کامل آن با آزمایش‌های محیطی سخت‌گیرانه برای اطمینان از عدم وجود آلودگی انجام شود. تنها زمانی که این اتفاق می افتد می توانیم تصویر کاملی از تاثیر شکستگی هیدرولیک داشته باشیم.