stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
تصديع مائي

طالع أيضًا: تكسير
عملية تكسير هاليبيرتون، داكوتا الشمالية، الولايات المتحدة.
معدات عمليات التصديع
التصديع المائي أو الهيدرولي ويقال مجازا عمليات التكسير أو عمليات التصديع (بالإنجليزية: Fracking)‏ تقنية حديثة تسمح باستخراج احتياطات من البترول والغاز كان من المستحيل الوصول إليها سابقا، بوسائل ميكانيكية تستعمل سائل مضغوط يُحدث كسور في الطبقات الصخرية - أي شق الصخور بالمياه. ولأنه توجد كسور طبيعية في باطن الأرض، تمتلئ تلك الفراغات باحتياطات يمكن الوصول إليها من خلال إحداث كسر جديد. ويختص بتفاصيل التصميم والتنفيذ أخصائيو الجيولوجيا واستخراج النفط.
في عام 1947، بدأت تجربة التكسير الهيدروليكي الأولى، بينما نجح أول تطبيق تجاريا في عام 1950. حتى عام 2012، نفذت 2.5 مليون عملية تكسير هيدروليكي في جميع أنحاء العالم على آبار النفط والغاز، وأكثر من مليون عملية منها داخل الولايات المتحدة الأمريكية.
يعتبر التكسير الهيدروليكي عملية معالجة ضرورية بشكل عام لتحقيق معدلات تدفق كافية في آبار الغاز الصخري وآبار الغاز الضيقة وآبار النفط المحكمة وآبار غاز الفحم.
يمكن أن تتكون بعض الكسور الهيدروليكية بشكل طبيعي في عروق أو حواجز معينة.
الحفر بالتكسير الهيدروليكي جعل الولايات المتحدة مصدرا رئيسيا للنفط الخام في عام 2019. لكن التكسير الهيدروليكي تسبب في تسرب مركب الميثان، أحد الغازات الدفينة القوية، قد زاد بشكل كبير.
أدى استخدام التكسير الهيدروليكي في إنتاج النفط والغاز إلى خفض الأسعار بالنسبة للمستهلكين.
يثير التكسير الهيدروليكي الجدل إلى حد كبير، حيث أن مؤيدي استخدام التكسير الهيدروليكي يدافعون عن الفوائد الاقتصادية للهيدروكربونات التي يمكن الوصول إليها على نطاق واسع بالتكسير الهيدروليكي، بالإضافة إلي فوائد استبدال الفحم بالغاز الطبيعي، الذي يحترق بطريقة نظيفة ويقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
بينما يجادل معارضي التكسير الهيدروليكي في أن التكسير الهيدروليكي يلوث المياه الجوفية والمياه السطحية ويسبب الضوضاء وتلوث الهواء ووقوع الزلازل، بالإضافة إلى المخاطر الناتجة عن الصحة العامة والبيئية.
حددت الأبحاث الصحية أن التكسير الهيدروليكي يؤثر سلبيا على الإنسان حيث أنه يتسبب في مخاطر كيميائية وجسدية ونفسية واجتماعية على أشخاص مثل الحوامل،, ويسبب الصداع النصفي والتهاب الأنف والجيوب المزمن والتعب الشديد وتفاقم الربو والضغط النفسي، بالإضافة إلي تلوث المياه الجوفية.
يجب الالتزام بإجراءات السلامة والتنظيم لاجتناب المزيد من التأثيرات السلبية.
أغلب الأشخاص الذين يعملون في التكسير الهيدروليكي لا يوجد لديهم يقين بتسرب الميثان المرتبط بالتكسير الهيدروليكي، وحتى بعد الأدلة التي تدل على أن التسرب قد يلغي فوائد انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الغاز الطبيعي مقارنة بأنواع الوقود الأحفوري الأخرى. فعلى سبيل المثال، يسلط تقرير صادر عن صندوق الدفاع البيئي الضوء على هذه المشكلة، مع التركيز على معدل التسرب في ولاية بنسلفانيا أثناء الاختبارات والتحليلات المكثفة التي تم العثور عليها بحوالي 10٪ أو أكثر من خمسة أضعاف الأرقام المبلغ عنها.
تعتبر معدل التسرب هذه ممثله لصناعة التكسير الهيدروليكي في الولايات المتحدة بشكل عام. أعلن صندوق الدفاع البيئي عن مواقع يقياس فيها انبعاثات غاز الميثان.
تحدث زيادات في النشاط الزلزالي بعد التكسير الهيدروليكي، بسبب العيوب الخاملة أو غير المعروفة والحقن العميق للتخلص من تدفق التكسير الهيدروليكي، ومحلول ثانوي ينتج لكل من التصدع والتكسير في آبار النفط والغاز. لهذه الأسباب يخضع التكسير الهيدروليكي للتدقيق الدولي، حيث أنه مقيد في بعض البلدان، ومحظور تماما في بلدان أخرى. يقوم الاتحاد الأوروبي بصياغة لوائح من شأنها أن تسمح بنظام تطبيق للتكسير الهيدروليكي.
جيولوجيا > ميكانيكا

عملية الكبح هي عملية ذات أهمية كبيرة وخاصة في التكسير الهيدروليكي وتتطلب جدران كسر للتحرك ضد الضغط.
لا يحدث التصدع إلا عندما يتغلب التكسير الهيدروليكي على الإجهاد الفعال بضغط السوائل داخل الصخور. ويصبح الحد الأدنى من الضغط الأساسي شد ويتجاوز مقاومة الشد للمادة السائلة.
تتوجه الكسور المتكونة بهذه الطريقة بشكل عام في مستوى عمودي على الحد الأدنى من الضغط الأساسي، لذا يمكن استخدام الكسور الهيدروليكية في تجاويف الآبار لتحديد اتجاه الضغوط. في الأمثلة الطبيعية، مثل السدود أو الكسور المملوءة بالوريد، يمكن استخدام الاتجاهات لاستنتاج حالات الإجهاد السابقة.
جيولوجيا > الأوردة

معظم أنظمة الوريد المعدنية تأتي نتيجة التكسير الطبيعي المتكرر خلال فترات ضغط سائل المسام المرتفع.
تؤثر عملية ضغط سائل المسام العالي على عملية تكوين أنظمة الوريد المعدنية وتؤثر بصورة أكبر في أوردة شد الشقوق، بسبب ان مادة الوريد تكون سلسلة من أحداث التكسير المنفصلة، وترسب مادة الوريد الإضافية عند كل عملية تكسير.
تأثيرات النشاط الزلزالي هي أحد أمثلة التكسير الطبيعي المتكرر طويل الأمد. حيث ترتفع وتنخفض مستويات الإجهاد بشكل عرضي، ويمكن أن تتسبب الزلازل في طرد كميات كبيرة من المياه المعبأة من الكسور المملوءة بالسوائل. يشار إلى هذه العملية باسم الضخ الزلزالي.
جيولوجيا > السدود

تتكاثر التدخلات الطفيفة في الجزء العلوي من القشرة وتكون شقوق مملوءة بالسوائل مثل السدود. في مثل هذه الحالات يكون السائل هو المادة المنصهرة. في الصخور الرسوبية ذات المحتوى المائي الكبير، يتكون بخار ناتج عن السائل عند طرف الكسر.
التاريخ > السلائف

في ستينيات القرن التاسع عشر، بدأت أول عملية تكسير لتحفيز آبار النفط الصخري الضحلة، عن طريق استخدام الديناميت أو النيتروجليسرين في التفجيرات لزيادة إنتاج النفط والغاز الطبيعي من التكوينات الحاملة للبترول.
في عام 1865، تلقى الكولونيل إدوارد أ.ل.روبرتس المحارب المخضرم براءة اختراع لطوربيد متفجر في الحرب الأهلية الأمريكية، حيث استخدم الطوربيد في ولاية بنسلفانيا ونيويورك وكنتاكي وويست فرجينيا، عن طريق استخدام سائل النيتروجليسرين المنصهر. في الثلاثينيات طبقت نفس الطريقة على آبار المياه والغاز، مع تحفيز الآبار بالحمض بدلا من السوائل المتفجرة.
لا تنغلق الكسور الذي أنشئت عن طريق الحفر الحمضي تماما، مما يؤدي إلى زيادة الإنتاج.
التاريخ > تطبيقات القرن العشرين

هناك عدة أشخاص رائدين في ابتكارات التكسير الهيدروليكي في تطبيقات عملية منهم:
هارولد هام رجل أعمال أمريكي ورائد في أعمال التكسير الهيدروليكي، ولد في 11 ديسمبر 1945 في ليكسينغتون في الولايات المتحدة.
أوبري ماكليندون رجل أعمال أمريكي ورائد في أعمال التكسير الهيدروليكي، ولد في 14 يوليو عام 1959 في أوكلاهوما سيتي بالولايات المتحدة الأمريكية.
توم ل. وارد رجل أعمال أمريكي ولد في 1959 في سيلينغ في الولايات المتحدة الأمريكية.
جورج بي ميتشيل رجل أعمال أمريكي ولد في 21 مايو 1919 في غالفستون في الولايات المتحدة، وتوفي في 26 يوليو 2013 في تكساس في الولايات المتحدة.
التاريخ > آبار النفط والغاز

قام فلويد فارس الذي يعمل بشركة ستانوليند للنفط والغاز بدراسة العلاقة بين أداء البئر وضغوط المعالجة. حيث كانت هذه الدراسة هي أول تجربة تكسير هيدروليكي لمعالجة الآبار. أجريت التجربة في عام 1947 في حقل غاز هوجوتون في مقاطعة غرانت في جنوب غرب كانساس بواسطة شركة ستانوليند للنفط والغاز.
تم حقن 1000 جالون أمريكي من البنزين المبلل والرمل من نهر أركنساس لتكوين الحجر الجيري المنتج للغاز على ارتفاع 2400 قدم. لم تكن التجربة ناجحة للغاية حيث لم تتغير قابلية تسليم البئر بشكل ملحوظ. دون جيه بي كلارك أحد الأشخاص الذي يعمل في ستانوليند في عام 1948 هذه العملية على الورق. وأصدر لها براءة اختراع في عام 1949 ومنحت ترخيص حصري لشركة آبار زيت هاليبيرتون.
في 17 مارس عام 1949، أجرت شركة هاليبيرتون أول عمليتين تجاريتين للتكسير الهيدروليكي في مقاطعة ستيفنز بأوكلاهوما ومقاطعة آرتشر بتكساس. منذ ذلك الوقت استخدم التكسير الهيدروليكي لتحفيز ما يقرب من مليون بئر نفط وغاز في أنظمة جيولوجية مختلفة بنجاح.
يستخدم التكسير الهيدروليكي واسع النطاق في التكوينات المنخفضة النفاذية والمعالجات الصغيرة والتكوينات عالية النفاذية لمعالجة الأضرار.عندما يستخدم التكسير الهيدروليكي في هذه الحالات، يمتد التصدع على بعد بضعة أقدام فقط من البئر.
في عام 1952، نفذت أول عملية تكسير بالدعم الهيدروليكي في الاتحاد السوفيتي. حيث استخدمت تقنيات التكسير الهيدروليكي قبل عام 1989 في كل من النرويج وبولندا وتشيكوسلوفاكيا، وقبل عام 1991 في المجر والنمسا وفرنسا. وبعد ذلك في إيطاليا وبلغاريا ورومانيا وتركيا وتونس والجزائر.
التاريخ > كسر هائل

في عام 1968، طبقت طريقة التكسير الهيدروليكي الضخم في مقاطعة ستيفنز بأوكلاهوما في الولايات المتحدة الأمريكية من قبل شركة بان أمريكان بتروليوم. يختلف تعريف التكسير الهيدروليكي الضخم بين الشركات، ولكنه يشير عموما إلى العلاجات التي تحقن أكثر من 150 طن، أو ما يقرب من 300,000 رطل من مادة الدعم.
أدرك الجيولوجيون الأمريكيون أن هناك كميات هائلة من الأحجار الرملية المشبعة بالغاز مع نفاذية منخفضة تمكن الولايات المتحدة الأمريكية من استعادة الغاز اقتصاديا.
استخدم التكسير الهيدروليكي الضخم في آلاف من آبار الغاز في حوض سان خوان وحوض دنفر وحوض بيكانس وحوض النهر الأخضر وفي التكوينات الصخرية الصلبة الأخرى لأول مرة في غرب الولايات المتحدة في عام 1973.
أصبحت بعض آبار الحجر الرملي الضيقة مثل كلينتون وميدينا ساندستون في أوهايو وبنسلفانيا ونيويورك وفالي ساندستون في تكساس ولويزيانا بالولايات المتحدة الأمريكية مجدية اقتصاديا بسبب التكسير الهيدروليكي الضخم.
في أواخر السبعينيات من القرن الماضي انتشر التكسير الهيدروليكي الضخم في غرب كندا، وفي حقول الغاز البرية والبحرية بألمانيا وهولندا، وفي بحر الشمال بالمملكة المتحدة.
حتى أواخر الثمانينيات من القرن الماضي لم تكن تحفر آبار النفط أو الغاز بطريقة أفقية، بعد ذلك بدأ العاملون في التكسير الهيدروليكي بتكساس وفي أوستن تشالك بحفر آلاف من آبار النفط بطريقة أفقية، والقيام بمعالجات التكسير الهيدروليكي الضخمة للمياه الزلقة في حفر الآبار.
أثبتت طريقة حفر الآبار الأفقية ان هذه الطريقة أكثر فاعلية من الآبار الرأسية في إنتاج النفط من الطباشير الضيق. عادة ما تكون الطبقات الرسوبية أفقية تقريبا، لذا فإن الآبار الأفقية بها مناطق تلامس أكبر بكثير مع التكوين المستهدف.
في منتصف التسعينيات من القرن الماضي، كثرت عمليات التكسير الهيدروليكي بشكل كبير بسبب التقدم التكنولوجي والزيادة في أسعار النفط والغاز الطبيعي، مما جعل تقنية التكسير الهيدروليكي مجدية اقتصاديا.
التاريخ > صخر السجيل الزيتي

يعود تاريخ التكسير الهيدروليكي لصخر السجيل الزيتي إلى عام 1965، عندما بدأ بعض المشغلين في حقل غاز بيج ساندي في شرق كنتاكي وجنوب غرب فيرجينيا بتكسير التكوين الجيولوجي أوهايو شيل وكليفلاند شيل هيدروليكيا باستخدام فتحات صغيرة نسبيا.
كثر إنتاج الغاز والنفط بشكل عام خصوصا في الآبار ذات العائد المنخفض، بسبب كثرة العاملين في مجال التكسير الهيدروليكي.
في عام 1976، بدأت حكومة الولايات المتحدة في مشروع الغاز الصخري الشرقي، الذي يتضمن العديد من مشاريع التكسير الهيدروليكي العامة والخاصة. في نفس الوقت تلقى معهد اتحاد أبحاث صناعة الغاز الموافقة على البحث والتمويل من اللجنة الفدرالية لتنظيم الطاقة.
في عام 1977، قام المهندس تيك شتاينسبرجر أحد العاملين بشركة ميتشل للطاقة، بتطبيق تقنية تكسير المياه الزلقة باستخدام كميات أكبر من كميات المياه المعتادة مع ضغط مضخة أعلى من تقنيات التكسير السابقة، في بعض الآبار في شرق تكساس وبارنيت شيل بشمال تكساس.
في عام 1998، أثبتت تقنية تكسير المياه الزلقة نجاحها، حيث أنتج الغاز في أول 90 يوم عمل في بئر غاز جريفين، الذي أصبح في المركز الثالث من حيث الإنتاج على جميع آبار الشركة السابقة. أدت هذه التقنية إلى استخراج الغاز بشكل أوسع اقتصاديا من آبار بارنيت شيل، ثم طبق بعد ذلك على الآبار الصخرية وآبار إيجل فورد وباكين شيل.
أطلق لقب أب التكسير على جورج بي ميتشل بسبب دوره في تطبيق هذه التقنية في الصخر الزيتي.
في عام 1991، حفر أول بئر بارنيت شيل بشكل أفقي، ونفذ على نطاق أوسع بعد إثبات إمكانية استخلاص الغاز بشكل اقتصادي من آبار بارنيت العمودية.
في عام 2013، تطبق التكسير الهيدروليكي الضخم على نطاق تجاري على الصخر الزيتي في الولايات المتحدة وكندا والصين. وأصبح العديد من الدول تخطط لاستخدام التكسير الهيدروليكي.
معالجة

وفقا لوكالة حماية البيئة الأمريكية، فإن التكسير الهيدروليكي هو عملية لتحفيز الغاز الطبيعي أو الزيت أو البئر الحراري الأرضي لتعظيم الاستخراج. وتحدد وكالة حماية البيئة العملية الأوسع نطاقا لتشمل الحصول على مصدر المياه، وبناء الآبار وتحفيزها، والتخلص من النفايات.
معالجة > طريقة المعالجة

يتكون الكسر الهيدروليكي عن طريق ضخ مائع التكسير في حفرة البئر بمعدل كافي لزيادة الضغط عند العمق المستهدف، الذي يحدد من خلال موقع ثقوب غلاف البئر، بحيث يتجاوز انحدار الكسر للصخر. يعرف تدرج الكسر على أنه زيادة في الضغط لكل وحدة عمق بالنسبة للكثافة، وعادة ما يقاس بالجنيه لكل بوصة مربعة أو لكل قدم مربع أو قضبان.
تتشقق الصخور ويتخلل سائل كسر الصخور ممتدا إلى الشق أكثر وأكثر، وهكذا. تحدد الكسور حيث ينخفض الضغط بمعدل فقد الاحتكاك الذي يتناسب مع المسافة من البئر.
يحاول دائما العاملين المحافظة على عرض الكسر أو إبطاء انخفاضه بعد المعالجة، عن طريق إدخال مادة حشو دعمي في السائل المحقون، وهي مادة تشبه حبيبات الرمل أو السيراميك أو الجسيمات الأخرى، وبالتالي فهي تمنع الكسور من الانغلاق عند توقف الحقن وإزالة الضغط.
قوة مادة الدعم والوقاية لها أهمية كبيرة في الأعماق الأكبر حيث يكون الضغط على الكسور أعلى.
الكسر المسند نافذ بما يكفي للسماح بتدفق الغاز والزيت والمياه المالحة وسوائل التكسير الهيدروليكي إلى البئر.
أثناء العملية يحدث فقدان مائع التكسير من قناة الكسر إلى الصخور القابلة للنفاذ المحيطة، إذا لم يتم التحكم فيه يمكن أن يتجاوز 70٪ من حجم الحقن. وقد يؤدي هذا إلى تلف مصفوفة التكوين وتفاعل سوائل التكوين العكسي وهندسة الكسر المتغيرة، وبالتالي تقليل الكفاءة.
يتحكم العاملين في موقع كسر واحد أو أكثر على طول البئر بشكل صارم من خلال طرق مختلفة تخلق أو تسد الثقوب في جانب حفرة البئر. يجري التكسير الهيدروليكي في فتحات الآبار المغلفة، ثم الوصول إلى المناطق المراد كسرها عن طريق ثقب الغلاف في تلك المواقع.
تتكون معدات التكسير الهيدروليكي المستخدمة في حقول النفط والغاز الطبيعي من الملاط ومضخة أو أكثر من مضخات التكسير عالية الضغط وعالية الحجم ووحدة مراقبة. تشمل المعدات المصاحبة خزانات التكسير، ووحدة أو أكثر لتخزين ومعالجة مادة الدعم، وحديد معالجة عالي الضغط، ووحدة مضافة كيميائية تستخدم لمراقبة الإضافة الكيميائية بدقة، وخراطيم مرنة منخفضة الضغط، والعديد من المقاييس ومتر لقياس معدل التدفق وكثافة السوائل وضغط المعالجة.
المضافات الكيميائية في الغالب تكون 0.5٪ من حجم السائل الكلي. تعمل معدات التكسير على نطاق من الضغوط ومعدلات الحقن، ويمكن أن تصل إلى 15,000 رطل لكل بوصة مربعة و 265 لترا في الثانية ما يعادل 100 برميل في الدقيقة الواحدة.
معالجة > أنواع الآبار

يمكن التمييز بين التكسير الهيدروليكي التقليدي منخفض الحجم، والذي يستخدم لتحفيز الخزانات عالية النفاذية لبئر واحد، والتكسير الهيدروليكي غير التقليدي عالي الحجم المستخدم في استكمال الغاز المحكم وآبار الغاز الصخري. يتطلب التكسير الهيدروليكي ذو الحجم الكبير ضغوطا أعلى من التكسير منخفض الحجم، فإن التكسير الهيدروليكي ذو الحجم الكبير يتطلب ضغوط أعلى لدفع كميات أكبر من السوائل ومواد الدعم التي تمتد بعيدا عن البئر.
يشتمل الحفر الأفقي على حفر الآبار الذي بها ثقوب طرفية مكتملة باعتباره يمتد بالتوازي مع طبقة الصخور التي تحتوي على المادة المراد استخراجها. فعلى سبيل المثال، في حوض بارنيت شيل في تكساس تمتد الجوانب الجانبية من 460 إلى 1520 متر، وفي تشكيل باكن في نورث داكوتا تمتد إلى 3000 متر. على عكس الآبار الرأسية، فلا يصل البئر الرأسي إلا إلى سمك الطبقة الصخرية، ويكون من 15 إلى 91 متر.
يقلل الحفر الأفقي من الاضطرابات السطحية حيث يتطلب الأمر عددا أقل من الآبار للوصول إلى نفس الحجم من الصخور.
يقوم الحفر على سد مساحات المسام في جدار حفرة البئر، مما يقلل من النفاذية في حفرة البئر وبالقرب منها. حيث أن قلة النفاذية تقلل من تدفق البئر من التكوين الصخري المحيط، ويغلق جزئيا البئر من الصخور المحيطة.
يمكن استخدام التكسير الهيدروليكي منخفض الحجم لاستعادة النفاذية.
معالجة > مراقبة الكسر

أبسط الطرق لمراقبة معالجة التصدع الهيدروليكي وأكثرها انتشارا، هي طريقة قياسات الضغط والمعدل أثناء نمو الكسر الهيدروليكي، مع معرفة خصائص المائع وحقن مادة الدعم التي يتم حقنها في البئر، بالإضافة إلي معرفة الجيولوجيا الجوفية لنمذجة المعلومات مثل الطول والعرض والتوصيل للكسر المدعوم.
يستخدم حقن المواد المشعة مع سائل التكسير لتحديد ملف الحقن وموقع الكسور التي تم إنشاؤها. تختار أجهزة التتبع الإشعاعي بحيث يكون لديها إشعاع يمكن اكتشافه بسهولة، و خصائص كيميائية مناسبة، ونصف عمر ومستوى سمية يقلل من التلوث الأولى والمتبقي. يمكن أيضا حقن النظائر المشعة الملتصقة كيميائيا بالزجاج و الرمل أو حبيبات الراتنج لتتبع الكسور. على سبيل المثال، يمكن إضافة الحبيبات البلاستيكية المطلية بـ 10 جيجا بايت من الفضة إلى مادة الدعم، بحيث يمكن مراقبة تقدم مادة الدعم.
تستخدم أجهزة التتبع الراديوي مثل Tc-99m و I-131 لقياس معدلات التدفق. تنشر هيئة التنظيم النووي مبادئ توجيهية تسرد مجموعة واسعة من المواد المشعة في أشكال صلبة وسائلة وغازية يمكن استخدامها كمقتفعات وتحدد الكمية التي يمكن استخدامها لكل حقنة ولكل بئر في كل المواد المشعة.
كابلات الألياف الضوئية خارج الغلاف، هي تقنية جديدة في مراقبة الآبار. حيث يمكن قياس درجة حرارة كل قدم على طول البئر حتى أثناء تكسير الآبار وضخها عن طريق استخدام الألياف الضوئية. من خلال مراقبة درجة حرارة البئر، يمكن للمهندسين تحديد كمية مائع التكسير الهيدروليكي للأجزاء المختلفة من استخدام البئر بالإضافة إلى كمية الغاز الطبيعي أو الزيت التي يجمعونها أثناء عملية التكسير الهيدروليكي ووقت إنتاج البئر.
معالجة > مراقبة الكسر > مراقبة الزلازل الدقيقة

أحيانا تستخدم المراقبة الزلزالية الدقيقة في تقدير حجم واتجاه الكسور المستحثة، يقاس النشاط الميكرويزمي عن طريق وضع مجموعة من الجيوفونات في حفرة بئر قريبة، بعد تعيين موقع أي أحداث زلزالية صغيرة مرتبطة بالكسر المتزايد و استنتاج الهندسة التقريبية للكسر. توفر مصفوفات مقياس الميل المنتشرة على سطح البئر أو أسفله تقنية أخرى لمراقبة الإجهاد.
رسم الخرائط الميكروزية يشبه إلى حد كبير علم الزلازل من الناحية الجيوفيزيائية. في علم الزلازل، تسجل مقاييس الزلازل المنتشرة على سطح الأرض أو بالقرب منه موجات إس وموجات بي التي تنطلق أثناء حدث زلزال. ثم تسمح بتقدير الحركة على طول مستوى الصدع وموقعه في خريطة باطن الأرض.
التكسير الهيدروليكي يزيد من إجهاد التكوين بما يتناسب مع ضغط التكسير الصافي، بالإضافة إلى زيادة ضغط المسام بسبب التسرب. تتولد ضغوط الشد قبل طرف الكسر، مما يولد كميات كبيرة من إجهاد القص.
تتحد الزيادات في ضغط المياه المسامية وفي إجهاد التكوين وتؤثر على نقاط الضعف بالقرب من الكسر الهيدروليكي، مثل الكسور الطبيعية والمفاصل وطبقات الفراش.
الأساليب المختلفة لها مزايا وأخطاء مختلفة في المواقع المختلفة. تعتمد دقة رسم خرائط الأحداث الزلزالية الدقيقة على نسبة الإشارة إلى الضوضاء وتوزيع أجهزة الاستشعار. تتحسن دقة الأحداث التي تقع عن طريق الانقلاب الزلزالي بواسطة أجهزة الاستشعار الموضوعة في العديد من السمت من البئر المرصود. تتحسن دقة الأحداث في موقع قاع البئر من خلال الاقتراب من حفرة البئر المراقبة وتولد نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية.
أصبحت مراقبة الأحداث الزلزالية الدقيقة الناتجة عن تحفيز المكمن ركن رئيسي في تقييم الكسور الهيدروليكية وتحسينها.
الهدف الرئيسي من مراقبة الكسر الهيدروليكي هو التوصيف الكامل لبنية الكسر المستحث وتوزيع الموصلية داخل التكوين.
يساعد التحليل الجيوميكانيكي، مثل فهم خصائص مواد التكوينات والظروف في الموقع والهندسة على مراقبة توفير تعريف أفضل للبيئة التي تنتشر فيها شبكة التصدع. و معرفة موقع مادة الدعم داخل الكسر وتوزيع موصلية الكسر.
يمكن مراقبة ذلك باستخدام أنواع متعددة من التقنيات لتطوير نموذج مكمن آخر يساعد على التنبؤ بدقة بأداء البئر.
معالجة > الإكمالات الأفقية

في أوائل القرن الحادي والعشرين، جعلت التطورات في تكنولوجيا الحفر والإكمال حفر الآبار الأفقية أكثر اقتصادا. حيث أصبحت الآبار الأفقية تسمح بالتعرض للتكوين بشكل أكبر بكثير من حفر الآبار العمودية التقليدية. ويعتبر هذا مفيد بشكل خاص في التكوينات الصخرية التي لا تتمتع بنفاذية كافية لإنتاج بئر عمودي اقتصاديا مثل هذه الآبار عند حفرها على اليابسة، وعادة ما يتم تكسيرها هيدروليكيا على عدة مراحل خاصة في أمريكا الشمالية.
يحدد نوع استكمال حفرة البئر عدد المرات التي يتم فيها كسر التكوين، وفي أي مواقع على طول المقطع الأفقي.
في أمريكا الشمالية تحفر خزانات الصخر الزيتي مثل خزانات:
باكن وبارنيت و مونتني و هاينزفيل و مارسيلوس و إيجل فورد و نيوبرارا و يوتيكا، تحفر هذه الآبار بشكل أفقي مع تفاوت فترات الإنتاج.
هناك طريقتين يتحقق بواسطتهما الكسر على طول حفرة البئر بشكل شائع هما التوصيل والكمال و الأكمام المنزلق.
تتكون حفرة البئر من غلاف فولاذي قياسي للقيام بوظيفة التوصيل والكمال بشكل عام، والعمل كمثبت في الحفرة. بمجرد إزالة جهاز الحفر، تستخدم شاحنة سلكية للثقب بالقرب من قاع البئر، ثم يتم ضخ سائل التكسير، ثم تقوم الشاحنة السلكية بتثبيت سدادة في البئر لإغلاق هذا القسم مؤقتا بحيث يمكن معالجة القسم التالي من حفرة البئر. ثم تضخ مرحلة أخرى، وتتكرر العملية بطول أفقي لحفرة البئر.
يختلف ثقب البئر الخاص بتقنية الغلاف المنزلق من حيث أن الجلبة المنزلقة مدرجة في مسافات محددة في الغلاف الفولاذي في وقت تثبيته في المكان المحدد لها. عادة تغلق جميع الأكمام المنزلقة في هذا الوقت.
عندما يحين موعد كسر البئر، يفتح الغطاء السفلي المنزلق باستخدام إحدى تقنيات التنشيط المتعددة وتضخ المرحلة الأولى، و بمجرد الانتهاء يفتح الغلاف التالي، مع عزل المرحلة السابقة في نفس الوقت، وتتكرر العملية.
أما بالنسبة لطريقة الجلب المنزلق، فعادة ما يكون الكابل السلكي غير مطلوب.
قد تسمح تقنيات الإكمال هذه بضخ أكثر من 30 مرحلة في القسم الأفقي من بئر واحد إذا لزم الأمر، وهو أكثر بكثير مما يمكن ضخه في بئر رأسي به أقدام أقل بكثير من منطقة الإنتاج المكشوفة.
الاستخدامات

يستخدم التكسير الهيدروليكي لزيادة معدل استخلاص السوائل، مثل البترول أو الماء أو الغاز الطبيعي من الخزانات الطبيعية الجوفية. وغالبا ما تتكون الخزانات من أحجار رملية مسامية أو أحجار جيرية أو صخور الدولوميت، ولكنها تشتمل على خزانات غير تقليدية مثل طبقات الفحم.
يتيح التكسير الهيدروليكي استخراج الغاز الطبيعي والنفط من التكوينات الصخرية العميقة تحت سطح الأرض بشكل عام من 2000 إلى 6000 متر، وهو أقل بكثير من مستويات خزان المياه الجوفية النموذجية. في مثل هذا العمق، قد يكون هناك نفاذية أو ضغط مكمن غير كافي للسماح بتدفق الغاز الطبيعي والنفط من الصخور إلى حفرة البئر بعائد اقتصادي مرتفع. وبالتالي فإن تكوين كسور موصلة في الصخر لها دور فعال في الاستخراج من الخزانات الصخرية الكتيمة بشكل طبيعي.
تقاس النفاذية من النطاق الجزئي إلى النطاق الكلي. و تعرف الكسور على أنها مسار موصل يربط حجم أكبر من الخزان بالبئر. و ينتج الكسر عن ما يسمى بالتكسير الفائق، وهي شقوق أعمق في التكوين الصخري لإطلاق المزيد من النفط والغاز وزيادة الكفاءة. ينخفض إنتاج تجاويف الصخر الزيتي النموذجي بشكل عام بعد العام أو العامين الأولين، ولكن يمكن أن تمتد ذروة إنتاج البئر إلى عدة عقود. في حين أن الاستخدام الصناعي الرئيسي للتكسير الهيدروليكي يقوم على تحفيز الإنتاج من آبار النفط والغاز.
التكسير الهيدروليكي يؤدي إلى عدة عوامل هي:
تنشيط آبار المياه الجوفية.
تهيئة أو تحفيز تعدين الكهوف الصخرية.
وسيلة لتحسين معالجة النفايات، وفي الغالب تكون نفايات الهيدروكربون أو الانسكابات.
التخلص من النفايات عن طريق الحقن في عمق الصخور.
قياس الإجهاد في الأرض.
توليد الكهرباء في أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة.
زيادة معدلات الحقن للعزل الجيولوجي لثاني أكسيد الكربون.
منذ أواخر السبعينيات من القرن الماضي، يستخدم التكسير الهيدروليكي في بعض الحالات لزيادة إنتاج مياه الشرب من الآبار في عدة بلدان، مثل الولايات المتحدة واستراليا وجنوب أفريقيا.
الآثار الاقتصادية

ينظر إلى التكسير الهيدروليكي على أنه إحدى الطرق الرئيسية لاستخراج النفط غير التقليدي و موارد الغاز غير التقليدية. وفقا لوكالة الطاقة الدولية، تقدر الموارد المتبقية القابلة للاسترداد تقنيا من الغاز الصخري بـ 208 تريليون متر مكعب، والغاز المحكم إلى 76 تريليون متر مكعب، والميثان الذي يحتوي على الفحم إلى 47 تريليون متر مكعب. كقاعدة عامة تكون نفاذية تكوينات هذه الموارد أقل من تكوينات الغاز التقليدية. لذلك فإن الخصائص الجيولوجية للتكوين تؤدي إلى الحاجة إلى تقنيات محددة مثل التكسير الهيدروليكي. على الرغم من وجود طرق أخرى لاستخراج هذه الموارد، مثل الحفر التقليدي أو الحفر الأفقي، لكن التكسير الهيدروليكي هو أحد الطرق الرئيسية التي تجعل استخراج الغاز مجديا اقتصاديا.
سهلت تقنية التكسير متعدد المراحل تطوير إنتاج الغاز الصخري والنفط الخفيف المحكم في الولايات المتحدة، ويعتقد أنها تفعل ذلك في البلدان الأخرى ذات الموارد الهيدروكربونية غير التقليدية.
تشير الغالبية العظمى من الدراسات إلى أن التكسير الهيدروليكي في الولايات المتحدة كان له فائدة اقتصادية إيجابية قوية حتى الآن. تقدر مؤسسة بروكينغز أن فوائد الغاز الصخري واحدة من العوامل التي أدت إلى تحقيق فائدة اقتصادية صافية قدرها 48 مليار دولار سنويا. معظم هذه الفوائد تكون في القطاعين الاستهلاكي والصناعي بسبب الانخفاض الكبير في أسعار الغاز الطبيعي. اقترحت دراسات أخرى أن الفوائد الاقتصادية تفوقها العوامل الخارجية.
الفائدة الأساسية للتكسير الهيدروليكي هي تعويض لواردات الغاز الطبيعي والنفط، حيث تخرج التكلفة المدفوعة للمنتجين من الاقتصاد المحلي. ومع ذلك، فإن النفط الصخري والغاز مدعومان بدرجة كبيرة في الولايات المتحدة، ولم يتم تغطيتها بعد تكاليف الإنتاج، مما يعني أن تكلفة التكسير الهيدروليكي تدفع في ضرائب الدخل، وفي كثير من الحالات تصل إلى ضعف التكلفة المدفوعة في المضخة.
تشير الأبحاث إلى أن آبار التكسير الهيدروليكي لها تأثير سلبي على الإنتاجية الزراعية في محيط الآبار. وجدت إحدى الأبحاث أن إنتاجية المحاصيل المروية تنخفض بنسبة 5.7٪ عندما يتم حفر بئر خلال الأشهر النشطة زراعيا ضمن دائرة نصف قطرها من 11 إلى 20 كم من بلدة منتجة. ويصبح هذا التأثير أصغر وأضعف مع زيادة المسافة بين البلدة والآبار. تشير النتائج إلى أن إدخال آبار التكسير الهيدروليكي في ألبرتا كلفت المقاطعة 14.8 مليون دولار في عام 2014 بسبب الانخفاض في إنتاجية المحاصيل.
تقدر إدارة معلومات الطاقة بوزارة الطاقة الأمريكية أن 45٪ من إمدادات الغاز في الولايات المتحدة ستأتي من الغاز الصخري بحلول عام 2035، مع استبدال الغالبية العظمى من الغاز التقليدي الذي يحتوي على انبعاثات أقل من غازات الاحتباس الحراري.