تصديع مائي
معالجة > سوائل التكسير

تتمثل الأغراض الرئيسية لسائل التكسير في تمديد الكسور، وإضافة التزييت وتغيير قوة الهلام وحمل مادة الدعم في التكوين.
تنتقل مادة الدعم في المائع بطريقتين اما بمعدل عالي السرعة أو بلزوجة عالية. حيث يميل التكسير عالي اللزوجة إلى حدوث كسور سائدة كبيرة، بينما يؤدي التكسير عالي السرعة إلى حدوث كسور دقيقة صغيرة منتشرة.
تعمل عوامل التبلور القابلة للذوبان في الماء على زيادة اللزوجة وتوصيل مادة حشو الدعم بكفاءة في التكوين.
في أغلب الأحيان يكون السائل عبارة عن ملاط من الماء ومواد حشو دعمي ومواد كيميائية مضافة. حيث يمكن حقن المواد الهلامية والرغاوي والغازات المضغوطة، بما في ذلك النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والهواء.
السائل يكون عبارة عن 90% ماء، و9.5% رمل، 0.5 % إضافات كيميائية.
تطورت وسائل التكسير باستخدام غاز البترول المسال والبروبان حيث أصبحت الماء غير ضرورية.
مادة الدعم هي مادة حبيبية تمنع الكسور الناتجة من الانغلاق بعد معالجة التكسير. تتكون أنواع مادة الدعم من رمل السيليكا والرمل المطلي بالراتنج والبوكسيت والسيراميك.
يعتمد اختيار مادة الدعم على نوع النفاذية أو قوة الحبوب المطلوبة.
في بعض التكوينات عندما يكون الضغط كبيرا بما يكفي لسحق حبيبات رمل السيليكا الطبيعي، يمكن استخدام مواد دعم عالية القوة مثل البوكسيت أو السيراميك.
أكثر المواد الداعمة انتشارا هي رمل السيليكا، على الرغم من اعتقاد البعض أن الدعامات ذات الحجم والشكل الموحد، مثل الدعامة الخزفية تكون أكثر فعالية.
يختلف مائع التكسير على حسب نوع التكسير المرغوب فيه، وظروف الآبار المحددة التي يتم تكسيرها، وخصائص المياه.
يمكن أن يكون السائل عبارة عن هلام أو رغوة أو ماء زلق.
تكون خيارات الموائع عبارة عن مقايضات، حيث أن السوائل الأكثر لزوجة مثل المواد الهلامية، تكون أفضل من مادة الدعم. بينما تسمح السوائل الأقل لزوجة وأقل احتكاك من المياه الزلقة، بضخ السوائل بمعدلات أعلى لإنشاء كسور بعيدا عن جوف البئر.
تشمل الخصائص المادية الهامة على:
السوائل اللزجة
درجة الحموضة
العوامل الريولوجية ( علم الجريان )
تخلط الماء بالرمل والمواد الكيميائية لتكوين سائل تكسير هيدروليكي.
يستخدم 40,000 جالون من المواد الكيميائية لكل عملية تكسير.
يستخدم علاج الكسر النموذجي ما بين 3 و 12 مادة كيميائية مضافة.
على الرغم من احتمال وجود سوائل تكسير غير تقليدية، إلا أن الإضافات الكيميائية النموذجية يمكن أن تشتمل على واحد أو أكثر مما يلي:
الأحماض مثل حمض الهيدروكلوريك أو حمض الأسيتيك، الذي يمكن استخدامهما في مرحلة ما قبل التكسير لتنظيف الثقوب وبدء الشق في الصخور القريبة من حفرة البئر.
ملح كلوريد الصوديوم، الذي يستخدم لتأخير تفكك سلاسل البوليمر الهلامية.
بولي أكريلاميد ومخفضات الاحتكاك الأخرى، التي يمكن أن تؤدي إلى اضطراب تدفق السوائل واحتكاك الأنابيب، مما يسمح للمضخات بالضخ بمعدل أعلى دون وجود ضغط أكبر على السطح.
الايثيلين جلايكول، الذي يمنع تكوين الترسبات الكلسية في الأنبوب.
أملاح اليورات، التي تستخدم للحفاظ على لزوجة السوائل أثناء زيادة درجة الحرارة.
كربونات الصوديوم والبوتاسيوم، التي تستخدم للحفاظ على فعالية الروابط المتقاطعة.
المبيدات الحيوية اللاهوائية مثل الجلوتارالهيد بي أي أو، الذي يستخدم كمطهر للماء للقضاء على البكتريا.
صمغ الغوار وعوامل التبلور الأخرى القابلة للذوبان في الماء، التي تزيد من لزوجة مائع التكسير لتوصيل مادة حشو الدعم في التكوين بكفاءة أكبر.
حامض الستريك، الذي يستخدم لمنع التآكل.
الأيزوبروبانول، الذي يستخدم في الشتاء لفصل المواد الكيميائية لضمان عدم تجميدها.
الميثانول هي المادة الكيميائية الأكثر شيوعا التي تستخدم في التكسير الهيدروليكي في الولايات المتحدة الأمريكية منذ عام 2005 إلى عام 2009. لكن كانت الولايات المتحدة الأمريكية تستخدم مواد كيميائية أخرى مثل كحول الأيزوبروبيل والبوتوكسي إيثانول والإيثيلين جلايكول.
أنواع السوائل النموذجية هي
مواد هلامية خطية تقليدية، عبارة عن مشتقات من السليلوز مثل كاربوكسي ميثيل السليلوز وهيدروكسي إيثيل السليلوز وكربوكسي ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل السليلوز.
الغوار ومشتقاته مثل هيدروكسي بروبيل غوار وكربوكسي ميثيل هيدروكسي.
مختلطات مواد كيميائية أخرى.
سوائل البورات المتشابكة، هي سوائل أساسها الغوار مرتبطة مع أيونات البورون. تتمتع هذه المواد الهلامية بلزوجة أعلى عند الرقم الهيدروجيني 9 فما فوق وتستخدم لنقل مادة الدعم. بعد عملية التكسير يقل الأس الهيدروجيني إلى 3 أو 4 بحيث يتم كسر الروابط المتقاطعة ويكون الجل أقل لزوجة ويمكن ضخه للخارج.
السوائل العضوية المعدنية المتشابكة مثل الزركونيوم والكروم والأنتيمون وأملاح التيتانيوم، تحتوي على المواد الهلامية التي تحتوي على غوار.
بمجرد ضخ مادة الدعم لأسفل مع هلام متقاطع، تنتهي عملية التكسير، بسبب آلية التشابك غير القابلة للانعكاس. تكسر المواد الهلامية باستخدام قواطع مناسبة.
جل زيت فوسفات الألومنيوم، تخلط زيوت فوسفات الألومنيوم وزيوت الإستر لتشكيل هلام متقاطع. وهذه واحدة من أولى أنظمة التبلور المعروفة.
سوائل المياه الزلقة، التي تساعد على ضمان عدم غمر البئر بمادة دعم، بسبب عمليات تخفيض المسح المؤقتة التي تتركز في مادة الدعم. مع استمرار عملية التكسير، تضاف أحيانا عوامل لتقليل اللزوجة مثل المؤكسدات ومكسرات الإنزيم إلى سائل التكسير لإلغاء تنشيط عوامل التبلور والمساعدة على التدفق. تتفاعل هذه المؤكسدات مع الهلام وتفككه، مما يقلل من لزوجة السائل وضمان عدم سحب مادة حشو الدعم من التكوين. يعمل الإنزيم كمحفز لتكسير الهلام.
غالبا ما تستخدم معدلات الأس الهيدروجيني لتفكيك الوصلة المتقاطعة في نهاية مهمة التكسير الهيدروليكي، بسبب أن العديد منها يحتاج إلى نظام عازل للأس الهيدروجيني لإبقائه لزجا.
في نهاية يتم شطف البئر بالماء تحت الضغط وأحيانا يمزج الماء مع مادة كيميائية لتقلل من عملية الاحتكاك. تسترد بعض السوائل المحقونة وليس كلها. يدار بعد هذا السائل التحكم في الحقن تحت الأرض والمعالجة والتفريغ وإعادة التدوير والتخزين المؤقت في الحفر أو الحاويات.
تتطور التكنولوجيا الجديدة باستمرار للتعامل بشكل أفضل مع مياه الصرف وتحسين إمكانية إعادة استخدامها.