Proizvodnja konvencionalnih rezervoara nafte i gasa opada iz godine u godinu, nesposobna da zadovolji rastuću potražnju, zbog čega je neophodno povećati proizvodnju nekonvencionalne nafte i gasa u mojoj zemlji. Posljednjih godina, istraživanje i razvoj nekonvencionalnih resursa nafte i plina ušli su u novu fazu, s novodokazanim rezervama koje čine više od dvije-trećine ukupnih dokazanih rezervi, što ih čini važnim izvorom budućeg rasta resursa nafte i plina. Nekonvencionalna ležišta nafte i gasa obično imaju karakteristike kao što su niska poroznost i propusnost, jaka heterogenost, velika dubina zakopavanja i niska početna proizvodnja. Tehnologija hidrauličkog frakturiranja jedna je od ključnih mjera za povećanje proizvodnje nafte i plina. Fracturing fluid je radni fluid u operacijama hidrauličkog frakturiranja, a njegov učinak i stabilnost direktno određuju efekat lomljenja.
Tekućina za lomljenje sadrži različite aditive i heterogena je, nestabilna radna tekućina. Njegov sistem obično uključuje vodu, zgušnjivače, surfaktante, stabilizatore gline, biocide, razbijače, pH regulatore, sredstva za kontrolu gubitka tečnosti i propante. Tekućine za lomljenje često sadrže jednu ili više vrsta surfaktanata za smanjenje površinske napetosti i međufazne napetosti, što ne samo da poboljšava brzinu povratnog toka tekućine za lomljenje, već i olakšava upijanje i istiskivanje ulja. Tečnosti za frakturiranje se dijele na tipove na bazi vode,-, na bazi-i alkohola-na bazi njihovih fizičkih i hemijskih svojstava (disperzioni medij), pri čemu su najšire korišteni fluidi za lomljenje na bazi vode. Tokom procesa lomljenja, fluid za lomljenje prenosi energiju za razbijanje stijene, proširenje pukotina, a zatim unošenje propanta u pukotine. Obično treba da posjeduje karakteristike kao što su otpornost na smicanje, sposobnost suspenzije propanta, nisko trenje, otpornost na temperaturu, mali gubitak tekućine, nizak ostatak, nisko oštećenje rezervoara, lak povratni protok, dobra kompatibilnost i isplativost{9}}.
Natapanje je faza nakon hidrauličkog lomljenja i prije proizvodnje, tokom koje se javljaju složeni povezani procesi kao što su protok tekućine za lomljenje, imbibicija i kemijske reakcije. Tekućina za lomljenje koja ostaje u formaciji može povećati složenost prijeloma nakon{1}}imbibicije. Komponente za vlaženje u fluidu za lomljenje, potaknute kapilarnim silama, ulaze u mikropore duž pukotina i istiskuju naftu unutar njih, povećavajući energiju protoka formacijskog fluida, uzrokujući da ulje konvergira do pukotina, pojačavajući efekat istiskivanja nafte{3}}vode i na kraju povećavajući proizvodnju i stopu oporavka. Trenutno su neki blokovi u naftnim poljima Changqing, naftnim poljima Qinghai i naftnim poljima Daqing usvojili metodu potapanja nakon{5}}pukotina, čime se postižu dobri rezultati poboljšanja proizvodnje. Vrijeme namakanja je ključni parametar koji utječe na očekivani učinak namakanja. Simulacija i eksperimentalni rezultati pokazuju da odgovarajuće povećanje vremena namakanja pomaže povećanju proizvodnje, ali pretjerano dugo vrijeme namakanja povećava otpornost na izbacivanje nafte/plina.
Povratni protok fluida za lomljenje nakon lomljenja utiče na status modifikacije ležišta i efekat povećanja proizvodnje. Brzina povratnog toka je jedan od parametara za procjenu stepena povratnog toka fluida za lomljenje. Podaci sa terena pokazuju da je povratni protok većine plinskih bušotina manji od 50%, a neki čak niži od 5%. U početnoj fazi povratnog toka, otvorene frakture se zatvaraju, blokirajući kanale između glavnih fraktura, a fluid za lomljenje ne može glatko da teče iz rezervoara; zbog izuzetno niske propusnosti ležišta i velike kapilarne sile pora, tečnost za lomljenje u pukotinama se tjera da procuri u dublji matriks stijene, ali to ometa povratni tok fluida za lomljenje; soli formacije rastvorene u fluidu za lomljenje stvaraju veliku razliku hemijskog potencijala između ubrizganog fluida za lomljenje i vode iz formacije, ometajući povratni protok fluida za lomljenje, što rezultira niskom brzinom povratnog toka. Sadržaj gline i vrijeme namakanja fluida za lomljenje također utiču na efikasnost povratnog toka. Glina se širi u volumenu kada je izložena vodi i ima jak kapacitet zadržavanja vode, apsorbirajući više tekućine od kapaciteta prostora matrice. Za takve rezervoare potrebno je dodati stabilizatore gline. Brzina povratnog toka je direktno povezana sa povratnim protokom propanta i sekundarnim oštećenjem rezervoara. Stoga je ciljano istraživanje povratnog toka fluida za lomljenje na osnovu karakteristika ležišta od pomoći u poboljšanju proizvodnje nafte i plina.
Povratni protok-natapanja{1}} frakturiranja je integrirani inženjerski proces, pri čemu je svaka faza međusobno povezana. Operacija lomljenja utiče na naknadno natapanje i povratni protok, stoga tečnost za lomljenje mora ne samo da zadovolji zahteve performansi za lomljenje, već i da uzme u obzir potrebe namakanja i povratnog toka. Ovo dovodi do osnovnog koncepta integriranog lomljenja-natapanja-povratnog protoka radnog fluida za nekonvencionalne rezervoare nafte i plina. Integrirani radni fluidi za lomljenje-natapanje-povratnog protoka su trend u razvoju, što razvoj multifunkcionalnih integriranih radnih fluida čini ključnim.
Tečnost za lomljenje, kao "krv" operacija lomljenja, utiče na lomljenje, natapanje, povratni protok i proizvodnju nafte. Istraživanje radnog fluida treba da ide u korak sa trendovima u istraživanju i razvoju resursa nafte i gasa, a njegove funkcije treba da se sve više usavršavaju na osnovu karakteristika razvoja ležišta i fizičkih svojstava. Tekućine za lomljenje treba da zadovolje zahtjeve performansi stvaranja loma, suspenzije propanta, potpore frakturi i dopunjavanja energije tokom faze lomljenja, istovremeno uzimajući u obzir potrebe faza namakanja i povratnog toka. Polimerni aditivi imaju jaku sposobnost povećanja viskoziteta{3}}ali ih je teško potpuno razgraditi i ostaviti značajan ostatak; čisti fluidi za lomljenje imaju nisku površinsku/međufaznu napetost, ali loša mehanička svojstva i visoke troškove; Radni fluidi na bazi pjene-imaju mali gubitak tečnosti i minimalno oštećenje rezervoara, ali slab kapacitet nosivosti propanta. U zavisnosti od specifičnih potreba, svaka vrsta aditiva se razvija u odgovarajući sistem radnog fluida, koji se zatim kombinuje sa procesom kako bi se formirala jedinstvena metoda rada. Integrisani radni fluidi mogu, do određene mere, da smanje operativne troškove, pojednostave procedure i ublaže sekundarna oštećenja rezervoara. Kombinovana upotreba više radnih medija, ili upotreba hemijskih metoda za cijepljenje funkcionalnih grupa radi poboljšanja performansi radnog fluida, je budući pravac razvoja radnog fluida, a također ima velike razvojne izglede u oblastima kao što su poboljšana rekuperacija ulja, privremeno začepljenje i preusmjeravanje, te niska-zaštita okoliša sa niskim sadržajem ugljika.
