Гідравлічний розрив пласта
Гідравлі́́чний розри́в пласта́, фрекінг — спосіб руйнування пластів гірських порід за допомогою високого тиску гідравлічної рідини, яку подають свердловиною у продуктивний пласт для розкриття природної чи утворення штучної тріщинуватості з метою вивільнення та безперешкодного транспортування пластових флюїдів (природного газу, нафти, розсолу тощо).
Історична довідка
Перші спроби стимулювання припливу нафти до видобувних свердловин здійснювали за допомогою пороху, пізніше — гліцеринових вибухових речовин, які підривали в донній частині вертикальної нафтової свердловини (шт. Пенсильванія, США, 1860-ті). У 1866 Е. Робертс (1829‒1881; США) отримав патент на вибуховий пристрій «Торпеда Робертса» і заснував компанію «Робертс Петролеум Торпедо» (англ. Roberts Petroleum Torpedo Company), яка стала лідером з вибухового «стимулювання» нафтових свердловин (вибуховий метод залишався основним до винайдення гідророзриву пласта).
Подальший розвиток вибухового способу розриву пласта у США пов’язували з використанням підземних ядерних вибухів: упродовж 1967‒1969 проведено 3 експерименти з розриву щільних газоносних пластів з метою вивільнення газу на великих площах (штати Нью-Мексико і Колорадо), але, незважаючи на значне збільшення виходу газу свердловинами, експерименти було припинено з причини радіаційного забруднення отриманого газу.
У 1979 в Україні на шахті «Юний комунар» (поблизу м. Єнакієвого, Донецька обл.) з метою дегазації вугільних пластів було здійснено на глибині 903 м підземний ядерний вибух потужністю близько 0,3 Кт тротилового еквівалента (див. Кліваж), доцільність якого, з урахуванням екологічних загроз, більшість експертів ставлять під сумнів.
Перший експеримент з гідравлічного розриву пласта проведено 1947 на газовому родовищі Г’юготон (шт. Канзас, США). У вертикальну газову свердловину глибиною 730 м, розміщену у вапняковому масиві, під високим тиском було закачано гелеподібну суміш бензину, пальмової олії й річкового піску (як пропанту — гранульованого матеріалу для запобігання змиканню утворених тріщин). Відтоді, застосовуючи різні за складом гідравлічні рідини й параметри нагнітання, у світі здійснено понад 2 млн гідророзривів пласта для інтенсифікації роботи нафтових і газових свердловин (2026).
Першу спробу гідророзриву нафтовмісного пласта в СРСР здійснили у 1952. Теоретичні основи методу розробили академік С. Христианович та учений-нафтовик Ю. Желтов (1925‒2002; Росія) у 1953. Перший у світі гідравлічний розрив вугільного пласта здійснено в Донецькому вугільному басейні у 1954. Технологію розробляли з метою дегазації небезпечних вугільних пластів та для вдосконалення методу підземної газифікації вугілля (утворення каналу між технологічними свердловинами підземного газогенератора).
Новий етап розвитку технології гідравлічного розриву пласта пов'язаний із видобутком сланцевого газу. Удосконалення методів похило-скерованого буріння, уперше запровадженого у 1930-х і доведеного до ефективної технології переходу в горизонтальне буріння у 1992 (шт. Оклахома, США), відкрило нові можливості гідравлічного розриву пласта в горизонтальних свердловинах. Основи такої промислової технології створила в 1990-х група дослідників і практиків компанії «Мітчелл Енерджі енд Девелопмент» (англ. Mitchell Energy & Development). Її керівника Дж. Мітчелла (1919‒2013; США) вважають фундатором «сланцевої революції» у США. 2001 компанію та інтелектуальну власність на нову технологію придбала корпорація «Девон Енерджі» (англ. «Devon Energy»), яка відтоді стала піонером подальшого розвитку технологій масштабного видобутку сланцевого газу в США.
В Україні у 2014 на вертикально-горизонтальній свердловині Біляївська-400 (Юзівська газоносна площа, Донецька обл.) на глибині понад 4 тис. м проведено гідравлічний розрив пласта і отримано перші кубометри газу зі щільних пісковиків. Від початку збройної агресії Російської Федерації проти України (2014) освоєння Юзівської площі припинено.
Технологія
Гідравлічний розрив пласта виконують у свердловинах, обсаджених металевими трубами, які на ділянках пласта, що підлягають розриву, перфорують. Технологія передбачає нагнітання у свердловину гідравлічної рідини під великим тиском (до 100 МПа) та з великою швидкістю (до 265 л/сек), що спричиняє розвиток існуючих та утворення нових тріщин у породному масиві навколо свердловини, які розповсюджуються переважно на відстань близько 100 м вусібіч від осі свердловини (максимально — до 500 м). Поінтервальний гідророзрив сланцевого пласта вдовж горизонтальної свердловини, яка може сягати кількох тисяч метрів, починають із донної частини. Каротажним (див. Каротаж) транспортером роблять отвори на кінцевій секції обсадної труби і проводять процес гідророзриву пласта. Відпрацьовану ділянку перекривають заглушкою й повторюють процес у наступній секції й далі вздовж свердловини.
Гідравлічна рідина є суспензією води, пропанту та хімічних добавок; може містити гелі — похідні целюлози або рослинної смоли (гуару), піну та стиснуті гази. Пропант сприяє розклиненню тріщин та запобігає їх закриттю після гідророзриву пласта (застосовують кварцовий пісок, боксит, штучну кераміку). Хімічні добавки складають близько 0,5 % об’єму гідравлічної рідини (кислота хлоридна або оцтова, хлорид натрію, поліакриламід, етиленгліколь, борати тощо).
Екологічні наслідки
Можливі негативні впливи хімічних реагентів у процесі гідророзриву пласта на гідрогеологічне середовище, потреби у закачуванні в свердловини великих об’ємів води та подальшої утилізації відпрацьованої води, імовірні витоки газу в атмосферу через утворені тріщини несуть ризики довкіллю й населенню видобувних регіонів і можуть впливати на клімат. Сучасні технології гідравлічного розриву пласта мінімізують або повністю виключають основні категорії ризиків, проте суспільна й експертна думка привела до заборони видобутку сланцевого газу в кількох країнах і чіткої регламентації технологічних процесів гідравлічного розриву пласта в багатьох інших.
Література
- Качмар Ю. Д., Світлицький В. М., Синюк Б. Б. та ін. Інтенсифікація припливу вуглеводнів у свердловину. У 2-х кн. Львів : Центр Європи, 2004.
- Speight J. G. Handbook of Hydraulic Fracturing. Hoboken : John Wiley & Sons, Inc., 2016. 296 p.
- Steffy L. C. George P. Mitchell: Fracking, Sustainability, and an Unorthodox Quest to Save the Planet. College Station : Texas A&M University Press, 2019. 376 p.
- Гайко Г. І., Білецький В. С. Світова історія нафтогазовидобування. Львів : Новий Світ-2000, 2025. 218 с.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Гайко Г. І. Гідравлічний розрив пласта // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Гідравлічний розрив пласта (дата звернення: 11.10.2026).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 03.08.2026
