文章导读:
水力压裂液行业怎么样，怎么分析？
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水力压裂的优势和劣势是什么?
优点：此技术称为水平减阻水力压裂技术，使提取页岩气更加经济。水力压裂的原理是将高能量加压压裂液注入一个储层中。此技术可以提高碳氢化合物的萃取率和最终采收率。
缺点：潜在的环境影响，包括地下水污染、淡水耗损、空气质量的风险、气体和水力压裂化学品迁移到地表面、泄漏和回流的表面污染，以及这些问题对健康的影响。
原理
水力压裂就是利用地面高压泵，通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝。
这时，继续不停地向油层挤注压裂液，裂缝就会继续向油层内部扩张。为了保持压开的裂缝处于张开状态，接着向油层挤入带有支撑剂（通常石英砂）的携砂液，携砂液进入裂缝之后，一方面可以使裂缝继续向前延伸，另一方面可以支撑已经压开的裂缝，使其不致于闭合。
再接着注入顶替液，将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝，用石英砂将裂缝支撑起来。最后，注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外，在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝，使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道。压裂之后，油气井的产量一般会大幅度增长。
争论
在2004年，EPA就对水力压裂法的环境影响做出过评估。当时的结果认为这种技术很安全。美国2005年能源政策法甚至规定水力压裂法不受美国《安全饮用水法案》限制。然而，在环保组织和一些立法者的眼中，EPA的评估结果值得商榷，是为了维护页岩气开发正常进行而采取的姑息之策。
有关水力压裂法的观点，美国《能源论坛》曾撰文表示，该问题是由一系列单独的水污染事件引发，这是由于操作者操作不当所造成，而不是水力压裂法自身存在缺陷。
什么是水力压裂
水力压裂法（hydrofracturing method）又称水压致裂法。一种绝对地应力测量方法。测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，并记录压力随时间的变化，并用印模器或井下电视观测破裂方位。根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地主应力的大小和方向。由图可得关泵压力（ps）、裂缝扩展压力（pr）和破裂压力（pf），并按下式计算主应力：最小水平应力σh=ps，最大水平应力σH=3ps-pr-po，式中：po为孔隙压力。而铅直应力σv可根据上覆岩层的重量计算：σv=ρgH，式中：ρ为岩石密度；g为重力加速度；H为测量深度；主应力方位由印模器确定。此法于20世纪50年代由哈伯特（Hubbert）、威利斯（Willis）在理论上进行论证，60年代由夏德格（Scheidergger）、凯利（Keighley）、费尔赫斯特（Fairhurst）等加以完善，海姆森（Haimson）等分析了压裂液渗入的影响，并作大量野外和室内实验工作。由于操作简便，且无须水力压裂法知道岩石的弹性参量而得到广泛应用。美国已进行很多水力压裂法地应力测量，德国、日本和中国等也已相继开展此项工作。目前，此法已能在5000米深处进行测量。
初始地应力水力压裂法测试成果及分析
4.1.1 地应力水力压裂法测试成果
20世纪60年代末，美国人费尔赫斯特(C.Fairhurst)和海姆森(B.C.Haimson)提出了用水压致裂法测量地应力的理论。至80年代，这一方法已在全世界范围内得到了较为广泛的应用。该方法的突出优点是能够测得深部的地应力值，这是应力解除法所无法达到的。水压致裂法测量结果只能测得垂直于钻孔平面内的最小主应力(Sh)的大小与方向，经计算求得最大主应力。故从原理上讲，它只是一种二维应力测量方法，其测量结果的可靠性和准确性尚达不到应力解除法的水平。若要测定测点的三维应力状态，须打互不平行的交汇于一点的三个钻孔，这在隧道勘察设计阶段往往是难以做到的。一般情况下，多假定钻孔方向为一个主应力方向，例如将钻孔打在垂直方向，则认为垂直应力是一个主应力，其大小为自重应力，那么由单孔水压致裂测定结果就可以确定一个三维应力场了。但在某些情况下，垂直方向并不是一个主应力的方向，其大小也不完全等于自重应力。如果钻孔方向和实际主应力的方向偏差15°以上，那么上述假设就会对测试结果造成较大的误差。此外，水压致裂法认为初始开裂发生在钻孔壁切向应力最小的部位，即平行于最大主应力的方向。这是基于岩石为连续、均质和各向同性的假设。如果孔壁本来就有天然节理裂隙存在，那么初始开裂将很可能发生在这些部位，而并非切向应力最小部位，因而水压致裂法较为适用于完整的脆性岩石中进行。所以工程实践中，一般在工程前期勘察设计阶段，可以先使用水力压裂法总体上初步查明工程区岩体的地应力状态，而在工程施工过程中，则可以用应力解除法比较准确地测定工程区的地应力。
在隧道勘察设计阶段，国家地震局地壳应力研究所采用钻孔水力压裂法完成了地应力的测试工作，其主要测试成果如表4-1所示。
水压致裂法地应力测量成果表明：
(1)工程区最大水平主应力SH的方向为N59°W～N82°W；
(2)隧道主轴线及其附近测得的SH最大值可达53.47MPa(CZK3 孔深707.43～708.26m)；
表4-1 二郎山隧道水压致裂地应力测量结果 Tab.4-1 Measured results of geostress by hydrofracturing technique in Erlangshan Tunnel
(3)大约在海拔高程2200m部位为山体自重应力与构造应力的分界线。该分界线以上垂直应力(SV)占主导地位，即SV＞SH＞Sh；分界线以下，水平应力占主导地位，即SH＞Sh＞SV。二郎山公路隧道顶板正位于该分界线偏下部。
4.1.2 测量成果分析
研究区钻孔水压致裂法地应力测量成果表明，工程区最大水平主应力SH的方向为N59°W～N82°W，与隧道轴线方向的夹角较小，介于23°～46°之间。根据四川省地震局有关“地震报告”(1991.7)，由区域内康定、泸定和龙门山断裂带等邻近地区所取得的近20个震源机制解资料，得出该地区的平均主压应力方向为N60°W；另据四川省地震局采用应力解除法在川西地区得到的结果(表4-2)，测区最大水平主应力方向为N24°W～N86°W。多种测定结果相对比分析可知，工程区水压致裂法测定的SH方向基本上是可信的。
表4-2 川西应力解除法SH方向测定结果 Tab.4-2 SHmeasured results by the stress-relief method in West Sichuan
注：SH为最大水平主应力(资料来源：四川省地震局)。
从钻孔岩心描述资料分析可知，隧道中部CZK3钻孔穿过F5断层及其下部影响带部位测试段，由于受到断裂构造作用的影响，出现了局部应力调整作用。此外，砂岩、粉砂岩岩心节理裂隙较发育，均一性和完整性相对较差(隧道开挖后实际情况也如此，且局部渗水)，属Ⅲ类围岩，因而难以满足水压致法所需的基本要求和假设条件，测得的所谓“地应力集中带”(图4-1)SH量级与隧道开挖后无岩爆活动等实际情况不相符，结果普遍偏大。
影响做出过评估。当时的结果认为这种技术很安全。美国2005年能源政策法甚至规定水力压裂法不受美国《安全饮用水法案》限制。然而，在环保组织和一些立法者的眼中，EPA的评估结果值得商榷，是为了维护页岩气开发正常进行而采取的姑息之策。有关水力压裂
中带”(图4-1)SH量级与隧道开挖后无岩爆活动等实际情况不相符，结果普遍偏大。