Sản lượng khai thác dầu khí truyền thống đang giảm dần qua từng năm, không thể đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng, khiến việc tăng cường khai thác dầu khí phi truyền thống ở nước ta là điều cấp thiết. Trong những năm gần đây, hoạt động thăm dò và phát triển các nguồn tài nguyên dầu khí độc đáo đã bước vào một giai đoạn mới, với trữ lượng mới được xác minh chiếm hơn 2{1}}tổng trữ lượng đã được xác minh, khiến chúng trở thành nguồn tăng trưởng tài nguyên dầu khí quan trọng trong tương lai. Các bể chứa dầu khí độc đáo thường có các đặc điểm như độ xốp và độ thấm thấp, tính không đồng nhất mạnh, độ sâu chôn lấp lớn và sản lượng ban đầu thấp. Công nghệ bẻ gãy thủy lực là một trong những biện pháp quan trọng để tăng sản lượng dầu khí. Chất lỏng bẻ gãy là chất lỏng làm việc trong các hoạt động bẻ gãy thủy lực, hiệu suất và độ ổn định của nó quyết định trực tiếp đến hiệu quả bẻ gãy.
Chất lỏng bẻ gãy chứa nhiều chất phụ gia khác nhau và là chất lỏng làm việc không đồng nhất, không ổn định. Hệ thống của nó thường bao gồm nước, chất làm đặc, chất hoạt động bề mặt, chất ổn định đất sét, chất diệt khuẩn, chất phá vỡ, chất điều chỉnh độ pH, chất kiểm soát mất chất lỏng và chất proppant. Chất lỏng bẻ gãy thường chứa một hoặc nhiều loại chất hoạt động bề mặt để giảm sức căng bề mặt và sức căng bề mặt, điều này không chỉ cải thiện tốc độ dòng chảy ngược của chất lỏng bẻ gãy mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc hấp thụ và dịch chuyển dầu. Chất lỏng bẻ gãy được phân loại thành các loại gốc nước, gốc dầu và cồn-theo đặc tính vật lý và hóa học của chúng (môi trường phân tán), trong đó chất lỏng bẻ gãy gốc nước được sử dụng rộng rãi nhất. Trong quá trình nứt nẻ, chất lỏng nứt nẻ truyền năng lượng để phá vỡ đá, mở rộng các vết nứt và sau đó mang vật liệu đẩy vào các vết nứt. Nó thường cần phải có các đặc tính như khả năng chống cắt, khả năng treo proppant, ma sát thấp, chịu nhiệt độ, mất chất lỏng thấp, cặn thấp, hư hỏng bể chứa thấp, dòng chảy ngược dễ dàng, khả năng tương thích tốt và hiệu quả về chi phí.
Ngâm là một giai đoạn sau khi bẻ gãy thủy lực và trước khi sản xuất, trong đó xảy ra các quá trình kết hợp phức tạp như dòng chất lỏng bẻ gãy, sự thấm nước và các phản ứng hóa học. Chất lỏng nứt nẻ còn lại trong hệ tầng có thể làm tăng tính phức tạp của các vết nứt sau{1}}gãy nứt thông qua quá trình hấp thụ. Các thành phần làm ướt trong chất lỏng nứt nẻ, được điều khiển bởi lực mao dẫn, đi vào các vi lỗ dọc theo các vết nứt và chiếm chỗ của dầu bên trong chúng, làm tăng năng lượng dòng chảy của chất lỏng tạo thành, khiến dầu hội tụ đến các vết nứt, tăng cường hiệu ứng dịch chuyển nước của dầu và cuối cùng là tăng tốc độ sản xuất và phục hồi. Hiện tại, một số lô ở Mỏ dầu Trường Thanh, Mỏ dầu Thanh Hải và Mỏ dầu Đại Khánh đã áp dụng phương pháp ngâm-sau nứt gãy và đạt được kết quả nâng cao sản lượng tốt. Thời gian ngâm là thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả dự kiến của việc ngâm. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy, việc tăng thời gian ngâm hợp lý giúp tăng sản lượng nhưng thời gian ngâm quá lâu sẽ làm tăng khả năng chống thoát dầu/khí.
Dòng chảy ngược của chất lỏng nứt vỉa sau khi nứt vỉa ảnh hưởng đến trạng thái biến đổi vỉa chứa và hiệu quả nâng cao sản lượng. Tốc độ dòng chảy ngược là một trong những thông số đánh giá mức độ dòng chảy ngược của chất lỏng nứt gãy. Dữ liệu thực địa cho thấy tốc độ dòng chảy ngược của hầu hết các giếng khí đều dưới 50% và một số thậm chí còn thấp hơn 5%. Trong giai đoạn đầu của dòng chảy ngược, các vết nứt hở đóng lại, chặn các kênh giữa các vết nứt chính và chất lỏng nứt nẻ không thể chảy ra khỏi bể chứa một cách trơn tru; do khả năng thấm nước cực kỳ thấp của vỉa chứa và lực mao dẫn lỗ rỗng lớn, chất lỏng nứt nẻ trong các khe nứt được dẫn đến thấm vào nền đá sâu hơn, nhưng điều này cản trở dòng chảy ngược của chất lỏng nứt nẻ; muối thành tạo hòa tan trong chất lỏng bẻ gãy tạo ra sự chênh lệch tiềm năng hóa học lớn giữa chất lỏng bẻ gãy được bơm vào và nước thành hệ, cản trở dòng chảy ngược của chất lỏng bẻ gãy, dẫn đến tốc độ dòng chảy ngược thấp. Hàm lượng sét và thời gian ngâm dung dịch nứt gãy cũng ảnh hưởng đến hiệu suất chảy ngược. Đất sét nở ra về thể tích khi tiếp xúc với nước và có khả năng giữ nước mạnh, hấp thụ nhiều chất lỏng hơn dung lượng không gian ma trận chứa trong nó. Đối với những hồ chứa như vậy cần bổ sung thêm chất ổn định bằng đất sét. Tốc độ dòng chảy ngược có liên quan trực tiếp đến dòng chảy ngược proppant và thiệt hại thứ cấp cho bể chứa. Do đó, nghiên cứu có mục tiêu về dòng chảy ngược của chất lỏng bị nứt dựa trên đặc điểm của vỉa chứa là hữu ích trong việc cải thiện sản lượng dầu khí.
Luồng ngược-ngâm-phân mảnh là một quy trình kỹ thuật tích hợp, trong đó mỗi giai đoạn được kết nối với nhau. Hoạt động bẻ gãy ảnh hưởng đến quá trình ngâm và chảy ngược tiếp theo, do đó, chất lỏng bẻ gãy không chỉ phải đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất cho quá trình bẻ gãy mà còn phải xem xét nhu cầu ngâm và chảy ngược. Điều này dẫn đến khái niệm cơ bản về chất lỏng hoạt động ngược-ngâm-gây nứt gãy tích hợp dành cho các bể chứa dầu và khí đốt độc đáo. Chất lỏng làm việc chảy ngược-ngâm-phân mảnh tích hợp đang là xu hướng đang phát triển, khiến việc phát triển chất lỏng làm việc tích hợp đa chức năng trở nên cần thiết.
Chất lỏng bẻ gãy, được coi là “máu” của các hoạt động bẻ gãy, ảnh hưởng đến quá trình bẻ gãy, ngâm, chảy ngược và sản xuất dầu. Nghiên cứu chất lỏng hoạt động phải theo kịp các xu hướng thăm dò và phát triển tài nguyên dầu khí, đồng thời các chức năng của nó sẽ ngày càng được hoàn thiện dựa trên các đặc điểm phát triển hồ chứa và tính chất vật lý. Chất lỏng bẻ gãy cần phải đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất của việc tạo vết nứt, hệ thống treo proppant, hỗ trợ vết nứt và bổ sung năng lượng trong giai đoạn bẻ gãy, đồng thời xem xét nhu cầu của giai đoạn ngâm và chảy ngược. Các chất phụ gia polyme có khả năng tăng độ nhớt-mạnh mẽ nhưng khó phân hủy hoàn toàn và để lại dư lượng đáng kể; chất lỏng bẻ gãy sạch có sức căng bề mặt/giao diện thấp nhưng tính chất cơ học kém và chi phí cao; chất lỏng làm việc dựa trên bọt-có mức độ thất thoát chất lỏng thấp và mức độ hư hỏng của bể chứa tối thiểu nhưng khả năng mang proppant kém. Tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể, mỗi loại phụ gia đang được phát triển thành một hệ thống chất lỏng làm việc phù hợp, sau đó được kết hợp với quy trình để tạo thành một phương pháp vận hành duy nhất. Ở một mức độ nhất định, chất lỏng làm việc tích hợp có thể giảm chi phí vận hành, đơn giản hóa các thủ tục và giảm thiểu thiệt hại cho hồ chứa thứ cấp. Việc sử dụng kết hợp nhiều môi trường làm việc hoặc sử dụng các phương pháp hóa học để ghép các nhóm chức năng nhằm cải thiện hiệu suất của chất lỏng làm việc là hướng phát triển chất lỏng làm việc trong tương lai và cũng có triển vọng phát triển lớn trong các lĩnh vực như tăng cường thu hồi dầu, cắm và chuyển hướng tạm thời cũng như bảo vệ môi trường{{8}cácbon thấp.
