Гидравлический разрыв пласта представляет собой распространение трещин в пласте горной породы под действием жидкости под давлением. Индуцированный гидравлический разрыв пласта или гидроразрыв пласта, широко известный как гидроразрыв пласта, представляет собой метод, используемый для высвобождения нефти, природного газа (включая сланцевый газ, плотный газ и газ угольных пластов) или других веществ для извлечения. [1] Радионуклиды связаны с ГРП двумя основными способами. Закачка техногенных радиоактивных трассеров, наряду с другими веществами в жидкости гидроразрыва пласта, часто используется для определения профиля закачки и местоположения трещин, образовавшихся в результате гидроразрыва пласта. [2]Кроме того, гидроразрыв пласта высвобождает встречающиеся в природе тяжелые металлы и радиоактивные материалы из сланцевых отложений, и эти вещества возвращаются на поверхность с обратным оттоком, также называемым сточными водами. [3]
В сланцевых отложениях имеются природные радиоактивные материалы (например, радий и радон ). [4] Гидравлический разрыв пласта может вытеснять встречающиеся в природе тяжелые металлы и радиоактивные материалы из сланцевых отложений, и эти вещества возвращаются на поверхность с обратным оттоком, также называемым сточными водами. [4] [5] [6] Эти естественные радионуклиды вызывают больше беспокойства, чем некоторые антропогенные радионуклиды, используемые в мониторинге разрушения, из-за их длительного периода полураспада. Радий-226 является продуктом распада урана-238 и является самым долгоживущим изотопом радия с периодом полураспада 1601 год; следующий по длине - Радий-228, продукт распада тория-232 с периодом полураспада 5,75 года. [7] Радон (Rn) является естественным продуктом распада урана или тория . Его самый стабильный изотоп , радон-222 , имеет период полураспада 3,8 дня. Стронций также встречается в природе и может быть вытеснен в процессе. [5]
Закачка радиоактивных трассеров, наряду с другими веществами в жидкость гидроразрыва пласта, часто используется для определения профиля закачки и расположения трещин, образовавшихся в результате гидроразрыва пласта. [2] Патенты подробно описывают, как несколько трассеров обычно используются в одной и той же скважине. Скважины подвергаются ГРП на разных стадиях. [8] Для каждой стадии используются трассеры с разным периодом полураспада. [8] [9] Их период полураспада колеблется от 40,2 часов ( лантан-140 ) до 28,90 лет ( стронций-90 ). [10] Количество радионуклида на инъекцию указано в рекомендациях Комиссии по ядерному регулированию США (NRC). [11]В руководящих принципах NRC также перечисляется широкий спектр радиоактивных материалов в твердой, жидкой и газообразной формах, которые используются в качестве трассеров для заводнения или увеличения добычи нефти и газа, используемых в одной или нескольких скважинах. [11] По данным NRC, некоторые из наиболее часто используемых включают сурьму-124 , бром-82 , йод-125 , йод-131 , иридий-192 и скандий-46 . [11] Публикация Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) 2003 года содержит подробное описание использования трассеров, подтверждает частое использование большинства трассеров, указанных выше, и говорит, что марганец-56 ,Натрий-24 , технеций-m, серебро-m, аргон-41 и ксенон-133 также широко используются, поскольку их легко идентифицировать и измерить. [12] Другие потенциально подходящие индикаторы названы в различных патентах. [8] [9] [13] Что касается использованных количеств, NRC приводит следующие примеры: йод-131, газообразная форма, всего 100 мккюри, не более 20 мккюри на инъекцию; Йод-131, жидкая форма, всего 50 мккюри, но не более 10 мккюри на инъекцию; Иридий-192, "Меченый" песок ГРП, всего 200 мкКюри, не более 15 мккюри на закачку; Серебро-110м, жидкая форма, всего 200 мккюри, не более 20 мккюри на инъекцию. [14]