สาร ค้ำยัน (Proppant)คือวัสดุแข็ง โดยทั่วไปคือทราย ทรายที่ผ่านการบำบัด หรือวัสดุเซรามิกสังเคราะห์ ออกแบบมาเพื่อรักษารอยแตกไฮดรอลิกที่เกิดขึ้นให้เปิดอยู่ระหว่างหรือหลังการบำบัดด้วยการแตกหิน โดยส่วนใหญ่ใช้กับ แหล่งกักเก็บน้ำมันและ ก๊าซที่ไม่ธรรมดา สารค้ำยัน จะถูกเติมลงในของเหลวที่ใช้ในการแตกหินซึ่งอาจมีองค์ประกอบแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของการแตกหินที่ใช้ และอาจเป็นเจลโฟมหรือของเหลวลื่นนอกจากนี้ อาจมีของเหลวที่ใช้ในการแตกหินที่ไม่ธรรมดาอีกด้วย ของเหลวแต่ละชนิดมีข้อดีข้อเสียแตกต่างกันไป เช่นความหนืดโดยของเหลวที่มีความหนืดสูงกว่าจะสามารถพาสารค้ำยันที่มีความเข้มข้นสูงกว่าได้ ความต้องการพลังงานหรือแรงดันในการรักษาอัตราการสูบจ่าย ( ความเร็วการไหล ) ที่จะนำพาสารค้ำยันไปได้อย่างเหมาะสมค่า pH และ ปัจจัยทางด้านรีโอโลยีต่างๆเป็นต้น นอกจากนี้ ของเหลวยังอาจถูกนำมาใช้ในการกระตุ้นการผลิตน้ำมันและก๊าซจากบ่อที่มีปริมาณน้อยในบ่อหินทรายที่มีการซึมผ่านสูง(20,000 ถึง 80,000 แกลลอนสหรัฐ (76,000 ถึง 303 กิโลจูล) ต่อบ่อ) ไปจนถึงการผลิตในปริมาณมาก เช่น ก๊าซหินดินดานและก๊าซจากชั้นหินแน่นซึ่งใช้น้ำหลายล้านแกลลอนต่อบ่อ

ความเชื่อดั้งเดิมมักมีความผันผวนเกี่ยวกับความเหนือกว่าของเจล โฟม และของเหลวสลิควอเตอร์เมื่อเทียบกับของเหลวชนิดอื่น ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเลือกใช้สารค้ำยัน ตัวอย่างเช่น Zuber, Kuskraa และ Sawyer (1988) พบว่าของเหลวแบบเจลดูเหมือนจะให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับการดำเนินงานเกี่ยวกับก๊าซมีเทนจากชั้นถ่านหิน^{[ 1 ]}แต่ในปี 2012 การบำบัดด้วยสลิควอเตอร์ได้รับความนิยมมากกว่า

นอกจากสารค้ำยันแล้ว ของเหลวที่ใช้ในการแตกหินแบบสลิควอเตอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำ โดยทั่วไปแล้วจะมีน้ำเป็นส่วนประกอบ 99% หรือมากกว่านั้น แต่ของเหลวแบบเจลอาจมีโพลิเมอร์และสารลดแรงตึงผิวเป็นส่วนประกอบมากถึง 7% โดยปริมาตร โดยไม่นับรวมสารเติมแต่งอื่นๆ สารเติมแต่งทั่วไปอื่นๆ ได้แก่กรดไฮโดรคลอริก (ค่า pH ต่ำสามารถกัดกร่อนหินบางชนิดได้เช่นละลายหินปูน ) สารลดแรงเสียด ทาน กัวร์กัมสารฆ่าเชื้อ สารทำลายอิมัลชัน สารทำให้เกิดอิมัลชัน2-บิวทอกซีเอทานอลและไอโซโทปติดตาม กัมมันตรังสี

สารค้ำยันที่มีตาข่ายขนาดเล็กจะซึมผ่านได้มากกว่าสารค้ำยันที่มีตาข่ายขนาดใหญ่ที่ความเค้นปิดต่ำ แต่จะล้มเหลวทางกล (เช่น ถูกบด) และผลิตอนุภาคละเอียดมาก ("ผงละเอียด") ที่ความเค้นปิดสูง ทำให้สารค้ำยันที่มีตาข่ายขนาดเล็กกว่าจะซึมผ่านได้มากกว่าสารค้ำยันที่มีตาข่ายขนาดใหญ่หลังจากความเค้นถึงเกณฑ์ที่กำหนด^{[ 2 ]}

แม้ว่าทรายจะเป็นวัสดุค้ำยันที่ใช้กันทั่วไป แต่ทรายที่ไม่ผ่านการบำบัดมีแนวโน้มที่จะเกิดอนุภาคละเอียดจำนวนมาก การเกิดอนุภาคละเอียดมักวัดเป็นเปอร์เซ็นต์น้ำหนักของวัตถุดิบเริ่มต้น ผู้ผลิตรายหนึ่งอ้างว่าทรายที่ไม่ผ่านการบำบัดมีการเกิดอนุภาคละเอียดถึง 23.9% เมื่อเทียบกับ 8.2% สำหรับเซรามิกน้ำหนักเบา และ 0.5% สำหรับผลิตภัณฑ์ของพวกเขา^{[ 3 ]}วิธีหนึ่งในการรักษาระดับขนาดตาข่ายที่เหมาะสม (เช่น การซึมผ่าน) ในขณะที่มีความแข็งแรงเพียงพอคือการเลือกวัสดุค้ำยันที่มีความแข็งแรงเพียงพอ ทรายอาจถูกเคลือบด้วยเรซินเพื่อสร้างทรายเคลือบเรซินที่สามารถบ่มได้ หรือทรายเคลือบเรซินที่บ่มไว้ล่วงหน้า ในบางสถานการณ์ อาจเลือกวัสดุค้ำยันที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง ทางเลือกที่นิยม ได้แก่เซรามิกและบอกไซต์ เผา ผนึก

ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นมักมาพร้อมกับต้นทุนของความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้น ซึ่งในทางกลับกันต้องการอัตราการไหล ความหนืด หรือแรงดันที่สูงขึ้นในระหว่างการแตกร้าว ซึ่งส่งผลให้ต้นทุนการแตกร้าวเพิ่มขึ้นทั้งในด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ^{[ 4 ]}ในทางกลับกัน สารค้ำยันน้ำหนักเบาได้รับการออกแบบมาเพื่อทำลายแนวโน้มความแข็งแรง-ความหนาแน่น หรือแม้กระทั่งให้การซึมผ่านของก๊าซที่มากขึ้น รูปทรงของสารค้ำยันก็มีความสำคัญเช่นกัน รูปทรงหรือรูปแบบบางอย่างจะเพิ่มความเครียดบนอนุภาคของสารค้ำยัน ทำให้พวกมันมีความเปราะบางเป็นพิเศษต่อการบดอัด (ความไม่ต่อเนื่องที่คมชัดสามารถทำให้เกิดความเครียดอนันต์ในวัสดุยืดหยุ่นเชิงเส้นได้) ^{[ 5 ]}

ขนาดตาข่ายของสารค้ำยันยังมีผลต่อความยาวของรอยแตกด้วย: สารค้ำยันอาจ "อุดตัน" ได้หากความกว้างของรอยแตกลดลงเหลือน้อยกว่าสองเท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสารค้ำยัน^{[ 2 ]}เมื่อสารค้ำยันถูกสะสมในรอยแตก สารค้ำยันอาจต้านทานการไหลของของเหลวเพิ่มเติมหรือการไหลของสารค้ำยันอื่น ๆ ซึ่งยับยั้งการเติบโตของรอยแตกต่อไป นอกจากนี้ แรงเค้นปิด (เมื่อปล่อยแรงดันของเหลวภายนอก) อาจทำให้สารค้ำยันจัดเรียงตัวใหม่หรือ "บีบตัวออก" แม้ว่าจะไม่มีอนุภาคละเอียดเกิดขึ้น ส่งผลให้ความกว้างที่มีประสิทธิภาพของรอยแตกลดลงและความสามารถในการซึมผ่านลดลง บริษัทบางแห่งพยายามทำให้เกิดการยึดเกาะที่อ่อนแอในสภาวะหยุดนิ่งระหว่างอนุภาคของสารค้ำยันเพื่อป้องกันการจัดเรียงตัวใหม่ดังกล่าว การสร้างแบบจำลองพลศาสตร์ของไหลและรีโอโลยีของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินและสารค้ำยันที่บรรทุกอยู่เป็นหัวข้อการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่โดยอุตสาหกรรม

แม้ว่าการเลือกใช้สารค้ำยันที่ดีจะส่งผลดีต่ออัตราการผลิตและปริมาณการกู้คืนขั้นสุดท้ายของบ่อ แต่สารค้ำยันเชิงพาณิชย์ก็มีข้อจำกัดด้านต้นทุนเช่นกัน ต้นทุนการขนส่งจากผู้จำหน่ายไปยังสถานที่ขุดเจาะเป็นส่วนประกอบสำคัญของต้นทุนสารค้ำยัน

นอกจากสารค้ำยันแล้ว ของเหลวสำหรับการแตกหินด้วยสลิควอเตอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำ โดยทั่วไปมีปริมาตร 99% หรือมากกว่า แต่ของเหลวแบบเจลอาจมีโพลิเมอร์และสารลดแรงตึงผิวเป็นส่วนประกอบมากถึง 7% โดยปริมาตร โดยไม่นับสารเติมแต่งอื่นๆ^{[ 6 ]}สารเติมแต่งทั่วไปอื่นๆ ได้แก่กรดไฮโดรคลอริก (ค่า pH ต่ำสามารถกัดกร่อนหินบางชนิดได้เช่นละลายหินปูน ) สารลดแรงเสียดทาน กัวร์กัม [ ^{7 ] สาร}ฆ่าเชื้อ สารทำลายอิมัลชัน สารทำให้เกิดอิมัลชันและ2-บิวทอกซีเอทานอล

บางครั้งมีการใส่ไอโซโทป ติดตามกัมมันตรังสีลงในของเหลวไฮโดรแฟรกเจอร์ริ่งเพื่อกำหนดโปรไฟล์การฉีดและตำแหน่งของรอยแตกที่เกิดจากการแตกร้าวด้วยแรงดันไฮดรอลิก^{[ 8 ]}สิทธิบัตรอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับการใช้สารติดตามหลายชนิดในบ่อเดียวกัน บ่อจะถูกแตกร้าวด้วยแรงดันไฮดรอลิกในหลายขั้นตอน^{[ 9 ]}มีการใช้สารติดตามที่มีครึ่งชีวิตต่างกันในแต่ละขั้นตอน^{[ 9 ] [ 10 ]}ครึ่งชีวิตของสารติดตามเหล่านี้มีตั้งแต่ 40.2 ชั่วโมง ( แลนทานัม-140 ) ถึง 5.27 ปี ( โคบอลต์-60 ) ^{[ 11 ]}ปริมาณต่อการฉีดของนิวไคลด์กัมมันตรังสีระบุไว้ใน แนวทางของ คณะกรรมการกำกับดูแลนิวเคลียร์ แห่งสหรัฐอเมริกา (NRC) ^{[ 12 ]}แนวทางของ NRC ยังระบุวัสดุกัมมันตรังสีหลากหลายชนิดในรูปของแข็ง ของเหลว และก๊าซที่ใช้เป็นสารติดตามสำหรับการศึกษาการไหลบ่าของแหล่งน้ำมันหรือการกู้คืนน้ำมันและก๊าซที่ได้รับการปรับปรุงในบ่อเดียวและหลายบ่อ^{[ 12 ]}

ในสหรัฐอเมริกา ยกเว้นของเหลวที่ใช้ในการแตกหินด้วยแรงดันน้ำซึ่งมีส่วนประกอบของดีเซล ซึ่งสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม แห่งสหรัฐอเมริกาได้ระบุ ว่ามีสัดส่วนของสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายและสารก่อมะเร็งBTEX ในปริมาณสูง การใช้ของเหลวดังกล่าวในการแตกหินด้วยแรงดันน้ำได้รับการยกเว้นจากการควบคุมอย่างชัดเจนภายใต้กฎหมายว่าด้วยน้ำสะอาด ของสหรัฐอเมริกา ในปี 2548 ซึ่งเป็นการเคลื่อนไหวทางกฎหมายที่ก่อให้เกิดข้อโต้แย้งในเวลาต่อมา เนื่องจากเป็นผลมาจากการล็อบบี้ของกลุ่มผลประโยชน์พิเศษ

• รายชื่อสารเติมแต่งสำหรับการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ
• การแตกหินด้วยแรงดันน้ำและสารกัมมันตรังสี