Почему песок для гидроразрыва пласта так популярен в нефтяной промышленности
Почему американцы так любят использовать кварцевый песок в нефтегазовой отрасли? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понимать гидроразрыв.
В нефтяной отрасли гидроразрыв пласта (ГРП) — это технология использования гидравлической силы для образования трещин в нефтяных и газовых пластах во время добычи нефти или газа, также известная как гидравлический разрыв пласта.
Технология гидроразрыва пласта подразумевает закачку жидкости для гидроразрыва пласта в нефтяную скважину под высоким давлением для создания высокого давления на дне скважины. Когда давление достаточно для разрушения породы, в пласте образуются трещины, которые расширяются вперед на определенное расстояние. Чтобы трещины оставались открытыми, после разрыва их необходимо заполнить проппантами жидкости для гидроразрыва пласта. После подачи проппанта вязкость жидкости для гидроразрыва пласта уменьшается и она течет обратно, тем самым образуя трещины с высокой проводимостью.
В настоящее время используемые в мире проппанты для гидроразрыва пласта можно разделить на 3 типа: кремнистый песок для гидроразрыва пласта,керамзитовые проппантыи покрытые проппанты.
В последние годы, с продолжающимся падением цен на нефть и газ, снижение затрат и повышение эффективности стали основной темой разработки нефти и газа. В дополнение к повышению скорости и эффективности бурения, Северная Америка всесторонне рассмотрела затраты на гидроразрыв и экономические эффекты, значительно сократила количество керамзита и снизила стоимость материалов для гидроразрыва. Песчаные проппанты для гидроразрыва доминировали в применении.
Содержание SiO2 в кварцевом песке тесно связано с размером частиц кварцевого песка. Как правило, чем больше размер частиц, тем выше содержание SiO2. Содержание SiO2 в кварцевом песке, используемом в качестве проппанта, обычно составляет около 80%, в то время как некоторые высококачественные кварцевые пески имеют содержание SiO2 до 98%.
Из-за различных вариантов использования содержание SiO2 в песке для гидроразрыва не является основным фактором. Так как же выбрать хороший песок для гидроразрыва? Вот 6 советов, на которые следует обратить внимание.
Как правильно выбрать песок для гидроразрыва пласта
1. Сферичность и округлость
Сферичность относится к степени, в которой проппант для гидроразрыва (песок для гидроразрыва) близок к сфере. Округлость относится к «округлости» частиц песка для гидроразрыва. Чем больше ребер и углов у частицы песка для гидроразрыва, тем хуже округлость; и наоборот, чем ровнее ребра и углы, тем лучше округлость. Круглые частицы одинакового размера могут обеспечить постоянство проницаемости, тем самым обеспечивая большую проводимость трещины.
Сферичность и округлость природного песка для трещин не должны быть меньше или равны 0.6. В реальных испытаниях для проверки сферичности и округлости проппанта используется диаграмма сферичности и округлости проппанта.
2. Растворимость в кислоте
Растворимость кислоты относится к доле массы растворенного проппанта в растворе кислоты.
Кислотостойкость является важным показателем проппанта для гидроразрыва. Проппанты с хорошей кислотостойкостью могут работать в кислых пластах длительное время и сохранять хорошую проводимость. Стоит отметить, что стандарты растворимости в кислоте для песчаных и керамзитовых проппантов для гидроразрыва одинаковы.
3. Мутность
Мутность проппанта относится к мутности жидкости после добавления определенной массы проппанта к определенному объему дистиллированной воды,
хорошо встряхнув и оставив на некоторое время. Единица измерения — FTU.
Мутность описывает гладкость поверхности проппанта. Согласно стандарту, мутность песка для гидроразрыва должна быть меньше или равна 100FTU. Это можно решить промывкой во время обработки.
4. Сопротивление сжатию
Сопротивление раздавливанию — это скорость раздавливания, определяемая путем испытания под давлением определенного количества проппанта из песка для гидроразрыва пласта при номинальном давлении. Основными факторами, влияющими на скорость раздавливания, являются округлость, сферичность, чистота поверхности, микроструктура и т. д.
Скорость дробления проппанта песка для гидроразрыва влияет на проводимость трещины. Американский институт нефти (API) требует, чтобы песок для гидроразрыва выдерживал давление 4,000–6,000 фунтов на квадратный дюйм.
5. Размер
Размер проппанта для песка для гидроразрыва связан с вязкостью жидкой системы и ее способностью транспортировать песок в трещину. Диапазон размеров проппанта очень важен. Типичные размеры проппанта для песка для гидроразрыва обычно составляют 20–140 меш (106–850 мкм), например, 20–40 меш (420–840 мкм), 40–70 меш (212–420 мкм) или 70 -140 меш (106–212 мкм).
Различные спецификации выбираются в зависимости от глубины скважины. 1 ячейка относится к числу отверстий на сите на квадратный дюйм. Чем выше номер ячейки, тем меньше размер частиц, которые могут пройти через сито.
6. Плотность проппанта
Плотность проппанта для гидроразрыва пласта — это масса проппанта на единицу объема (г/см³), которая описывает общую плотность скопления проппанта. Основными факторами, влияющими на плотность, являются округлость, сферичность, качество поверхности и т. д. Низкая плотность нефтяного проппанта позволяет легко закачивать его в скважину; высокая плотность затрудняет его взвешивание в жидкости гидроразрыва и заполнение трещин.