stringtranslate.com

Проппанты для гидроразрыва

Проппант представляет собой твердый материал, обычно песок, обработанный песок или искусственные керамические материалы, предназначенный для поддержания открытого гидроразрыва во время или после гидроразрыва, чаще всего для нетрадиционных коллекторов . Его добавляют в жидкость для гидроразрыва , состав которой может различаться в зависимости от типа используемого гидроразрыва и может быть на основе геля , пены или жидкой воды. Кроме того, могут существовать нетрадиционные жидкости для гидроразрыва. Жидкости идут на компромисс с такими свойствами материала, как вязкость , поскольку более вязкие жидкости могут переносить более концентрированный проппант; энергия или давление необходимы для поддержания определенной скорости нагнетания потока ( скорости потока ), которая будет правильно проводить проппант; pH , различные реологические факторы и другие. Кроме того, жидкости могут использоваться при стимуляции скважин с малым объемом высокопроницаемых скважин из песчаника (от 20 до 80 тысяч галлонов США (от 76 до 303 кл) на скважину), а также при операциях с большими объемами, таких как добыча сланцевого газа и газа плотных пород , которые используют миллионы галлонов воды на скважину.

Традиционное мнение часто колеблется относительно относительного превосходства геля, пены и растворов на воде по отношению друг к другу, что, в свою очередь, связано с выбором проппанта. Например, Зубер, Кускраа и Сойер (1988) обнаружили, что жидкости на основе геля, по-видимому, дают наилучшие результаты при добыче метана из угольных пластов , [1] но по состоянию на 2012 год более популярными являются обработки с использованием жидкой воды.

Помимо проппанта, жидкости для гидроразрыва с гладкой водой состоят в основном из воды, обычно на 99% или более по объему, но жидкости на основе геля могут содержать полимеры и поверхностно-активные вещества, содержащие до 7 об.%, игнорируя другие добавки. Другие распространенные добавки включают соляную кислоту (низкий pH может разъедать определенные породы , например , растворяя известняк ), понизители трения, гуаровую камедь , биоциды , деэмульгаторы, эмульгаторы , 2-бутоксиэтанол и радиоактивные изотопы-индикаторы.

Расклинивающие наполнители имеют большую проницаемость, чем проппанты с мелкой сеткой при низких напряжениях смыкания, но они механически разрушаются (т.е. раздавливаются) и образуют очень мелкие частицы («мелочь») при высоких напряжениях смыкания, так что проппанты с более мелкими ячейками превосходят по проницаемости проппанты с крупной сеткой. определенное пороговое напряжение. [2]

Хотя песок является обычным проппантом, необработанный песок склонен к образованию значительного количества мелких частиц; Образование мелочи часто измеряется в весовых процентах от исходного сырья. Один производитель заявил, что доля необработанного песка составляет 23,9% по сравнению с 8,2% для легкой керамики и 0,5% для их продукции. [3] Одним из способов поддержания идеального размера ячеек (т.е. проницаемости) при наличии достаточной прочности является выбор расклинивающего наполнителя достаточной прочности; песок может быть покрыт смолой с образованием песка, покрытого отверждаемой смолой, или песка, покрытого предварительно отвержденной смолой. В определенных ситуациях может быть выбран вообще другой материал проппанта — популярные альтернативы включают керамику и спеченный боксит .

Вес и прочность проппанта

Повышенная прочность часто достигается за счет увеличения плотности, что, в свою очередь, требует более высоких скоростей потока, вязкости или давления во время гидроразрыва, что приводит к увеличению затрат на гидроразрыв как с экологической, так и с экономической точки зрения. [4] Легкие проппанты, наоборот, предназначены для того, чтобы нарушить тенденцию соотношения прочности и плотности или даже обеспечить большую газопроницаемость. Геометрия проппанта также важна; определенные формы или формы усиливают напряжение на частицах проппанта, делая их особенно уязвимыми для раздавливания (резкая неоднородность классически может допускать бесконечные напряжения в линейно упругих материалах). [5]

Нанесение проппанта и поведение после обработки

Размер сетки проппанта также влияет на длину трещины: проппанты могут быть «перекрыты», если ширина трещины уменьшится менее чем в два раза по сравнению с диаметром проппанта. [2] Поскольку проппанты откладываются в трещине, они могут сопротивляться дальнейшему потоку жидкости или потоку других проппантов, препятствуя дальнейшему росту трещины. Кроме того, напряжения смыкания (после сброса внешнего давления жидкости) могут привести к реорганизации или «выдавливанию» проппантов, даже если мелкие частицы не образуются, что приводит к уменьшению эффективной ширины трещины и снижению проницаемости. Некоторые компании пытаются создать слабые связи в состоянии покоя между частицами проппанта, чтобы предотвратить такую ​​реорганизацию. Моделирование гидродинамики и реологии жидкости гидроразрыва и переносимых ею проппантов является предметом активных исследований в отрасли.

Стоимость проппанта

Хотя правильный выбор проппанта положительно влияет на производительность и общую конечную нефтеотдачу скважины, коммерческие проппанты также ограничены стоимостью. Транспортные расходы от поставщика до объекта составляют значительную часть стоимости проппантов.

Другие компоненты жидкостей разрыва

Помимо проппанта, жидкости для гидроразрыва с гладкой водой состоят в основном из воды, обычно на 99% или более по объему, но жидкости на основе геля могут содержать полимеры и поверхностно-активные вещества, содержащие до 7 об.%, игнорируя другие добавки. [6] Другие распространенные добавки включают соляную кислоту (низкий pH может разъедать некоторые породы , например , растворяя известняк ), понизители трения, гуаровую камедь , [7] биоциды , деэмульгаторы, эмульгаторы и 2-бутоксиэтанол .

Радиоактивные изотопы-индикаторы иногда включаются в жидкость гидроразрыва для определения профиля закачки и местоположения трещин, создаваемых гидроразрывом. [8] В патентах подробно описано, как в одной скважине обычно используются несколько индикаторов. Скважины подвергаются гидроразрыву на разных стадиях. [9] На каждой стадии используются трассеры с разным периодом полураспада. [9] [10] Их период полураспада колеблется от 40,2 часов ( лантан-140 ) до 5,27 лет ( кобальт-60 ). [11] Количества радионуклидов на одну инъекцию указаны в рекомендациях Комиссии по ядерному регулированию США (NRC). [12] В руководящих принципах NRC также перечислен широкий спектр радиоактивных материалов в твердой, жидкой и газообразной формах, которые используются в качестве индикаторов для заводнения месторождений или исследований по повышению нефтеотдачи и добычи газа, используемых в одиночных и множественных скважинах. [12]

В США, за исключением аддитивных жидкостей для гидроразрыва на основе дизельного топлива, которые, по мнению Американского агентства по охране окружающей среды, содержат более высокую долю летучих органических соединений и канцерогенного БТЭК , использование жидкостей для гидроразрыва в операциях гидроразрыва было явно исключено из регулирования в соответствии с американским Законом о чистоте. Закон о воде 2005 года - законодательный шаг, который с тех пор вызвал споры, поскольку является продуктом лоббирования особых интересов. [ нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Мадер, Детлеф (1989). Гидравлический разрыв пропанта и гравийная набивка. Амстердам : Эльзевир . п. 473. ИСБН 0-444-87352-Х.
  2. ^ ab «Физические свойства проппантов». Тематический справочник CarboCeramics . КарбоКерамика. Архивировано из оригинала 18 января 2013 года . Проверено 24 января 2012 г.
  3. ^ «Критические факторы выбора проппанта». Фраклин . Гексион. Архивировано из оригинала 11 октября 2012 года . Проверено 25 января 2012 г.
  4. ^ Рикардс, Аллан; и другие. (май 2006 г.). «Высокопрочный и сверхлегкий проппант открывает новые возможности для применения в области гидроразрыва пласта». Производство и эксплуатация SPE . 21 (2): 212–221. дои : 10.2118/84308-PA.
  5. ^ Гимарайнш, MS; и другие. (2007). «Производство нерудных материалов: образование мелочи при дроблении горных пород» (PDF) . Журнал переработки полезных ископаемых . 81 (4): 237–247. дои : 10.1016/j.minpro.2006.08.004.
  6. ^ Ходж, Ричард. «Сравнение сшитого и линейного геля» (PDF) . Технический семинар EPA по исследованию ВЧ . Агенство по Защите Окружающей Среды . Проверено 8 февраля 2012 г.
  7. ^ Рам Нараян (8 августа 2012 г.). «От продуктов питания до гидроразрыва: гуаровая камедь и международное регулирование». РегБлог . Юридический факультет Пенсильванского университета . Архивировано из оригинала 22 августа 2012 года . Проверено 15 августа 2012 г.
  8. ^ Рейс, Джон К. (1976). Экологический контроль в нефтяном машиностроении. Профессиональные издательства Персидского залива.
  9. ^ ab [1] Скотт III, Джордж Л. (3 июня 1997 г.) Патент США № 5635712: Способ мониторинга гидроразрыва подземного пласта. Патентные публикации США.
  10. ^ [2] Скотт III, Джордж Л. (15 августа 1995 г.) Патент США № US5441110: Система и метод мониторинга роста трещин во время лечения гидроразрыва. Патентные публикации США.
  11. ^ [3] Гадекен, Ларри Л., Halliburton Company (8 ноября 1989 г.). Радиоактивный метод каротажа скважин.
  12. ^ ab Джек Э. Уиттен, Стивен Р. Куртеманш, Андреа Р. Джонс, Ричард Э. Пенрод и Дэвид Б. Фогл (Отдел промышленной и медицинской ядерной безопасности, Управление безопасности ядерных материалов и гарантий (июнь 2000 г.). «Консолидированный Руководство по лицензиям на материалы: Руководство по конкретной программе по лицензиям на каротаж скважин, трассировку и полевые исследования заводнения (NUREG-1556, Том 14)». Комиссия по ядерному регулированию США . Получено 19 апреля 2012 г. с маркировкой Frac Sand...Sc-46, Бр-82, Аг-110м, Сб-124, Ир-192{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )