Проппанты для гидроразрыва

Проппант во время представляет собой твердый материал, обычно песок, обработанный песок или искусственные керамические материалы, предназначенный для поддержания открытого гидроразрыва 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 малых объемов скважин из песчаника с высокой проницаемостью (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 из 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, Кукраа 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 популярны процедуры с использованием скользкой 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 , растворяя известняк , например ), понизители трения, гуаровую камедь , биоциды , деэмульгаторы, эмульгаторы , 2-бутоксиэтанол и радиоактивные изотопы -индикаторы.

Расклинивающие наполнители имеют большую проницаемость, чем расклинивающие наполнители 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 мелкой сеткой превосходят проппанты с крупной сеткой по проницаемости после 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 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, созданы для того, чтобы нарушить тенденцию соотношения прочности и плотности или даже обеспечить большую газопроницаемость. Геометрия проппанта также важна; определенные формы или формы усиливают нагрузку на частицы расклинивающего наполнителя, делая их особенно уязвимыми для разрушения (резкая неоднородность классически может допускать бесконечные напряжения в линейно упругих материалах). ^[5]

Нанесение проппанта и поведение после обработки

Размер ячейки 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 , растворяя известняк , например ), 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] Для 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 руководствах NRC также перечислен широкий спектр радиоактивных материалов в твердых, жидких и газообразных формах, которые используются в качестве индикаторов для заводнения месторождений или исследований по повышению нефтеотдачи и добычи газа, используемых в одиночных и нескольких скважинах. ^[12]

В США, за исключением аддитивных жидкостей для гидроразрыва на основе дизельного топлива, которые, как было отмечено Американским агентством по охране окружающей среды, имеют более высокую долю летучих органических соединений и канцерогенного БТЭК , использование жидкостей для гидроразрыва в операциях гидроразрыва было прямо исключено из регулирования в соответствии с Американским экологическим стандартом. Закон о воде 2005 года - законодательный шаг, который с тех пор вызвал споры, поскольку является продуктом лоббирования особых интересов. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ Мадер, Детлеф (1989). Гидравлический разрыв пропанта и гравийная набивка . Амстердам : Эльзевир . п. 473. ИСБН 0-444-87352-Х .
^ Jump up to: ^а ^б «Физические свойства проппантов» . Тематический справочник CarboCeramics . КарбоКерамика. Архивировано из оригинала 18 января 2013 года . Проверено 24 января 2012 г.
^ «Критические факторы выбора проппанта» . Фраклин . Гексион. Архивировано из оригинала 11 октября 2012 года . Проверено 25 января 2012 г.
^ Рикардс, Аллан; и др. (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 .
^ Гимарайнш, Массачусетс; и др. (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 .
^ Ходж, Ричард. «Сравнение сшитого и линейного геля» (PDF) . Технический семинар EPA по исследованию ВЧ . Агентство по охране окружающей среды . Проверено 8 февраля 2012 г.
^ 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.
^ Рейс, Джон К. (1976). Экологический контроль в нефтяном машиностроении. Профессиональные издательства Персидского залива.
^ Jump up to: ^а ^б [1] Скотт III, Джордж Л. (3 июня 1997 г.) Патент США № 5635712: Способ мониторинга гидроразрыва подземного пласта. Патентные публикации США.
^ [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.
^ [3] Гадекен, Ларри Л., Halliburton Company (8 ноября 1989 г.). Радиоактивный метод каротажа скважин.
^ Jump up to: ^а ^б Джек Э. Уиттен, Стивен Р. Куртеманш, Андреа Р. Джонс, Ричард Э. Пенрод и Дэвид Б. Фогл (Отдел промышленной и медицинской ядерной безопасности, Управление по безопасности ядерных материалов и гарантиям (июнь 2000 г.). «Сводное руководство по Лицензии на материалы: Руководство для конкретной программы по лицензиям на каротаж скважин, трассировку и полевые исследования заводнения (НУРЭГ-1556, Том 14)» . Комиссия по ядерному регулированию США . Получено 19 апреля 2012 г. с маркировкой Frac Sand...Sc-46, Br- 82, Аг-110м, Сб-124, Ир-192 {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[mader-1] Мадер, Детлеф (1989). Гидравлический разрыв пропанта и гравийная набивка . Амстердам : Эльзевир . п. 473. ИСБН 0-444-87352-Х .

[carboceramics-2] Jump up to: ^а ^б «Физические свойства проппантов» . Тематический справочник CarboCeramics . КарбоКерамика. Архивировано из оригинала 18 января 2013 года . Проверено 24 января 2012 г.

[Momentive-3] «Критические факторы выбора проппанта» . Фраклин . Гексион. Архивировано из оригинала 11 октября 2012 года . Проверено 25 января 2012 г.

[rickards-4] Рикардс, Аллан; и др. (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, Массачусетс; и др. (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 .

[epahodge-6] Ходж, Ричард. «Сравнение сшитого и линейного геля» (PDF) . Технический семинар EPA по исследованию ВЧ . Агентство по охране 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.

[Reis_iodine-8] Рейс, Джон К. (1976). Экологический контроль в нефтяном машиностроении. Профессиональные издательства Персидского залива.

[No5635712-9] Jump up to: ^а ^б [1] Скотт III, Джордж Л. (3 июня 1997 г.) Патент США № 5635712: Способ мониторинга гидроразрыва подземного пласта. Патентные публикации США.

[US5441110-10] [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.

[ep0340956a1-11] [3] Гадекен, Ларри Л., Halliburton Company (8 ноября 1989 г.). Радиоактивный метод каротажа скважин.

[NRC-12] Jump up to: ^а ^б Джек Э. Уиттен, Стивен Р. Куртеманш, Андреа Р. Джонс, Ричард Э. Пенрод и Дэвид Б. Фогл (Отдел промышленной и медицинской ядерной безопасности, Управление по безопасности ядерных материалов и гарантиям (июнь 2000 г.). «Сводное руководство по Лицензии на материалы: Руководство для конкретной программы по лицензиям на каротаж скважин, трассировку и полевые исследования заводнения (НУРЭГ-1556, Том 14)» . Комиссия по ядерному регулированию США . Получено 19 апреля 2012 г. с маркировкой Frac Sand...Sc-46, Br- 82, Аг-110м, Сб-124, Ир-192 {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]