ГРП є важливим засобом збільшення видобутку нафти і газу, особливо для розробки низькопроникних і надглибоких нафтових і газових свердловин. Проппанти гідророзриву є основними продуктами виробництва гідророзриву нафти та газу, ключовими матеріалами для підтримки штучних тріщин при перетворенні нафтових і газових колекторів, а також ключем до підвищення рівня успіху гідророзриву та ефекту трансформації.
Розклинювальні наповнювачі — це природний пісок або штучні високоміцні керамічні тверді частинки з певним розміром частинок, міцністю, сферичністю та сортністю. У промисловості використовуються три основні типи проппантів: природний кварцовий пісок, штучні керамічні частинки та проппанти з покриттям.
Проппанти кварцового піску
Основним компонентом природного кварцового піску є SiO2, а також є невеликі кількості Al2O3, Fe2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO та інші компоненти. Основним мінеральним компонентом кварцового піску є кварц, який зазвичай становить понад 80%, а високоякісний кварцовий пісок може досягати понад 98,5%.
- Кварцовий пісок твердий, зносостійкий, хімічно стійкий. Він розчинний лише у фтористоводневій кислоті і нерозчинний в інших кислотах.
- Кварцовий пісок багатий ресурсами, дешевий, має низьку щільність (приблизно 2,65 г•см-3), його легко закачувати, і все ще має хорошу провідність після дроблення, що певним чином впливає на збільшення видобутку нафти та газу свердловини з низьким тиском закриття.
- Розклинювальний наповнювач кварцового піску має низьку вартість, легкість експлуатації та відносно гладку поверхню після промивання річковою водою.
Ці характеристики роблять кварцовий пісок широко використовуваним як проппант для гідравлічного розриву. Розмір частинок кварцового піску, який використовується як нафтовий проппант, зазвичай становить від 0.1 мм до 2 мм, також відомий як проппант для розриву або пісок для розриву.
- Кварцовий пісок крихкий і має низьку міцність. Коли тиск закриття тріщини високий, її легко зламати, що значно зменшує ефективну опорну площу тріщини, і не може досягти мети збільшення нафти та газу.
- Шорсткість поверхні кварцового піску погана, що не сприяє збільшенню проникності тріщини.
- Кварцовий пісок має великий коефіцієнт теплового розширення. Коли колодязь глибокий і температура висока, існує ризик раптового розширення.
Ці недоліки роблять природний кварцовий пісок нездатним задовольнити потреби гідравлічного розриву пласта при глибоких розробках нафти та газу з низькою проникністю.
Оскільки міцність проппанту з кварцового піску недостатня для задоволення вимог до нафтових і газових свердловин із високим тиском ущільнення, дослідники винайшли штучний проппант із керамзиту.
Керамічний проппант часто виготовляється з мінеральних матеріалів, таких як боксит як основна сировина, доповнений різними мінеральними добавками, і спікається в атмосфері без тиску. Відповідно до різниці в насипній щільності та уявній щільності після спікання керамзитовий проппант можна розділити на три типи: низької щільності, середньої щільності та високої щільності.
У порівнянні з проппантом з кварцового піску, керамічний проппант має високу сферичність, гладку поверхню, хорошу плинність, високу міцність на стиск і низьку швидкість дроблення. Практика показала, що використання керамічного пропанту для гідророзриву нафтових свердловин дозволяє збільшити видобуток на 30-50% і подовжити термін служби нафтових і газових свердловин.
Однак керамічний проппант має наступні недоліки:
(1) Щільність частинок велика, а швидкість седиментації висока, що висуває вищі вимоги до умов закачування та продуктивності рідини для гідророзриву, а також збільшує витрати.
(2) Ресурси бокситів розпорошені, переробка та видобуток обмежені, вимоги до сировини суворі, а використання ресурсів обмежене.
Проппант з покриттям
Розклинювальний наповнювач із покриттям покращує його міцність і стійкість до кислот і лугів, також відомого як проппант із смоляним покриттям. Зазвичай він складається з двох частин, внутрішня частина складається з агрегату з певною міцністю, а зовнішня частина покрита смолою як покриття.
- Покритий смолою проппант має низьку щільність і високу міцність на стиск.
- Проппант з покриттям має гладку поверхню, хорошу водопровідність, його легко переносити та транспортувати.
- Крім того, що він використовується як проппант для розриву, покритий смолою проппант також може ефективно запобігати зворотному потоку проппанту, відшарування поверхні та шліфування пласта під час рефлюксу рідини для розриву.
- Кожна частинка покритого смолою розклинювального наповнювача має рівномірну та міцну смоляну оболонку, а також частинки з’єднані разом завдяки певному ефекту полімеризації, тому він має хорошу стабільність при високій температурі та стійкість до кислотної корозії.
Недоліками покритого смолою розклинювального наповнювача є висока вартість, низька хімічна стабільність, легке з’єднання під високим тиском змикання та значно знижена електропровідність.