Расклинивающие материалы (проппанты)

Расклинивание выполняется с целью поддержать проницаемость,  созданную   путем гидроразрыва. Проницаемость трещины зависит от ряда взаимосвязанных факторов:

1) типа, размера и однородности проппанта;

2) степени его разрушения или деформации;

3) количества и способа перемещения проппанта.

Некоторые наиболее употребительные размеры проппантов :

Таблица 3.

Свойства расклинивающих агентов

1) Размеры и однородность

- с уменьшением предельных размеров частиц материала увеличивается   нагрузка,  которой  он  может  противостоять,  что  способствует  устойчивости проницаемости заполненной проппантом трещины.

- при нулевом напряжении смыкания проницаемость керамического проппанта   20/40 .  Одна  из  причин   этого   -   более     однародная,      по    сравнению     с     песком, сферичность керамических частиц.

- значительное   содержание   мелких   частиц  (пыли)  в  песке   может существенно понизить  проницаемость    трещины    разрыва.  Например, если    через    сито    40    проходит    20%    частиц    проппанта     20/40 ,   проницаемость  снизится  в   5   раз.

- проницаемость песка  10/16  примерно на 50% выше  проницаемости  песка  10 - 20.

- оценку свойств проппантов рекомендуется проводить по методике

Американского Нефтяного Института (API RP 56) .

2) Прочность

При увеличении напряжения смыкания трещины или горизонтального  напряжения  в скелете    породы     пласта     происходит  существенное    снижение  проницаемости     проппантов. Как видно из  графиков   долговременной   проницаемости    проппантов,      при   напряжении   смыкания  60  Мпа   проницаемость проппанта  20/40   "CarboProp" значительно выше, чем у обычного песка.   При   напряжении   смыкания выше, чем у обычного песка. При   напряжении   смыкания  примерно  32  Мпа   кривые  размеров частиц   для   всех   обычных   песков   быстро   падают.  Прочность песчанных зерен колеблется в зависимости от места  происхождения  песка  и  предельных   размеров частиц.

3) Термохимическая стабильность

Все применяемые проппанты должны   быть,  по  возможности,  химически   инертны. Они должны противостоять агрессивным жидкостям и высоким температутам.    

4) Стоимость

Наиболее     дешевым     проппантом    является   песок.  Высокопрочные проппанты,    например,   агломерированный     боксит   или     песок     со смолистым   покрытием,   гораздо   дороже.  Оценку    их     применимости    следует   делать   на     основании индивидуального экономического анализа по данной скважине.

Испытание на проницаемость.

При выборе необходимых типов и размеров проппанта весьма важно определить его проницаемость.  Прежде    при    испытаниях     проппантов     применялись     камеры радиальной   фильтрации.   Однако некоторые принципиальные сложности -явления, связанные с течениями,  неподчиняющимися    закону    Дарси,   и  весьма низкие, не поддающиеся измерению, перепады давления  не позволяли  получать      надежные      результаты испытаний. Несовершенство радиальных камер  привело     к  разработке   линейных   фильтрационных камер.                   

Долговременная проницаемость.

Принципиальным недостатком     методики     АНИ    является  то,    что    она    дает   результаты   только   по   кратковременной    проницаемости.   На промыслах   было   обнаруженно,   что   прогнозная добыча очень редко соответствовала   фактической.   Тому      есть     много    причин,    но    главной     причиной      являлись      чересчур      оптимистические данные по кратковременной проницаемости, использованные   при

Типы проппантов.

Первым материалом, который использовался для удержания трещины в раскрытом   состоянии,   был   кремнистый   песок.   По   мере  развития технологии становилось ясно, что некоторые типы песка  лучше других.

Кроме того, были созданы искусственные  проппанты,  пригодные для использования там, где естественные пески непригодны.

1) Керамические проппанты

Существует   два   типа   керамических   проппантов :   агломерированный   боксит   и   проппанты    промежуточной     прочности.      Проницаемость   последних    близка   к   проницаемости агломерированного боксита, плотность же  их  ниже,  чем  у  боксита,  но  чуть  выше, чем у песка.

Агломерированный   боксит    -      это     высокопрочный      проппант, разработанный компанией "Экссон продакшн рисерч". Изготавливают   его    из  высококачественных  импортных    бокситовых   руд.    Процесс изготовления включает измельчение  руды  на   очень    мелкие    частицы,   преобразование  первичной   руды   в   сферические   частицы    нужного    размера    и    обжиг    их    в    печи   при    достаточно   высокой    температуре, вызывающей    процесс     агломерации.    Конечный   продукт    обычно содержит  85%  Al2O3 .  Остальные   15%    составляют     оксиды   железа,  титана   и   кремния.   Удельная   плотность   его   3,65   по   сравнению  с плотностью песка 2,65.  Применяются   агломерированные   бокситы   в основном в глубоких (глубже 3500 м) скважинах.

2) Керамики промежуточной плотности

Эти   проппанты  отличаются   от   агломерированных бокситов, прежде всего,  своим   составом.  Содержание  оксида  алюминия в них ниже, содержание кремния  -  выше,  а    удельная    плотность    составляет   3,15.   При    давлениях    до    80    Мпа     по    проницаемости     они      близки     к   агломерированным     бокситам.     Поэтому    в    большинстве     случаев, благодаря более низкой стоимости, ими заменяют бокситы.  

3) Керамики низкой плотности

Эти  проппанты    изготавливаются  так  же,  как  и   другие     керамики.   Главное   их отличие  -  состав. Они содержат 49% Al2O3  , 45% SiO2 ,  2%  TiO2   и  следы   других оксидов.     Плотность     этих     проппантов    равна    2,72 ,   то-есть   они   наиболее распространенные проппанты благодоря их цене,  прочности   плотности,   близкой  к плотности песка.