Sprickbildning är ett viktigt medel för att öka olje- och gasproduktionen, särskilt för utvecklingen av lågpermeabilitet och ultradjupa olje- och gaskällor. Sprickbildningsproppmedel är kärnprodukterna för olje- och gassprickbildning, nyckelmaterialen för att stödja konstgjorda sprickor vid omvandling av olje- och gasreservoarer, och nyckeln till att förbättra sprickbildningens framgång och transformationseffekten.
Proppmedel är naturlig sand eller konstgjorda höghållfasta keramiska fasta partiklar med en viss partikelstorlek, styrka, sfäricitet och gradering. Det finns tre huvudtyper av proppmedel som används inom industrin: naturlig kvartssand, konstgjorda keramiska partiklar och belagda proppmedel.
Kvartssandproppmedel
Huvudkomponenten i naturlig kvartssand är SiO2, och det finns även små mängder Al2O3, Fe2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO och andra komponenter. Den huvudsakliga mineralkomponenten i kvartssand är kvarts, som vanligtvis är över 80%, och högkvalitativ kvartssand kan nå över 98,5%.
- Kvartssand är hård, slitstark och kemiskt stabil. Det är bara lösligt i fluorvätesyra och olösligt i andra syror.
- Kvartssand är rik på resurser, billig, låg densitet (ca 2,65g•cm-3), lätt att pumpa och har fortfarande god ledningsförmåga efter krossning, vilket har en viss effekt på att öka produktionen av olja och gas brunnar med lågt förslutningstryck.
- Kvartssandproppmedel har låg kostnad, enkel användning och en relativt slät yta efter att ha tvättats av flodvatten.
Dessa egenskaper gör att kvartssand används i stor utsträckning som ett hydrauliskt sprickmaterial. Partikelstorleken på kvartssand som används som petroleumproppmedel är i allmänhet mellan 0,1 mm och 2 mm, även känd som spräckningsproppmedel eller spräckande sand.
- Kvartssand är spröd och har låg hållfasthet. När sprickstängningstrycket är högt är det lätt att bryta, vilket kraftigt minskar sprickans effektiva stödområde och kan inte uppnå syftet att öka olja och gas.
- Ytråheten hos kvartssand är inte bra, vilket inte bidrar till att öka sprickans permeabilitet.
- Kvartssand har en stor värmeutvidgningskoefficient. När brunnen är djup och temperaturen är hög finns risk för plötslig expansion.
Dessa nackdelar gör att naturlig kvartssand inte kan tillgodose behoven för hydraulisk sprickbildning i djup olje- och gasutveckling med låg permeabilitet.
Eftersom styrkan hos kvartssandsproppan inte är tillräcklig för att uppfylla kraven för olje- och gasbrunnar med högt tätande tryck, har forskare uppfunnit ett artificiellt keramsitproppmedel.
Keramiskt proppmedel är ofta tillverkat av mineralmaterial som bauxit som huvudråvara, kompletterat med olika mineraltillsatser, och sintrat i en trycklös atmosfär. Beroende på skillnaden i bulkdensitet och skenbar densitet efter sintring kan keramsitproppmedel delas in i tre typer: låg densitet, medeldensitet och hög densitet.
Jämfört med kvartssandproppmedel har keramiskt proppmedel hög sfäricitet, slät yta, god flytbarhet, hög tryckhållfasthet och låg krosshastighet. Praxis har visat att användningen av keramiskt proppan för att spräcka oljekällor kan öka produktionen med 30-50 % och förlänga livslängden för olje- och gaskällor.
Emellertid har keramiskt proppan följande nackdelar:
(1) Partikeldensiteten är stor och sedimentationshastigheten är snabb, vilket ställer högre krav på pumpförhållanden och sprickvätskeprestanda och ökar kostnaderna.
(2) Bauxitresurser är utspridda, bearbetning och gruvdrift är begränsade och kraven på råvaror är strikta och resursutnyttjandet är begränsat.
Belagt proppmedel
Belagt proppmedel förbättrar styrkan och syra- och alkalibeständigheten hos proppmedlet, även känt som hartsbelagt proppmedel. Den består vanligtvis av två delar, den inre delen är sammansatt av ballast med en viss styrka och den yttre delen är belagd med harts som beläggning.
- Hartsbelagt proppmedel har egenskaperna låg densitet och hög tryckhållfasthet.
- Belagt proppmedel har en slät yta, god vattenledningsförmåga och är lätt att bära och transportera.
- Utöver att användas som ett sprickbildningsproppmedel kan hartsbelagt proppmedel också effektivt förhindra tillbakaflöde av proppmedel, ytavskalning och formationsslipning under återflödet av sprickvätska.
- Varje partikel av hartsbelagd proppan har ett enhetligt och segt hartsskal, och partiklarna är också sammanbundna på grund av en viss polymerisationseffekt, så den har god högtemperaturstabilitet och syrakorrosionsbeständighet.
Nackdelarna med hartsbelagda proppmedel är höga kostnader, dålig kemisk stabilitet, enkel bindning under hög stängningsspänning och avsevärt minskad konduktivitet.