O fraturamento é um meio importante para aumentar a produção de petróleo e gás, especialmente para o desenvolvimento de poços de petróleo e gás de baixa permeabilidade e ultraprofundos. Os propantes de fraturamento são os principais produtos da produção de fraturamento de petróleo e gás, os principais materiais para suportar fraturas artificiais na transformação de reservatórios de petróleo e gás, e a chave para melhorar a taxa de sucesso do fraturamento e o efeito da transformação.
Propantes são areia natural ou partículas sólidas de cerâmica artificial de alta resistência com um certo tamanho de partícula, resistência, esfericidade e granulometria. Existem três tipos principais de propantes usados na indústria: areia de quartzo natural, partículas de cerâmica artificial e propantes revestidos.
Suportes de areia de quartzo
O principal componente da areia de quartzo natural é SiO2, e também há pequenas quantidades de Al2O3, Fe2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO e outros componentes. O principal componente mineral da areia de quartzo é o quartzo, que geralmente está acima de 80%, e a areia de quartzo de alta qualidade pode atingir acima de 98,5%.
- A areia de quartzo é dura, resistente ao desgaste e quimicamente estável. Ela é solúvel apenas em ácido fluorídrico e insolúvel em outros ácidos.
- A areia de quartzo é rica em recursos, barata, de baixa densidade (cerca de 2,65 g•cm-3), fácil de bombear e ainda tem boa condutividade após a britagem, o que tem um certo efeito no aumento da produção de poços de petróleo e gás com baixa pressão de fechamento.
- O suporte de areia de quartzo tem baixo custo, fácil operação e uma superfície relativamente lisa após ser lavado pela água do rio.
Essas características fazem com que a areia de quartzo seja amplamente usada como um propante de fraturamento hidráulico. O tamanho de partícula da areia de quartzo usada como um propante de petróleo é geralmente entre 0.1mm e 2mm, também conhecida como propante de fraturamento ou areia de fraturamento.
- A areia de quartzo é quebradiça e tem baixa resistência. Quando a pressão de fechamento da rachadura é alta, é fácil quebrar, reduzindo muito a área de suporte efetiva da rachadura, e não pode atingir o propósito de aumentar o óleo e o gás.
- A rugosidade da superfície da areia de quartzo não é boa, o que não contribui para aumentar a permeabilidade da fissura.
- A areia de quartzo tem um grande coeficiente de expansão térmica. Quando o poço é profundo e a temperatura é alta, há risco de expansão repentina.
Essas desvantagens fazem com que a areia de quartzo natural não atenda às necessidades de fraturamento hidráulico em desenvolvimentos profundos de petróleo e gás de baixa permeabilidade.
Como a resistência do agente de sustentação de areia de quartzo não é suficiente para atender aos requisitos de poços de petróleo e gás de alta pressão de vedação, os pesquisadores inventaram um agente de sustentação de ceramsita artificial.
O propante cerâmico é frequentemente feito de materiais minerais como bauxita como matéria-prima principal, suplementado por vários aditivos minerais e sinterizado em uma atmosfera sem pressão. De acordo com a diferença na densidade aparente e densidade aparente após a sinterização, o propante de ceramsita pode ser dividido em três tipos: baixa densidade, média densidade e alta densidade.
Comparado com o propante de areia de quartzo, o propante cerâmico tem alta esfericidade, superfície lisa, boa fluidez, alta resistência à compressão e baixa taxa de esmagamento. A prática mostrou que o uso de propante cerâmico para fraturamento de poços de petróleo pode aumentar a produção em 30-50% e estender a vida útil de poços de petróleo e gás.
No entanto, o suporte cerâmico tem as seguintes desvantagens:
(1) A densidade de partículas é grande e a velocidade de sedimentação é rápida, o que impõe maiores exigências às condições de bombeamento e ao desempenho do fluido de fraturamento, além de aumentar os custos.
(2) Os recursos de bauxita estão dispersos, o processamento e a mineração são limitados, os requisitos de matérias-primas são rigorosos e a utilização dos recursos é limitada.
Propante revestido
O propante revestido melhora a força e a resistência a ácidos e álcalis do propante, também conhecido como propante revestido de resina. Geralmente consiste em duas partes, a parte interna é composta de agregado com uma certa força, e a parte externa é revestida com resina como um revestimento.
- O agente de sustentação revestido com resina tem as características de baixa densidade e alta resistência à compressão.
- O agente de sustentação revestido tem uma superfície lisa, boa condutividade de água e é fácil de carregar e transportar.
- Além de ser usado como um agente de sustentação de fraturamento, o agente de sustentação revestido com resina também pode efetivamente prevenir o refluxo do agente de sustentação, o descascamento da superfície e o lixamento da formação durante o refluxo do fluido de fraturamento.
- Cada partícula de agente de sustentação revestido de resina tem uma casca de resina uniforme e resistente, e as partículas também são unidas devido a um certo efeito de polimerização, por isso tem boa estabilidade em altas temperaturas e resistência à corrosão ácida.
As desvantagens do agente de sustentação revestido com resina são alto custo, baixa estabilidade química, fácil colagem sob alta tensão de fechamento e condutividade significativamente reduzida.