Кварцевые пески в технологии ГРП в Нефтедобывающей промышленности

В связи с ростом доли трудноизвлекаемых запасов нефтегазодобывающие компании в последние годы активно развивают освоение скважин методом многостадийного гидравлического разрыва пласта по технологии Plug&Perf, Sandstorm. Данные технологии активно применяются на территории США для добычи сланцевой нефти, в качестве расклинивающего агента. При этом в 90% случаев применяется кварцевый песок.

Применение данной технологии требует использования больших объемов мелкофракционных расклинивающих материалов (фракции 20/40, 30/50 и 40/70, что примерно соответствует фракциям 0,4 – 0,8 мм, 0,3 – 0,6 мм и 0,2 – 0,4 мм).

Использование в технологии Plug&Perf кварцевых песков в качестве расклинивающих агентов обеспечивает значительный экономический эффект за счет низкой стоимости по сравнению с керамическим пропантом. Стоимость кварцевого песка существенно ниже, но при этом продукт должен соответствовать минимально допустимым значениям технических характеристик.

Разведанные трудноизвлекаемые запасы углеводородов в России выросли на 30% за последние 9 лет, ежегодный прирост в среднем 3% и составляет 65% от всех разведанных. Государство принимает меры стимулирования инвестиций в разработку трудноизвлекаемых запасов. Рентабельная добыча на данных участках возможна лишь с применением новых технологий, одна из таких технологий - высокорасходный многостадийный ГРП с применением кварцевого песка в качестве расклинивающего агента.

В 2016-2021 г.г. нефтегазовые компании использовали песок для экспериментальных операций ГРП в количестве не более 500-800 тонн в год. В 2022 г. потребность кварцевого песка составила 30 000 тонн, а в I квартале 2023 г. уже 18 000 тонн.

Крупная фракция песка 20/40 особенно востребованная в данной сфере. Но, во-первых, залежи крупной фракции достаточно ограничены, а во-вторых, сопротивляемость при раздавливании более мелких фракций выше. По этим причинам пески фракции 40/70 (что соответствует 0,2 – 0,4 мм) становятся все популярнее для использования в ГРП процессах.

На данный момент на территории РФ не существует единых технических требований к основным физико-химическим свойствам песков ГРП, так как технология в РФ относительно новая, а стандарт API с требованиями к песку ориентирован на геологические условия США. Однако, основными показателями являются однородность песка (массовая доля основной фракции должна быть выше 90%), сопротивление при раздавливании при 6000 psi и долговременной проводимости при 6000 psi.

В целях определения перспективных песков для проведения операций ГРП были отобраны образцы с месторождения ООО «Кварцверке Ульяновск».

Результаты тестирования приведены ниже.

Параметры	Результат
Массовая доля гранул основной фракции, %	95,63
Остаток на сите № 30, %	0,00
Проход через сито № 100, %	0,00
Насыпная плотность, г/см3	1,44
Кажущаяся плотность, г/см3	2,69
Абсолютная плотность, г/см3	2,66
Мутность, ЕМФ (NTU)	6
Сферичность, у.е.	0,7
Округлость, у.е.	0,6
Растворимость в смеси кислот, %	0,50
Растворимость в соляной кислоте, %	0,36
Сопротивление раздавливанию при 4000 фунт/дюйм2, %	12,08
Сопротивление раздавливанию при 5000 фунт/дюйм2, %	18,35
Сопротивление раздавливанию при 6000 фунт/дюйм2, %	24,38
Долговременная проводимость при 2000 фунт/дюйм2, мДарси·фут	1011
Долговременная проводимость при 3000 фунт/дюйм2, мДарси·фут	727
Долговременная проводимость при 4000 фунт/дюйм2, мДарси·фут	493
Долговременная проводимость при 5000 фунт/дюйм2, мДарси·фут	326
Долговременная проводимость при 6000 фунт/дюйм2, мДарси·фут	213

Следует отметить высокий процент содержания основной фракции (более 95%), а также неплохую долговременную проводимость при 6000 psi. Кварцевый песок не в силах заменить керамический пропант в глубоких и сложных скважинах, однако сможет стать хорошей альтернативой для неглубоких и средних скважин. 

Следующий шаг – это осмоленные пески (с полимером на поверхности). Более подробно о данной технологии мы расскажем вам в следующих статьях.

Вас заинтересовала тема? Обратитесь к нашим специалистам, чтобы получить больше информации!