Съдържание
- Пясък, устойчив на разрушаване, за нефтени и газови кладенци
- Как се използва пясък Frac?
- Frac Sand като "Proppant"
- Какъв вид пясък?
- Растения за обработка на пясък Frac
- Къде се произвежда и използва Frac пясък?
- Източници и цени на Frac Sand
- Спечени бокситови пропансанти
Frac пясък: Изглед отблизо на фрак пясък (вдясно) и типичен пясък с подобен размер на зърното (отляво). Забележете как пясъчният фрак има по-равномерен размер на зърното, добре заоблени форми на зърното и еднакъв състав. Освен това е много труден материал, който може да устои на силите на натиск до няколко тона на квадратен инч. Зърната в това изображение са с размер около 0,50 милиметра.
Производство на пясъчен фрак: Тази диаграма илюстрира грандиозното нарастване на производството на пясъчен фрак в САЩ. Данни от Годишниците за минералите на Геологическото изследване на САЩ, 2005-2015.
Пясък, устойчив на разрушаване, за нефтени и газови кладенци
"Frac sand" е кварцов пясък с висока чистота с много устойчиви и много кръгли зърна. Това е устойчив на разрушаване материал, произведен за използване от нефтената промишленост. Той се използва в процеса на хидравлично разрушаване (известен като "fracking") за производство на петролни течности, като нефт, природен газ и течности от природен газ от скални единици, които нямат достатъчно пространство за пори, за да могат тези течности да се стичат до кладенец. Повечето пясъчен фрак е естествен материал, направен от пясъчник с висока чистота. Алтернативен продукт са керамичните мъниста, изработени от синтерован боксит или малки метални мъниста, изработени от алуминий.
Търсенето на пясъчен фрак избухна през последните няколко години, тъй като хиляди нефтени и природни газови кладенци се стимулират чрез процеса на хидравлично разрушаване. (Вижте производствената графика.) Работата с хидравлично разрушаване на един кладенец може да изисква няколко хиляди тона пясък. Този приток на специализирано сондиране създаде индустрия за пясъчен фрак на милиард долара за много кратко време. Между 2005 г. и 2015 г. количеството фракционен пясък, използван от нефтената и газовата промишленост, се е увеличило драстично.
Frac пясък видео: Видео от US Silica, демонстриращо характеристиките на висококачествен пясъчен фрак.
Как се използва пясък Frac?
Някои подземни скални единици като органични шисти съдържат големи количества течности от нефт, природен газ или природен газ, които няма да изтичат свободно до кладенец. Те няма да се стичат до кладенец, тъй като скалната единица или няма проницаемост (взаимосвързани пространства от пори), или поровите пространства в скалата са толкова малки, че тези флуиди не могат да преминат през тях.
Процесът на хидравлично разбиване решава този проблем чрез генериране на фрактури в скалата. Това става чрез пробиване на кладенец в скалата, запечатване на частта от кладенеца в нефтеносещата зона и изпомпване на вода под високо налягане в тази част на кладенеца. Тази вода обикновено се обработва с химикали и сгъстители като гуарова гума за създаване на вискозен гел. Този гел улеснява способността на водите да пренасят зърна от фраков пясък в суспензия.
Големите помпи на повърхността на Земята увеличават налягането на водата в запечатаната част на кладенеца, докато тя е достатъчно висока, за да надвиши точката на счупване на околните скали. Когато се достигне точката им на счупване, те се счупват внезапно и водата бързо се втурва в счупванията, надувайки ги и ги удължава по-дълбоко в скалата. Милиарди пясъчни зърна се пренасят дълбоко в счупванията от този внезапен прилив на вода. За стимулиране на един кладенец може да са необходими няколко хиляди тона пясъчен фрак.
Frac пясък видео: Видео от US Silica, демонстриращо характеристиките на висококачествен пясъчен фрак.
Хидравлично разбиване: Опростена диаграма на кладенец за природен газ, който е конструиран с хоризонтално сондиране, за да увеличи продължителността на проникване през Шистица на Марцелус. Хидравличното разрушаване обикновено се извършва в хоризонталната част на кладенеца, за да се стимулира потокът газ от шисти. Тази конфигурация на кладенеца се използва в шистов пиеси на Съединените щати.
Frac Sand като "Proppant"
Когато помпите са изключени, счупванията се изчерпват, но не се затварят напълно - защото са подпряни от милиарди зърна от фрак фрак. Това се случва само ако в скалата са доставени достатъчно зърна пясък, които да устоят на силата на затварящите се счупвания.
Новите фрактури в скалата, отворени от трайните пясъчни зърна, образуват мрежа от порно пространство, което позволява на петролните течности да изтичат от скалата и в кладенеца. Frac пясък е известен като "проппант", защото подпомага фрактурите отворени.
Други материали, които са били използвани като проппант, включват керамични мъниста, алуминиеви перли и спечен боксит. Фракът от пясък като цяло осигурява най-високото ниво на ефективност и в момента е най-често използваният в петролната промишленост.
Карта на Йордански пясъчник: Много от скалните единици, които в момента се добиват за пясъчен фрак, също са водоносни хоризонти. Това прави публикациите за изследване на подземните води, като поредицата атлас на подземните води на Геоложкото проучване на Съединените щати, ценни проучвателни документи за определяне на присъствието, дебелината и структурата на скалните скални единици.Тази карта е от атласа на подземните води на САЩ за Айова, Мичиган, Минесота и Уисконсин. Показва географския обхват и дебелината на Йорданския пясъчник в Минесота и Айова. Подобни карти са публикувани в тази серия за други скални пясъчни единици и други географски области.
Какъв вид пясък?
Пропантите на петролната промишленост трябва да отговарят на много взискателни спецификации. Характеристиките на висококачествен фрак пясък включват:
- силикатен пясък с висока чистота
- размер на зърното перфектно отговаря на изискванията за работа
- сферична форма, която му позволява да се носи в течност за хидравлично разрушаване с минимална турбулентност
- издръжливост на устойчивост на раздробяване на затварящи се фрактури
Frac пясък се произвежда в диапазон от размери от по-малък от 0,1 милиметра в диаметър до над 2 милиметра в диаметър в зависимост от спецификациите на клиента. Повечето от консумирания пясъчен фрак е с размер между 0,4 и 0,8 милиметра.
Скални единици като Св. Петър Пясъчник, Йордански пясъчник, Нефтен Крийк Пясъчник и Хикори Пясъчник са потенциални източници на фрак пясъчен материал. Тези скални единици са съставени от кварцови зърна, които са преминали през множество цикли на изветряне и ерозия. Тази дълга история е премахнала почти всички минерални зърна, различни от кварца и е произвеждала зърна с много кръгли форми. Ето защо пясъкът, драгиран от реки, изкопан от тераси или изваден от плажове, е малко вероятно да даде добър продукт.
Там, където се произвеждат тези скални единици, те обикновено са меки, слабо циментирани и понякога леко изморени. Това позволява те да бъдат изкопани и смазани с минимални щети на кварцовите зърна. Пясъкът с висока чистота от области като Appalachians често не е подходящ за пясъчен фрак, тъй като е бил подложен на тектонски сили, които са деформирали скалата и са отслабили пясъчните зърна.
Frac пясък мина в Уисконсин: Изглед от въздуха на операция за добив на пясъчен фрак във Висконсин. Frac пясък е високоспециализиран продукт, който може да се произвежда само от малък брой пясъчни находища.
Съоръжение за обработка на пясък Frac: Изглед от въздуха на съоръжение за обработка на пясъчен фрак във Висконсин.
Растения за обработка на пясък Frac
Frac пясък не се използва направо от земята. Тя изисква обработка, за да оптимизира производителността си. След добив се отвежда в преработвателно предприятие. Там се измива, за да се отстранят фините частици.
След измиване пясъкът се подрежда на купчини, за да може водата за измиване да се оттича. Тази операция се извършва на открито и е ограничена до време на годината, когато температурите са над замръзване. След като пясъкът се отцеди, той се поставя във въздушна сушилня, за да се отстрани цялата влага. След това сухите зърна се пресяват, за да се получат специфични размери за различни клиенти.
Пясъкът, който не е подходящ за разбиване, се отделя и продава за други цели. Някои пясъчни фракции могат да бъдат покрити със смола, за да подобрят работата си в операцията по фракинг. Този материал ще се продава като премиум продукт. След обработката повечето пясък се зарежда директно във вагони за доставка на жп линии.
Някои преработвателни предприятия са разположени на мястото на мината. Преработвателните предприятия обаче са много скъпи за изграждане и понякога се споделят от множество мини. Те са разположени централно до няколко мини и пясъкът се доставя с камион, влак или транспортьор.
Къде се произвежда и използва Frac пясък?
Преди няколко години производителите в Уисконсин и Тексас доставяха голяма част от пясъчния фрак, използван от нефтената и газовата индустрия. Огромен скок на търсенето, причинен от бума на природния газ и шистов петрол, мотивира много компании да предоставят този продукт. Много от тези компании са в централната част на Съединените щати, където Сейнт Питър Пясъчник и подобни скални единици са близо до повърхността и лесно се разкопават. Тези области също са там, където тектонските сили не са причинили тежко сгъване на скалните единици и са отслабили пясъчните зърна. Основната зона е в средните западни щати (Илинойс, Индиана, Айова, Канзас, Кентъки, Минесота, Мичиган, Мисури, Небраска и Уисконсин).
Повечето от висококачествените силициеви пясъци в САЩ са известни от десетилетия. Те са били използвани за производство на стъкло и металургия. Настоящото търсене на пясъчен фрак не се състои в „откриване на нови източници на пясък“, а вместо това да се определи кои източници произвеждат превъзходни материали.
Frac пясък се използва за производство на природен газ, течности от природен газ и масло от шисти и други плътни скали, където се изисква хидравлично разрушаване. Те включват: Шарката на Марцелус, Утика Шейл, Формирането на Бакен, Шийн Хайнесвил, Шилетата Файетвил, Форд Шейл на Орел, Барнет Шейл и много други пиеси на шисти в САЩ.
Свети Петър Пясъчник: Снимка на пясъчник Св. Петър, затворен от Йоахим Доломит, направен близо до Тихия океан, Мисури. Изображение в публичен домейн от Kbh3rd.
Източници и цени на Frac Sand
Търсенето на пясъчен фрак в Северна Америка рязко се е увеличило през последните няколко години в отговор на многобройните игри на шисти, развиващи се в много части на САЩ и Канада. Геоложкото проучване на Съединените щати докладва източника на това производство:
Ордовикът Св. Петър Пясъчник в Средния Запад е основен източник на силициев пясък за много крайни цели и е основен източник на фрак пясък. Изкопана в пет държави, пясъчният фрак от пясъчника „Свети Петър“ е на разумно транспортно разстояние до множество подземни шистови образувания, които произвеждат природен газ.През 2011 г. в Средния Запад са произведени 59% фракционен пясък.
Отчетените средни цени за пясъчен фрак в американския годишник на Геоложкото изследване за минералите са между 45 долара на тон и 50 долара на тон през 2010 г. През 2011 г. средната цена е нараснала до 54,83 долара. Това е значително по-висока от средната цена от 35 долара на тон за специален пясък, продаван извън строителната индустрия.
Спечени бокситови пропансанти
Бокситът на прах може да се слепи в мъниста мъниста при много високи температури. Тези топчета имат много висока устойчивост на раздробяване и това ги прави подходящи за използване като размножител. Специфичната гравитация на топчетата и техният размер могат да бъдат съпоставени с вискозитета на течността за хидравлично разрушаване и с размера на счупванията, които се очаква да се развият в скалата. Произведените проппанти осигуряват богат избор на размер на зърното и специфична гравитация в сравнение с естествен проппант, известен като фрак пясък. В момента фракът пясък се използва вместо произведени проппанти, тъй като има предимство на разходите и транспорта.