เหตุใดทรายแตกหักจึงเป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมน้ำมัน
ทำไมคนอเมริกันจึงชอบใช้ทรายซิลิกาจำนวนมากในแหล่งน้ำมันและก๊าซ? ในการตอบคำถามนี้ คุณต้องเข้าใจกระบวนการแตกหักเสียก่อน
ในแหล่งน้ำมัน การแตกหักหมายถึงเทคโนโลยีการใช้แรงไฮดรอลิกเพื่อสร้างรอยแตกร้าวในแหล่งเก็บน้ำมันและก๊าซในระหว่างการผลิตน้ำมันหรือก๊าซ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า การแตกหักด้วยไฮดรอลิก
เทคโนโลยีการแตกหักด้วยไฮดรอลิกหมายถึงการสูบของเหลวแตกหักเข้าไปในบ่อน้ำมันภายใต้แรงดันสูงเพื่อสร้างแรงดันสูงที่ก้นบ่อน้ำมัน เมื่อแรงดันเพียงพอที่จะทำให้หินแตกร้าว รอยแตกร้าวจะก่อตัวขึ้นในชั้นหินและขยายออกไปข้างหน้าจนถึงช่องว่างหนึ่ง เพื่อให้รอยแตกร้าวยังคงเปิดอยู่ รอยแตกร้าวจะต้องถูกเติมด้วยของเหลวแตกหักที่เป็นเสาค้ำยันหลังจากแตกหัก หลังจากส่งสารค้ำยันแล้ว ความหนืดของของเหลวแตกหักจะลดลงและไหลกลับ ทำให้เกิดรอยแตกร้าวที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง
ปัจจุบันวัสดุค้ำยันการแตกหักของน้ำมันที่ใช้ในโลกสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ ทรายแตกหักที่มีซิลิกาแผ่นรองเซรามิกและค้ำยันเคลือบ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้ เนื่องมาจากราคาน้ำมันและก๊าซที่ตกต่ำอย่างต่อเนื่อง การลดต้นทุนและการปรับปรุงประสิทธิภาพจึงกลายเป็นประเด็นหลักของการพัฒนาอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ นอกจากการเพิ่มความเร็วและประสิทธิภาพในการขุดเจาะแล้ว อเมริกาเหนือยังได้พิจารณาต้นทุนการแตกหักและผลกระทบทางเศรษฐกิจอย่างครอบคลุม ลดปริมาณเซรัมไซต์ลงอย่างมาก และลดต้นทุนของวัสดุแตกหัก วัสดุค้ำยันทรายแตกหักเป็นวัสดุหลักในการใช้งาน
ปริมาณ SiO2 ในทรายควอทซ์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับขนาดอนุภาคของทรายควอทซ์ โดยทั่วไป ยิ่งขนาดอนุภาคมีขนาดใหญ่ ปริมาณ SiO2 ก็จะยิ่งมากขึ้น โดยทั่วไป ปริมาณ SiO2 ในทรายซิลิกาที่ใช้เป็นวัสดุค้ำยันจะอยู่ที่ประมาณ 80% ในขณะที่ทรายซิลิกาคุณภาพสูงบางชนิดจะมีปริมาณ SiO2 สูงถึง 98%
เนื่องจากการใช้งานที่แตกต่างกัน ปริมาณ SiO2 ในทรายสำหรับการแตกหักจึงไม่ใช่ปัจจัยหลัก แล้วจะเลือกทรายสำหรับการแตกหักที่ดีได้อย่างไร ต่อไปนี้คือ 6 เคล็ดลับที่ควรใส่ใจ
วิธีการเลือกทรายแตกหักให้เหมาะสม
1. ความกลมและความกลม
ความกลมหมายถึงระดับที่วัสดุค้ำยันการแตกหัก (ทรายแตกหัก) ใกล้เคียงกับทรงกลม ความกลมหมายถึง "ความกลม" ของอนุภาคทรายแตกหัก ยิ่งอนุภาคทรายแตกหักมีขอบและมุมมากเท่าไร ความกลมก็จะยิ่งน้อยลง ในทางกลับกัน ยิ่งขอบและมุมเรียบมากเท่าไร ความกลมก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น อนุภาคกลมที่มีขนาดใกล้เคียงกันจะช่วยให้การซึมผ่านมีความสม่ำเสมอ จึงทำให้มีการนำไฟฟ้าในการแตกหักได้ดีขึ้น
ความกลมและความกลมของทรายแตกหักตามธรรมชาติไม่ควรน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.6. ในการทดสอบจริง จะใช้ไดอะแกรมความกลมและความกลมของตัวค้ำยันเพื่อทดสอบความกลมและความกลมของตัวค้ำยัน
2. ความสามารถในการละลายของกรด
ความสามารถในการละลายของกรดหมายถึงสัดส่วนของมวลของสารค้ำยันที่ละลายอยู่ในสารละลายกรด
ความต้านทานต่อกรดเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของวัสดุค้ำยันสำหรับการแตกหัก วัสดุค้ำยันที่ทนทานต่อกรดได้ดีสามารถใช้งานในชั้นหินที่มีกรดได้เป็นเวลานานและรักษาสภาพการนำไฟฟ้าได้ดี ควรสังเกตว่ามาตรฐานการละลายกรดสำหรับทรายแตกหักและวัสดุค้ำยันเซรัมไซต์นั้นเหมือนกัน
3. ความขุ่น
ความขุ่นของสารค้ำยันหมายถึงความขุ่นของของเหลวหลังจากเติมสารค้ำยันมวลหนึ่งลงในน้ำกลั่นที่มีปริมาตรที่กำหนด
เขย่าให้เข้ากันแล้วทิ้งไว้สักพัก หน่วยคือ FTU
ความขุ่นเป็นตัวกำหนดความเรียบของพื้นผิวของวัสดุค้ำยัน ตามมาตรฐานแล้ว ความขุ่นของทรายแตกหักควรน้อยกว่าหรือเท่ากับ 100FTU ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการล้างระหว่างการแปรรูป
4. ความต้านทานการบีบอัด
ความต้านทานการบดคืออัตราการบดที่กำหนดโดยการทดสอบแรงดันของทรายค้ำยันแตกหักจำนวนหนึ่งที่ความดันที่กำหนด ปัจจัยหลักที่มีผลต่ออัตราการบด ได้แก่ ความกลม ความเป็นทรงกลม การตกแต่งพื้นผิว โครงสร้างจุลภาค เป็นต้น
อัตราการบดของวัสดุค้ำยันทรายแตกหักส่งผลกระทบต่อสภาพการนำไฟฟ้าของรอยแตก American Petroleum Institute (API) กำหนดให้ทรายแตกหักต้องทนต่อแรงดัน 4,000–6,000 psi
5. ขนาด
ขนาดของสารค้ำยันทรายสำหรับการแตกตัวของหินนั้นสัมพันธ์กับความหนืดของระบบของเหลวและความสามารถในการขนส่งทรายเข้าไปในรอยแตก ช่วงขนาดของสารค้ำยันมีความสำคัญมาก โดยทั่วไปแล้ว ขนาดสารค้ำยันทรายสำหรับการแตกตัวของหินโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 20 – 140 เมช (106μm – 850μm) เช่น 20 – 40 เมช (420μm – 840μm), 40 – 70 เมช (212μm – 420μm) หรือ 70 -140 เมช (106μm – 212μm)
การเลือกสเปกต่างๆ จะขึ้นอยู่กับความลึกของหลุม โดย 1 ตาข่ายหมายถึงจำนวนช่องว่างบนหน้าจอต่อตารางนิ้ว ยิ่งจำนวนตาข่ายมากขึ้น ขนาดอนุภาคที่สามารถผ่านหน้าจอได้ก็จะเล็กลง
6. ความหนาแน่นของสารค้ำยัน
ความหนาแน่นของทรายค้ำยันจากการแยกส่วนคือมวลของทรายค้ำยันต่อหน่วยปริมาตร (g/cm³) ซึ่งอธิบายความหนาแน่นโดยรวมของการสะสมของทรายค้ำยัน ปัจจัยหลักที่มีผลต่อความหนาแน่น ได้แก่ ความกลม ความเป็นทรงกลม พื้นผิวที่เรียบ เป็นต้น ทรายค้ำยันจากการแยกส่วนปิโตรเลียมที่มีความหนาแน่นต่ำทำให้สูบเข้าไปในหลุมได้ง่าย ในขณะที่ความหนาแน่นสูงทำให้ยากต่อการแขวนลอยในของเหลวแยกส่วนและอุดรอยแตกร้าว