Осмоленные пески Юнифрак® для ГРП

Участие Юнифрак Трейд в научно-техническом форуме

Ранее мы освещали участие представителей Юнифрак Трейд в научно-техническом форуме, посвящённом технологиям гидравлического разрыва пласта (ГРП), организованном АО «Геологика». В секции «Материалы ГРП и методы лабораторных исследований» с докладом на тему «Ключевые особенности производства и испытаний материалов ГРП на основе кварцевого песка» выступили генеральный директор Кузнецов Евгений и руководитель службы качества и разработки новых продуктов Воронцов Владислав.

Разработка нового продукта – осмоленные упрочнённые пески

Один из разделов доклада наших коллег был посвящён результатам разработки нового продукта Юнифрак Трейд – осмоленным (упрочнённым) кварцевым пескам. Разработка RCS подтверждает нашу миссию «Высококачественных минеральных решений для добычи нефти и газа»: мы предлагаем технологическую альтернативу керамическому пропанту с упрочнением до ×10 в диапазоне 6–10k psi и высокой долговременной проводимостью.

Данная работа является частью нашей стратегии в R&D: эффективные и устойчивые партнёрства, где решение подбирается под условия пласта и цели заказчика.

Виды осмоленных продуктов

Как известно, на рынке есть два вида осмоленных продуктов:
pre-cured – продукты с отверждённой смолой, для повышения прочности,
и curable – продукты со смолой, отверждаемой в пластовых условиях (температуре и давлении) для контроля обратного выноса пропанта после ГРП.

Фракция 20/40 для упрочнённого песка

Для разработки упрочнённого осмоленного песка Юнифрак в качестве субстрата была выбрана фракция 20/40 (Фото 2). Выполнены покрытия в 2 лабораториях: Юнифрак Трейд (Фото 3) и альтернативной (Фото 4).

Хочется отметить, что были использованы разные типы смол, разная методика нанесения, различная подготовка исходного продукта, но субстрат был одинаковый и из одной партии, что позволяет нам сравнить качество полученного покрытия и его эксплуатационные характеристики.

Испытания и результаты упрочнения

По результатам испытаний базовых физико-химических свойств, и наиболее важного – сопротивления раздавливанию, оба покрытия показали значительный эффект:
упрочнение в рабочем диапазоне давлений для данных продуктов – от 6 до 10 тысяч psi – составило в среднем в 10 раз (от 6 при 10000 psi до 24 раз при 6000 psi), получены продукты с раздавливанием не более 10% при давлении 10000 psi (потенциально до 12–13к по шкале стандарта API RP 19C).

После этого были проведены испытания долговременной проводимости и проницаемости полученных проб и получены следующие результаты, представленные на графике (Фото 5).

Сравнение проводимости покрытий

В диапазоне рабочих давлений от 4 до 10 тысяч psi, проводимость образца, покрытого силами Юнифрак Трейд, в среднем в 4 раза превышает проводимость образца с альтернативным покрытием.

При этом согласно результатам испытаний на сопротивление раздавливанию, которые были схожими, и измеренной ширине пачки этих проб (на втором графике (фото 6) видно, что ширина обеих пачек на всех давлениях примерно одинаковая), можно сделать вывод, что на проводимость осмоленного песка в большей степени влияет не его сопротивление раздавливанию, а качество нанесённого покрытия, сила его адгезии к субстрату, которая зависит как от правильно подобранной смолы, режимов её нанесения, так и от подготовки самого субстрата.

После завершения теста, ячейки для измерения проводимости были разобраны, и полученный материал прошёл визуальную оценку. Следует отметить, что испытание выполнялось в полном соответствии с требованиями методики ISO 13503-5:2006, в которой сказано, что осмоленные пески должны быть испытаны при 121 °C. Сравнение результатов испытания вы можете наблюдать на фото 7.

Альтернатива керамическому пропанту

Одной из целей данной работы безусловно является возможность дать рынку полноценную альтернативу керамическому пропанту. Проводится сравнительная работа с действующими требованиями компаний к качеству пропантов и результатами рабочих образцов различных пропантов, представленных на рынке.

На фото 8 представлен график сравнительных испытаний долговременных проводимостей различных образцов.

Видно, что долговременная проводимость кварцевых песков Юнифрак 16/30 до 30–50% выше в рабочем диапазоне давлений до 6000 psi образцов данной фракции от альтернативных производителей. Аналогично хочется отметить отличные результаты по проводимости осмоленного упрочнённого песка Юнифрак RCS фракции 20/40: проводимость сопоставима, а на некоторых давлениях – выше одного из образцов магнезиально-кварцевого пропанта, при этом он представлен более крупной фракцией 16/30.