Tại sao phương pháp nứt vỡ cát lại phổ biến trong ngành dầu mỏ
Tại sao người Mỹ lại thích sử dụng nhiều cát silic trong lĩnh vực dầu khí? Để trả lời câu hỏi này, bạn cần hiểu về quá trình nứt vỡ.
Trong lĩnh vực dầu khí, nứt vỡ vỉa là công nghệ sử dụng lực thủy lực để tạo ra các vết nứt trong các bể chứa dầu khí trong quá trình khai thác dầu khí, còn được gọi là nứt vỡ vỉa thủy lực.
Công nghệ nứt thủy lực là công nghệ bơm chất lỏng nứt vào giếng dầu dưới áp suất cao để tạo ra áp suất cao ở đáy giếng. Khi áp suất đủ để phá vỡ đá, các vết nứt sẽ hình thành trong thành hệ và mở rộng về phía trước đến một không gian nhất định. Để giữ cho các vết nứt mở, các vết nứt phải được lấp đầy bằng chất chống đỡ chất lỏng nứt sau khi nứt. Sau khi chất chống đỡ được đưa vào, độ nhớt của chất lỏng nứt giảm và chảy ngược trở lại, do đó tạo ra các vết nứt có độ dẫn điện mạnh.
Hiện nay, các loại vật liệu chống nứt vỡ dầu mỏ được sử dụng trên thế giới có thể chia thành 3 loại: cát nứt vỡ silic,chống đỡ bằng ceramsitevà vật liệu chống đỡ được phủ lớp phủ.
Trong những năm gần đây, với sự sụt giảm liên tục của giá dầu và khí đốt, việc giảm chi phí và cải thiện hiệu quả đã trở thành chủ đề chính của sự phát triển dầu khí. Ngoài việc tăng tốc độ và hiệu quả khoan, Bắc Mỹ đã xem xét toàn diện chi phí nứt vỡ và tác động kinh tế, giảm đáng kể lượng ceramsite và giảm chi phí vật liệu nứt vỡ. Các chất chống đỡ cát nứt vỡ đã thống trị ứng dụng.
Hàm lượng SiO2 trong cát thạch anh có liên quan chặt chẽ đến kích thước hạt của cát thạch anh. Nhìn chung, kích thước hạt càng lớn thì hàm lượng SiO2 càng cao. Hàm lượng SiO2 của cát silic được sử dụng làm chất chống đỡ thường vào khoảng 80%, trong khi một số loại cát silic chất lượng cao có hàm lượng SiO2 lên đến 98%.
Do mục đích sử dụng khác nhau nên hàm lượng SiO2 trong cát nứt nẻ không phải là yếu tố chính. Vậy làm thế nào để chọn được cát nứt nẻ tốt? Dưới đây là 6 mẹo cần lưu ý.
Làm thế nào để chọn đúng loại cát nứt nẻ
1. Tính hình cầu và độ tròn
Độ cầu là mức độ mà vật liệu chống nứt (cát nứt) gần với hình cầu. Độ tròn là "độ tròn" của các hạt cát nứt. Hạt cát nứt càng có nhiều cạnh và góc thì độ tròn càng kém; ngược lại, các cạnh và góc càng mịn thì độ tròn càng tốt. Các hạt tròn có kích thước tương tự có thể đảm bảo tính nhất quán của độ thấm, do đó cung cấp độ dẫn nứt lớn hơn.
Độ cầu và độ tròn của cát nứt tự nhiên không được nhỏ hơn hoặc bằng 0.6. Trong thử nghiệm thực tế, sơ đồ độ cầu và độ tròn của vật chống đỡ được sử dụng để kiểm tra độ cầu và độ tròn của vật chống đỡ.
2. Độ hòa tan của axit
Độ hòa tan trong axit là tỷ lệ khối lượng chất chống thấm hòa tan trong dung dịch axit.
Khả năng chống axit là một chỉ số quan trọng của vật liệu chống nứt. Vật liệu chống có khả năng chống axit tốt có thể hoạt động trong các thành tạo axit trong thời gian dài và duy trì độ dẫn điện tốt. Cần lưu ý rằng các tiêu chuẩn về độ hòa tan axit đối với vật liệu chống cát nứt và vật liệu chống ceramsite là như nhau.
3. Độ đục
Độ đục của chất chống thấm là độ đục của chất lỏng sau khi thêm một khối lượng chất chống thấm nhất định vào một thể tích nước cất nhất định,
lắc đều và để trong một khoảng thời gian nhất định. Đơn vị là FTU.
Độ đục mô tả độ nhẵn của bề mặt vật liệu chống đỡ. Theo tiêu chuẩn, độ đục của cát frac phải nhỏ hơn hoặc bằng 100FTU. Có thể giải quyết bằng cách rửa trong quá trình xử lý.
4. Khả năng chịu nén
Độ bền nghiền là tốc độ nghiền được xác định bằng cách thử áp suất một lượng vật liệu chống đỡ cát frac nhất định ở áp suất định mức. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ nghiền là độ tròn, độ cầu, độ hoàn thiện bề mặt, cấu trúc vi mô, v.v.
Tốc độ nghiền của vật liệu chống đỡ cát frac ảnh hưởng đến độ dẫn của vết nứt. Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) yêu cầu cát frac phải chịu được áp suất 4,000–6,000 psi.
5. Kích thước
Kích thước của vật liệu chống đỡ cát frac liên quan đến độ nhớt của hệ thống chất lỏng và khả năng vận chuyển cát vào vết nứt. Phạm vi kích thước của vật liệu chống đỡ rất quan trọng. Kích thước vật liệu chống đỡ cát frac thông thường thường nằm trong khoảng 20 – 140 lưới (106μm – 850μm), chẳng hạn như 20 – 40 lưới (420μm – 840μm), 40 – 70 lưới (212μm – 420μm) hoặc 70 -140 lưới (106μm – 212μm).
Các thông số kỹ thuật khác nhau được lựa chọn theo độ sâu của giếng. 1 lưới là số lượng khe hở trên lưới trên một inch vuông. Số lưới càng cao thì kích thước hạt có thể đi qua lưới càng nhỏ.
6. Mật độ vật liệu chống đỡ
Mật độ của vật liệu chống đỡ cát frac là khối lượng vật liệu chống đỡ trên một đơn vị thể tích (g/cm³), mô tả mật độ tổng thể của sự tích tụ vật liệu chống đỡ. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến mật độ là độ tròn, độ cầu, độ hoàn thiện bề mặt, v.v. Mật độ thấp của cát frac dầu mỏ giúp dễ bơm vào giếng; mật độ cao khiến khó lơ lửng trong chất lỏng nứt vỡ và lấp đầy các vết nứt.