유압파쇄 프로판트

Hydraulic fracturing proppants
유압파쇄
Shale gas drilling rig near Alvarado, Texas
텍사스 알바라도 인근 셰일가스 시추시설
나라별
환경영향
규정
기술
정치

프로판트는 골절 치료 중 또는 이후에 유도 유압 골절을 열어두도록 설계된, 일반적으로 모래, 처리된 모래 또는 인공 세라믹 재료인 고체 물질이다. 프래킹 유체에 첨가되는데, 프래킹 유체는 사용되는 프래킹 유형에 따라 구성이 달라질 수 있으며 젤, 폼 또는 미끄러운 물 기반일 수 있다. 게다가 파격적인 프래킹 액체가 있을 수도 있다. 유체는 점도와 같은 물질적 특성에서 트레이드오프를 일으키는데, 점성 유체는 더 많은 점성 유체가 더 집중된 프로펜트를 운반할 수 있다; 에너지 또는 압력은 프로펜트를 적절히 전도할 특정 유속 펌프 속도(유속 속도)를 유지하도록 요구한다; pH, 다양한 rheological factors. 또한 유체는 유정당 수백만 갤런의 물을 사용하는 셰일가스, 꽉 끼는 가스 등 대량작업에 대한 내구성이 높은 사암정(우물당 20k~80k갤런)의 저용량 유정 자극에 사용될 수 있다.

통념은 종종 서로에 대한 젤, 거품, 미끄러운 물체의 상대적 우위에 대해 주저해왔고, 이것은 차례로 선택과 관련이 있다. 예를 들어, 주버, 쿠스크라, 소여(1988)는 젤을 사용한 액체가 석탄층 메탄가동에 가장 좋은 결과를 얻는 것처럼 보였으나,[1] 2012년을 기점으로 슬릭워터 치료법이 더욱 인기를 끌고 있다.

프로판트 이외의 미끄러운 물 파쇄 유체는 대부분 물이며, 일반적으로 부피 기준 99% 이상이지만 젤 기반 유체는 다른 첨가물을 무시한 채 중합체와 계면활성제가 7볼% 이상 구성되는 것을 볼 수 있다. 다른 일반적인 첨가물로는 염산(낮은 pH는 특정 암석을 에칭할 수 있으며, 예를 들어 석회석을 용해할 수 있다), 마찰 환원기, 구아껌, 바이오시드, 에멀전 차단기, 유화제, 2-부톡시에탄올, 방사성 추적기 동위원소 등이 있다.

프로피던트는 낮은 폐쇄 응력에서 작은 메쉬 프로피던트보다 투과성이 높지만(즉, 찌그러짐), 높은 폐쇄 응력에서 매우 미세한 입자("피인")를 생성하여 작은 메쉬 프로피던트가 특정 임계 응력 후 투과성에서 큰 메쉬 프로피던트를 추월한다.[2]

모래가 일반적인 프로페터임에도 불구하고 처리되지 않은 모래는 상당한 미세 생성을 일으키기 쉽다; 미세 생성은 종종 초기 사료의 wt%로 측정된다. 모멘티브의 상업 뉴스레터는 처리되지 않은 모래 벌금이 경량 세라믹의 경우 8.2%, 제품의 경우 0.5%에 비해 23.9%라고 밝혔다.[3] 충분한 강도를 가지면서도 이상적인 메쉬 크기(즉 투과성)를 유지하는 한 가지 방법은 충분한 강도를 가진 프로판트를 선택하는 것이다. 모래는 수지로 코팅되어 있으며, 수지로 코팅되어 큐레이션 가능한 수지 코팅 모래 또는 미리 경화된 수지 코팅 샌드를 형성할 수 있다. 어떤 상황에서는 다른 재료가 함께 선택될 수 있다. 즉, 대중적인 대안은 세라믹과 소결된 보크사이트를 포함한다.

프로판트 중량 및 강도

강도는 종종 밀도 증가의 비용으로 나타나는데, 이는 다시 파쇄 시 더 높은 유량, 점 또는 압력을 요구하기 때문에 환경적으로나 경제적으로 파쇄 비용이 증가하게 된다.[4] 반대로 경량 프로포넌트는 강도 밀도 추세를 깨거나 가스 투과성을 높일 수 있도록 설계된다. 프로판트 기하학도 중요하다; 특정한 형상이나 형태는 프로판트 입자에 대한 스트레스를 증폭시켜 파쇄에 특히 취약하게 만든다. (급격한 불연속성은 선형 탄성 물질에서 무제한의 스트레스를 고전적으로 허용할 수 있다.)[5]

프로판트 증착 및 시술 후 행동

프로판트 망사 크기는 또한 골절 길이에 영향을 미친다: 골절 폭이 프로판트 직경의 두 배 이하로 감소할 경우 프로판트는 "브리지 아웃"될 수 있다.[2] 프로판트가 골절에 침전되면서 프로판트는 더 이상의 유체 흐름이나 다른 프로판트의 흐름에 저항할 수 있어 골절의 추가 성장을 억제할 수 있다. 또한 폐쇄 응력(외부 유체 압력이 방출되면)으로 인해 벌금형이 발생하지 않더라도 프로포넌트가 재편성되거나 "스퀴즈 아웃"되는 원인이 되어 골절의 유효폭이 작아지고 투과성이 감소할 수 있다. 일부 회사들은 그러한 재구성을 막기 위해 프로판트 입자 사이에 정지 상태에서 약한 결합을 일으키려고 한다. 유체 역학 모델링과 분쇄 유체 및 그 운반된 프로판트 모델링은 업계의 적극적인 연구 대상이다.

프로판트 비용

좋은 선택은 생산률과 유정의 전반적인 궁극적 회복에 긍정적인 영향을 미치지만, 상업적 제안자들은 또한 비용에 의해 제약된다. 공급자에서 현장까지 운송 비용은 제안트 비용의 중요한 구성요소를 형성한다.

기타 파쇄 유체의 구성 요소

프로판트 이외의 미끄러운 물 파쇄 유체는 대부분 물이며, 일반적으로 부피 기준 99% 이상이지만 젤 기반 유체는 다른 첨가물을 무시한 채 중합체와 계면활성제가 7볼% 이상 구성되는 것을 볼 수 있다.[6] 다른 일반적인 첨가물로는 염산(낮은 pH는 특정 암석을 에칭할 수 있다, 예를 들어 석회석을 용해한다), 마찰 환원기, 구아껌,[7] 바이오시드, 에멀전 차단기, 유화제, 2-부톡시에탄올 등이 있다.

수압파쇄에 의해 생성된 파열의 주입 프로필과 위치를 결정하기 위해 방사성 추적기 동위원소가 수압파쇄액에 포함되는 경우도 있다.[8] 특허는 같은 우물에서 여러 개의 트레이서가 일반적으로 어떻게 사용되는지를 상세히 기술하고 있다. 유정은 다른 단계에서 유압적으로 파열된다.[9] 각 단계마다 서로 다른 반 리브를 가진 트레이서가 사용된다.[9][10] 이들의 반감기는 40.2시간(란타넘-140)에서 5.27년(코발트-60)까지 다양하다.[11] 방사성핵종의 주입당 양은 미국 원자력규제위원회(NRC) 지침에 수록되어 있다.[12] 또한 NRC 지침에는 현장 홍수 또는 단일 및 복수 웰에서 사용되는 강화된 석유 및 가스 회수 연구용 추적기로 사용되는 고형, 액체 및 기체 형태의 광범위한 방사성 물질이 수록되어 있다.[12]

미국에서는 미국 환경보호국이 휘발성 유기화합물과 발암성 BTEX의 높은 비율을 가지고 있다고 지적한 디젤 기반의 적층파쇄유체를 제외하고, 2005년 미국 청정수법(American Clean Water Act)에 따라 수압파쇄유체의 사용이 규제에서 명시적으로 제외되었다.그 이후 특수 이해 관계 로비의 산물이라는 논란을 불러 일으킨 적극적 [citation needed]움직임

참고 항목

참조

  1. ^ Mader, Detlef (1989). Hydraulic proppant fracturing and gravel packing. Amsterdam: Elsevier. ISBN 0-444-87352-X.
  2. ^ a b "Physical Properties of Proppants". CarboCeramics Topical Reference. CarboCeramics. Archived from the original on 18 January 2013. Retrieved 24 January 2012.
  3. ^ "Critical Proppant Selection Factors". Fracline. Hexion. Archived from the original on 11 October 2012. Retrieved 25 January 2012.
  4. ^ Rickards, Allan; et al. (May 2006). "High Strength, Ultralightweight Proppant Lends New Dimensions to Hydraulic Fracturing Applications". SPE Production & Operations. 21 (2): 212–221. doi:10.2118/84308-PA.
  5. ^ Guimaraes, M. S.; et al. (2007). "Aggregate production: Fines generation during rock crushing" (PDF). Journal of Mineral Processing. 81 (4): 237–247. doi:10.1016/j.minpro.2006.08.004.
  6. ^ Hodge, Richard. "Crosslinked and Linear Gel Comparison" (PDF). EPA HF Study Technical Workshop. Environmental Protection Agency. Retrieved 8 February 2012.
  7. ^ Ram Narayan (8 August 2012). "From Food to Fracking: Guar Gum and International Regulation". RegBlog. University of Pennsylvania Law School. Retrieved 15 August 2012.
  8. ^ Reis, John C. (1976년). 석유공학의 환경관리. 걸프 전문 출판사.
  9. ^ a b [1] Scott III, George L. (1997년 6월 3일) 미국 특허 번호 5635712: 지하 형성의 유압 파단 모니터링 방법. 미국 특허 출판물.
  10. ^ [2] Scott III, George L. (1995년 8월 15일 ~ ) 미국 특허 번호. US5441110: 유압파단 치료 중 파단 성장을 모니터링하는 시스템 및 방법 미국 특허 출판물.
  11. ^ [3] Gadeken, Larry L, Halliburton Company (08년 11월-1989년) 방사능 웰 로깅 방법.
  12. ^ a b Jack E. Whitten, Steven R. Courtemanche, Andrea R. Jones, Richard E. Penrod, and David B. Fogl (Division of Industrial and Medical Nuclear Safety, Office of Nuclear Material Safety and Safeguards (June 2000). "Consolidated Guidance About Materials Licenses: Program-Specific Guidance About Well Logging, Tracer, and Field Flood Study Licenses (NUREG-1556, Volume 14)". US Nuclear Regulatory Commission. Retrieved 19 April 2012. labeled Frac Sand...Sc-46, Br-82, Ag-110m, Sb-124, Ir-192{{cite web}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)