Turinys
- Naftos ir dujų šuliniams atsparus smulkinimui smėlis
- Kaip naudojamas „Frac Sand“?
- „Frac Sand“ kaip „proppant“
- Kokio tipo smėlis?
- „Frac“ smėlio perdirbimo įmonės
- Kur gaminamas ir naudojamas „Frac Sand“?
- „Frac“ smėlio šaltiniai ir kainos
- Sukepinti boksito skiedikliai
Frac smėlis: Iš arti matomas lūžis smėlis (dešinėje) ir tipiškas panašaus grūdo smėlis (kairėje). Atkreipkite dėmesį, kaip skaldos smėlis yra vienodesnio grūdo dydžio, gražiai suapvalintos grūdelių formos ir vienodos sudėties. Tai taip pat labai kieta medžiaga, galinti atsispirti iki kelių tonų kvadratiniame colyje suspaudimo jėgoms. Javai šiame paveikslėlyje yra maždaug 0,50 milimetro dydžio.
„Frac“ smėlio gamyba: Ši diagrama iliustruoja įspūdingą fraracinio smėlio gamybos padidėjimą JAV. Jungtinių Valstijų geologijos tarnybos mineralų metraščių, 2005–2015 m., Duomenys.
Naftos ir dujų šuliniams atsparus smulkinimui smėlis
„Frac smėlis“ yra labai grynas kvarcinis smėlis su labai patvariais ir labai apvaliais grūdais. Tai yra atsparus trupiniams, pagaminta naudoti naftos pramonėje. Jis naudojamas hidraulinio ardymo procese (žinomas kaip „skaldymas“) naftos skysčiams, tokiems kaip nafta, gamtinės dujos ir gamtinių dujų skysčiai, gaminti iš uolienų, kuriems trūksta pakankamai porų, kad šie skysčiai galėtų tekėti į šulinį. Didžioji dalis smėlio yra natūrali medžiaga, pagaminta iš labai gryno smiltainio. Alternatyvus produktas yra keraminiai karoliukai, pagaminti iš sukepinto boksito, arba maži metaliniai karoliukai, pagaminti iš aliuminio.
Praeinant kelerius metus lūžusio smėlio poreikis smarkiai išaugo, nes hidraulinio ardymo proceso metu stimuliuojami tūkstančiai naftos ir gamtinių dujų gręžinių. (Žr. Gamybos schemą.) Hidrauliniam ardymui viename šulinyje gali prireikti kelių tūkstančių tonų smėlio. Šis specializuotų gręžinių antplūdis per labai trumpą laiką sukūrė milijardo dolerių vertės smėlio pramonę. Nuo 2005 m. Iki 2015 m. Smarkiai padidėjo naftos ir dujų pramonėje sunaudoto frakcinio smėlio kiekis.
„Frac sand video“: „JAV silicio“ vaizdo įrašas parodo aukštos kokybės smėlio savybes.
Kaip naudojamas „Frac Sand“?
Kai kuriuose požeminėse uolienose, tokiose kaip organinis skalūnas, yra didelis kiekis naftos, gamtinių dujų ar gamtinių dujų skysčių, kurie laisvai nepatektų į šulinį. Jie nepateks į šulinį, nes uolienai trūksta pralaidumo (susipynusių porų tarpai) arba uolienų tarpai akmenyje yra tokie maži, kad šie skysčiai negali pro juos tekėti.
Hidraulinis ardymo procesas išsprendžia šią problemą sukurdamas įtrūkimus uolienoje. Tai atliekama gręžiant šulinį į uolieną, užsandarinant šulinio dalį naftos turinčioje zonoje ir pumpuojant vandenį aukštame slėgyje į tą šulinio dalį. Šis vanduo paprastai yra apdorojamas cheminėmis medžiagomis ir tirštikliais, tokiais kaip guaro derva, kad būtų sukurtas klampus gelis. Šis gelis palengvina vandenų sugebėjimą suspensijoje nešioti smėlio grūdus.
Dideli siurbliai Žemės paviršiuje padidina vandens slėgį sandarioje šulinio dalyje, kol jis yra pakankamai aukštas, kad viršytų aplinkinių uolienų skilimo tašką. Kai pasiekiamas jų lūžio taškas, jie staiga lūžta ir vanduo greitai nubėga į lūžius, juos pripūsdamas ir gilindamas į uolą. Per šį staigų vandens srovę milijardai smėlio grūdų patenka į gilius lūžius. Vienam gręžiniui stimuliuoti gali prireikti kelių tūkstančių tonų skaldos smėlio.
„Frac sand video“: „JAV silicio“ vaizdo įrašas parodo aukštos kokybės smėlio savybes.
Hidraulinis ardymas: Supaprastinta gamtinių dujų gręžinio, kuris buvo sukonstruotas atliekant horizontalų gręžinį, schema, siekiant padidinti prasiskverbimo pro Marcello skalūną ilgį. Hidraulinis ardymas paprastai atliekamas horizontalioje šulinio dalyje, kad būtų skatinamas dujų srautas iš skalūnų. Ši gręžinio konfigūracija naudojama skalūnų žaidimuose JAV.
„Frac Sand“ kaip „proppant“
Kai siurbliai išjungiami, lūžiai ištuštėja, bet visiškai neužsidaro, nes juos atveria milijardai grūdų smėlio. Tai įvyksta tik tuo atveju, jei į uolieną pateko pakankamai smėlio grūdelių, kad atsispirtų uždarymo įtrūkimų jėgai.
Nauji uolienos lūžiai, kuriuos atveria patvarūs smėlio grūdeliai, sudaro porų erdvę, leidžiančią naftos skysčiams tekėti iš uolienos ir į šulinį. „Frac“ smėlis yra žinomas kaip „atsikišimas“, nes jis atremia lūžius.
Kitos medžiagos, naudojamos kaip atrama, yra keraminės granulės, aliuminio granulės ir sukepintas boksitas. „Frac“ smėlis paprastai teikia aukščiausią našumo lygį, todėl šiuo metu jis dažniausiai naudojamas naftos pramonėje.
Jordan Sandstone žemėlapis: Daugelis uolienų vienetų, kurie šiuo metu iškasami dėl smėlio, yra vandeningieji sluoksniai. Dėl to požeminio vandens tyrimų publikacijos, tokios kaip JAV geologijos tarnybos požeminio vandens atlasų serija, yra vertingi žvalgymo dokumentai smiltainio uolienų vienetų buvimui, storiui ir struktūrai nustatyti.Šis žemėlapis yra iš JAV Aowa, Mičigano, Minesotos ir Viskonsino požeminio vandens atlaso. Tai parodo Jordanijos smiltainio Minesotoje ir Ajovoje geografinį mastą ir storį. Panašūs šios serijos žemėlapiai buvo paskelbti ir kitiems smiltainio uolienų vienetams bei kitoms geografinėms teritorijoms.
Kokio tipo smėlis?
Naftos pramonės gamintojai turi atitikti labai griežtas specifikacijas. Aukštos kokybės smiltis su smėliu yra:
- labai grynas silicio smėlis
- grūdo dydis puikiai atitiko darbo reikalavimus
- sferinė forma, leidžianti jį nešioti hidrauliniame ardymo skystyje su minimaliu turbulencija
- patvarumas, atsparus uždarymo lūžių gniuždymo jėgoms
„Frac“ smėlis gaminamas įvairių dydžių - nuo 0,1 mm iki daugiau nei 2 mm, atsižvelgiant į kliento specifikacijas. Didžioji sunaudoto lūžio smėlio dalis yra nuo 0,4 iki 0,8 milimetrų.
Tokie uolienų vienetai kaip Šv. Petro smiltainis, Jordanijos smiltainis, „Oil Creek Sandstone“ ir „Hickory Sandstone“ buvo potencialūs skaldos smėlio medžiagos šaltiniai. Šie uolienų vienetai yra sudaryti iš kvarco grūdelių, kurie buvo išgyvenami per daugelį oro sąlygų ir erozijos ciklų. Per ilgą istoriją pašalinti beveik visi mineraliniai grūdai, išskyrus kvarcą, ir gauti labai apvalios formos grūdai. Štai kodėl mažai tikėtina, kad iš upių iškastas, iš terasų iškastas ar iš paplūdimių išvežtas smėlis duos gerą produktą.
Kur šie uolienų vienetai gaminami, jie paprastai būna minkšti, silpnai cementuojami ir kartais silpnai atšalę. Tai leidžia juos iškasti ir susmulkinti, kuo mažiau pakenkiant kvarco grūdams. Aukšto grynumo smėlis iš tokių rajonų, kaip Apalačiai, dažnai netinka smėlingam smėliui, nes jis buvo veikiamas tektoninių jėgų, kurios deformavo uolieną ir susilpnino smėlio grūdelius.
„Frac“ smėlio kasykla Viskonsine: Frac smėlio kasybos Viskonsine operacija iš oro. „Frac“ smėlis yra labai specializuotas produktas, kurį galima gaminti tik iš nedidelio skaičiaus smėlio sankaupų.
„Frac“ smėlio perdirbimo įmonė: Frac smėlio perdirbimo įmonės Viskonsine vaizdas iš oro.
„Frac“ smėlio perdirbimo įmonės
„Frac“ smėlis nenaudojamas tiesiai nuo žemės paviršiaus. Norint optimizuoti jo veikimą, jį reikia apdoroti. Po kasybos jis išvežamas į perdirbimo įmonę. Ten jis nuplaunamas, kad būtų pašalintos smulkios dalelės.
Po plovimo smėlis sukraunamas į krūvas, kad plovimo vanduo galėtų nutekėti. Ši operacija atliekama lauke ir tik tam tikrais metų laikais, kai temperatūra yra žemesnė. Po to, kai smėlis nusausinamas, jis dedamas į oro džiovintuvą, kad būtų pašalinta visa drėgmė. Tada sausi grūdai yra sijojami, norint gauti konkretaus dydžio frakcijas skirtingiems klientams.
Smulkinimui netinkamas smėlis yra atskirtas ir parduodamas kitoms reikmėms. Kai kurie skaldos smėliai gali būti padengti derva, kad pagerintų jų naikinimo procesą. Ši medžiaga bus parduodama kaip aukščiausios kokybės produktas. Po perdirbimo didžioji dalis smėlio yra pakraunama tiesiai į traukinių mašinas, kad būtų galima pristatyti geležinkeliu.
Kai kurios perdirbimo įmonės yra įsikūrusios kasyklos vietoje. Tačiau perdirbimo gamyklų statyba yra labai brangi ir kartais jas dalija kelios kasyklos. Jos yra keliose kasyklose, o smėlis tiekiamas sunkvežimiu, traukiniu ar konvejeriu.
Kur gaminamas ir naudojamas „Frac Sand“?
Prieš keletą metų Viskonsino ir Teksaso gamintojai tiekė didžiąją dalį naftos ir dujų pramonei naudojamo smėlio smėlio. Tačiau didžiulis paklausos padidėjimas, kurį sukėlė gamtinių dujų ir skalūnų alyvos bumas, paskatino daugelį kompanijų tiekti šį produktą. Daugelis šių kompanijų yra centrinėje JAV dalyje, kur Šv. Petro smiltainis ir panašūs uolienų vienetai yra arti paviršiaus ir lengvai iškasami. Šiose vietose taip pat ten, kur tektoninės jėgos nepadarė sunkaus uolienų sulankstymo ir susilpnino smėlio grūdus. Didžiausia teritorija yra vidurio vakarų valstijose (Ilinojus, Indijana, Ajova, Kanzasas, Kentukis, Minesota, Mičiganas, Misūris, Nebraska ir Viskonsinas).
Daugelis aukšto grynumo silicio dioksido smėlių JAV buvo žinomi dešimtmečius. Jie buvo naudojami stiklo ir metalurgijos reikmėms. Dabartinė frako smėlio paieška nėra susijusi su „naujų smėlio šaltinių atradimu“, o vietoj to, kad būtų galima nustatyti, kurie šaltiniai gamina aukščiausios kokybės medžiagas.
Frac smėlis naudojamas gamtinėms dujoms, gamtinių dujų skysčiams ir aliejui gaminti iš skalūnų ir kitų sandarių uolienų, kai reikalingas hidraulinis ardymas. Tai apima: Marcellus skalūną, Utica skalūną, Bakken formaciją, Haynesville skalūną, Fayetteville skalūną, Eagle Ford skalūną, Barnett skalūną ir daugybę kitų skalūnų pjesių visoje JAV.
Šv. Petro smiltainis: Šv. Petro smiltainio nuotrauka, užfiksuota Joachimo Dolomito, padaryta netoli Ramiojo vandenyno, Misūrio valstijoje. Kbh3rd atvaizdas viešai.
„Frac“ smėlio šaltiniai ir kainos
Pastaruoju metu keletas skalūnų gruntų, plėtojamų daugelyje JAV ir Kanados, Šiaurės Amerikoje smarkiai išaugo. Jungtinių Valstijų geologijos tarnyba nurodo šios produkcijos šaltinį:
Ordovicijos Šv. Petro smiltainis Vidurio Vakaruose yra pagrindinis silicio dioksido smėlio šaltinis daugeliui galutinių panaudojimo atvejų ir yra pagrindinis skaldos smėlio šaltinis. Kasamas penkiose valstijose, nuo Šv. Petro smiltainio susidaręs smėlingasis smėlis yra pakankamai tinkamu atstumu iki daugybės požeminių skalūnų formacijų, gaminančių gamtines dujas.2011 m. 59 proc.
JAV geologijos tarnybos naudingųjų iškasenų metraštyje nurodytos vidutinės fracinio smėlio kainos 2010 m. Buvo nuo 45 USD iki 50 USD už toną. 2011 m. Vidutinė kaina pakilo iki 54,83 USD. Tai yra žymiai didesnė nei vidutinė 35 USD už toną specialaus smėlio, parduodamo ne statybų pramonėje, kaina.
Sukepinti boksito skiedikliai
Miltelių pavidalo boksitą galima lydyti į mažytes granules labai aukštoje temperatūroje. Šios granulės turi labai aukštą atsparumą gniuždymui, todėl jas galima naudoti kaip atramą. Specifinis rutuliukų sunkumas ir jų dydis gali būti suderinti su hidraulinio ardymo skysčio klampumu ir įtrūkimų, kurie, tikimasi, susidarys uolienoje, dydžiu. Gaminami paspirtukai teikia platų grūdų dydžio ir savitojo svorio pasirinkimą, palyginti su natūraliu pasėliu, žinomu kaip frac smėlis. „Frac“ smėlis šiuo metu naudojamas vietoj pagamintų raketų, nes tai turi išlaidų ir transportavimo pranašumų.