Распределение зерен разного размера

Если распределение зерен разного размера таково, что преобладают зерна мелкой размерности, проницаемость и, следовательно, проводимость расклини­вающего агента уменьшится. Это происходи из-за того, что более мелкие зерна располагаются в порах между крупными зернами, закупоривая их. Известно, что наибольшая пористость и проницаемость получается тогда, когда все зерна одно­го размера. Полной однородности достичь невозможно, поэтому разброс размеров зерен удерживается в узких пределах. Цель - получить наивысшую проницае­мость расклинивающего агента.

Уменьшение разброса размеров зерен увеличивает проницаемость. Исполь­зование в качестве расклинивающего агента песков естественного происхождения приводит к большим убыткам. Искусственные расклинивающие агенты, такие, как расклинивающие агенты средней прочности, могут производиться с узким разбросом размерности зерен. Обычно расклинивающие агенты размерностью зе­рен 20/40 меш в действительности имеет размерность зерен около 20/30 меш. Как было сказано выше, меньший разброс размеров зерен обуславливает большую стоимость керамических расклинивающих агентов.

Плотность расклинивающего агента

Повышение плотности расклинивающего агента не является свойством, влияющим на проницаемость. Скорее, это последствие необходимости применять более прочные керамические материалы. Плотность расклинивающего агента имеет небольшое влияние на доставку к месту внедрения и его внедрение. Рас­клинивающий агент высокой плотности сложнее поддерживать во взвешенном состоянии в жидкости для гидроразрыва пласта и перемещать по трещине. Помещение расклинивающего агента в трещину может производиться двумя пу­тями:

• с использованием жидкостей высокой вязкости, которые переносят раскли­нивающий агент в глубину трещины с минимальным осаждением или

• с использованием жидкостей малой вязкости, но при более высокой скорости потока.

Очевидно, что при использовании расклинивающего агента большей плотно­сти для образования трещины одного размера требуется большая масса материа­ла. Это увеличивает стоимость, так как расклинивающие агенты поставляются на вес.

Классы расклинивающих агентов

Существует четыре класса расклинивающих агентов:

• обычный песок,

• песок, покрытый смолой (как не вулканизированной, так и вулканизирован­ной),

• расклинивающие агенты средней прочности,

• высокопрочные расклинивающие агенты. Каждый из этих классов будет рассмотрен далее.

Обычный песок

Песок в качестве расклинивающего агента используется наиболее часто. Он самый дешевый, всегда доступен, и обеспечивает достаточную проводимость трещины при напряжении закрытия давлением менее 420 кг/см².

В зависимости от совокупного сочетания физических свойств пески делятся на четыре следующие группы:

• Северный белый песок,

• Техасский бурый песок,

• Колорадский кварцевый песок,

• Аризонский кварцевый песок.

Основываясь на стандартах Американского нефтяного института (АНИ), пе­сок любого происхождения может быть определен и отнесен к указанным выше категориям.

Удельный вес песка приблизительно равен 2.65г/см³

Песок, покрытый смолой

Песок, покрытый смолой, более дорогой, чем обычный песок, но может вы- держать давление до 560 кг/см².

Песок, покрытый смолой, имеет удельный вес 2.55г/см³.

Песок, покрытый смолой, может быть вулканизирован как в процессе про­изводства, что повышает рабочие характеристики расклинивающего агента при высоком напряжении, так и во время остановки нагнетания в скважину для пре­дотвращения вымывания расклинивающего агента. Смола в жидкости для гидро­разрыва пласта химически реагирует с молекулярно связывающими добавкам (Цирконием) и окисляющими разрушителями геля. Реакция с молекулярно связывающими агентами делает эти агенты менее эффективными.

Как правило, предварительная вулканизация песков приводит к 10%-ой потере молекулярно связывающего агента, в то время как применение песков, вул­канизированных в процессе закачки, приводит к 25%-ой потере. Реакция с деэмульгаторами делает их менее работоспособными и из-за этого гель не разрушается так, как ожидается. Положение можно исправить, добавив допол­нительное количество деэмульгатора.

Взаимодействие между песком, покрытым не вулканизированной смолой и молекулярно связанными (сгущенными) жидкостями может, кроме того, умень­шить устойчивость расклинивающего агента к вымыванию. Уменьшение прочно­сти песка, покрытого смолой, особенно сильно при его попадании в щелочные молекулярно связанные боратом жидкости (рН > 10,5). Это происходит из-за того, что примененная для увеличения значения рН щелочь растворяет оболочку смолы с поверхности песка.

Производители песка, покрытого смолой, работают над созданием материа­лов, которые вступают в реакцию с жидкостями для гидроразрыва в меньшей сте­пени. Последние достижения в разработке расклинивающих агентов, такие как PropNET*, позволяют применять альтернативные методы регулирования вымы­вания расклинивающих агентов.