Кварцевый песок в ГРП: где разумный предел замещения

С 27 по 29 октября 2025 г. в Технопарке новосибирского Академгородка прошёл научно-технический форум, посвящённый технологиям гидравлического разрыва пласта (ГРП), организованный АО «Геологика».

Группу компаний «Рус Минералз» на форуме представила компания «Юнифрак Трейд»: генеральный директор Евгений Кузнецов и руководитель службы качества и разработки новых продуктов Владислав Воронцов, они приняли участие в секции «Материалы ГРП и методы лабораторных исследований» с докладом на тему «Ключевые особенности производства и испытаний материалов ГРП на основе кварцевого песка».

Один из разделов доклада посвящён поиску оптимального соотношения в замещении керамического пропанта кварцевым песком. Это пример наших комплексных отраслевых решений: мы не просто ставим песок вместо керамики, а обосновываем рабочие доли замещения и диапазоны давлений (≈4–6k psi) на базе лабораторных данных, чтобы сохранить проводимость трещины. Так мы опережаем потребности рынка и помогаем партнёрам выбирать экономически и технологически оптимальный дизайн ГРП.

Очевидно, что возможность замещения расклинивающего агента на песок и процент этого замещения должны быть обоснованы в первую очередь пластовыми условиями, где он будет применяться, и в различных добывающих компаниях, этот успешный опыт подтверждается до 20-30% замещения пропанта на песок.

Юнифрак Трейд также были заинтересованы в лабораторном подтверждении этого факта и провели следующий эксперимент. Объектом исследования являлись кварцевый песок Юнифрак и керамический магнезиально-кварцевый пропант известного производителя, представленного на российском рынке ГРП. Испытания проводились согласно стандартной методике на сопротивление раздавливанию по ГОСТ 54571-2023, в различных соотношениях пропант/песок в ячейке для раздавливания, с дальнейшим разделением разрушенной смеси и определением остатка целых, неразрушенных частиц на магнитном сепараторе. Материал засыпается на ленту, которая приводится в движение магнитным валом с величиной индукции от 1,5 до 2 Тл. Магнитный материал, проходя по ленте под действием магнитного поля остается на ней до момента выхода из магнитного поля и уходит в соответствующий патрубок, а немагнитные включения, двигаясь по естественной траектории, выходят через другой патрубок. Ввиду того, что в магнезиально-кварцевом пропанта содержание оксида железа может варьироваться от 2 до 9%, а в кварцевом песке – от 0,01 до 0,15%, материалы кардинально отличаются по ферромагнитным свойствам и могут быть успешно разделены на сепараторе. Говоря простым языком, керамический пропант – магнитный материал, кварцевый песок – нет.

Были проведены испытания в 2 соотношениях песок/пропант: в первом случае была испытана смесь 50/50%, в разном диапазоне рабочих давлений: от 2 до 10 тысяч psi. По нашим предположениям, 20% увеличение разрушения песка относительно первоначальной его концентрации в смеси с пропантом, должно являться максимальным для обеспечения возможности его замещения для пропант, без критического ущерба для проводимости трещины ГРП. Для соотношения 50/50% керамика/кварц установили, что максимальным рабочим давлением будет 4000 psi.

Аналогичное испытание было проведено для смеси 75/25% керамический пропант/кварцевый песок, по результатам испытаний на сопротивление раздавливанию и дальнейшей магнитной сепарации установлено, что аналогичный критерий раздавливания немагнитной фракции не более 20% от первоначального выполняется при давлении до 6000 psi для различных фракций. Эти испытания хоть и не имеют прямого отношения к пластовым условиям и непосредственно дизайну ГРП, но могут являться предварительным лабораторным тестом для различных марок керамических пропантов и кварцевых песков. Различные добывающие компании проводили ОПР в период с 2020 по 2025 (Лукойл, Газпромнефть) подтверждают успешность замещения в этом соотношении при типичном давлении 6000 psi для месторождений Западной Сибири.