Упрочнение кварцевого песка Юнифрак® осмолением

Мы уже рассказывали, что представители Юнифрак Трейд, входящей в группу компаний Рус Минералз, генеральный директор Кузнецов Евгений и руководитель службы качества и разработки новых продуктов Воронцов Владислав приняли участие в научно-техническом форуме, посвящённый технологиям гидравлического разрыва пласта (ГРП), организованный АО «Геологика».

Один из разделов доклада наших коллег был посвящён результатам разработки нового продукта Юнифрак Трейд – осмоленным (упрочненным) кварцевым пескам. Разработка RCS подтверждает нашу миссию «мультиминеральных решений»: мы предлагаем технологическую альтернативу керамическому пропанту с упрочнением до ×10 в диапазоне 6–10k psi и высокой долговременной проводимостью. Данная работа является частью нашей стратегии в R&D: эффективные и устойчивые партнёрства, где решение подбирается под условия пласта и цели заказчика.

Как известно, на рынке есть два вида осмоленных продуктов: так называемые pre-cured – продукты с отвержденной смолой, для повышения прочности и curable – продукты со смолой, отверждаемой в пластовых условиях (температуре и давлении) для контроля обратного выноса пропанта после ГРП.

Для разработки упроченного осмоленного песка Юнифрак в качестве субстрата была выбрана фракция 20/40 (Фото 1). Выполнены покрытия в 2 лабораториях: Юнифрак Трейд (Фото 2) и альтернативной (Фото 3).

Хочется отметить, что были использованы разные типы смол, разная методика нанесения, различная подготовка исходного продукта, но субстрат был одинаковый и из одной партии, что позволяет нам сравнить качество полученного покрытия и его эксплуатационные характеристики.

Хочется отметить, что по результатам испытаний базовых физико-химических свойств, и наиболее важного – сопротивления раздавливанию, оба покрытия показали значительный эффект: упрочнение в рабочем диапазоне давлений для данных продуктов – от 6 до 10 тысяч psi – составило в среднем в 10 раз (от 6 при 10000 psi до 24 раз при 6000 psi), получены продукты с раздавливанием не более 10% при давлении 10000 psi (потенциально до 12-13к по шкале стандарта API RP 19C). После этого были проведены испытания долговременной проводимости и проницаемости полученных проб и получены следующие результаты, представленные на графике.

В диапазоне рабочих давлений от 4 до 10 тысяч psi, проводимость образца, покрытого силами Юнифрак Трейд в среднем в 4 раза превышает проводимость образца с альтернативным покрытием. При этом согласно результатам испытаний на сопротивление раздавливанию, которые были схожими, и измеренной ширине пачки этих проб (на втором графике видно, что ширина обеих пачек на всех давлениях примерно одинаковая), можно сделать вывод что на проводимость осмоленного песка в большей степени влияет не его сопротивление раздавливанию, а качество нанесенного покрытия, силе его адгезии к субстрату, которая зависит как от правильно подобранной смолы, режимов ее нанесения, так и от подготовки самого субстрата. После завершения теста, ячейки для измерения проводимости были разобраны и полученный материал прошел визуальную оценку. Следует отметить, что испытание выполнялось в полном соответствии требований методики ISO 13503-5:2006, в которой сказано, что осмоленные пески должны быть испытаны при 121С.

Одной из целей данной работы безусловно является возможность дать рынку полноценную альтернативу керамического пропанта. Проводится сравнительная работа с действующими требованиями компаний к качеству пропантов и результатами рабочих образцов различных пропантов, представленных на рынке. Ниже представлен график сравнительных испытаний базовых долговременных проводимостей различных образцов. Видно, что долговременная проводимость кварцевых песков Юнифрак 16/30 до 30-50% выше в рабочем диапазоне давлений до 6000 psi образцов данной фракции от альтернативных производителей. Аналогично хочется отметить отличные результаты по проводимости осмоленного упрочненного песка Юнифрак RCS фракции 20/40: проводимость сопоставима, а на некоторых давлениях – выше одного из образцов магнезиально-кварцевого пропанта, при этом он представлен более крупной фракцией 16/30.