La fracturation est un moyen important d'augmenter la production de pétrole et de gaz, en particulier pour le développement de puits de pétrole et de gaz à faible perméabilité et ultra-profonds. Les agents de soutènement de fracturation sont les produits de base de la production de fracturation de pétrole et de gaz, les matériaux clés pour soutenir les fractures artificielles dans la transformation des réservoirs de pétrole et de gaz, et la clé pour améliorer le taux de réussite de la fracturation et l'effet de transformation.
Les agents de soutènement sont des particules solides artificielles en céramique de haute résistance ou en sable naturel présentant une certaine taille de particules, une certaine résistance, une certaine sphéricité et une certaine granulométrie. Il existe trois principaux types d'agents de soutènement utilisés dans l'industrie : le sable de quartz naturel, les particules artificielles en céramique et les agents de soutènement enrobés.
Agents de soutènement à base de sable de quartz
Le composant principal du sable de quartz naturel est le SiO2, et il contient également de petites quantités d'Al2O3, Fe2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO et d'autres composants. Le principal composant minéral du sable de quartz est le quartz, qui est généralement supérieur à 80 %, et le sable de quartz de haute qualité peut atteindre plus de 98,5 %.
- Le sable de quartz est dur, résistant à l'usure et chimiquement stable. Il n'est soluble que dans l'acide fluorhydrique et insoluble dans les autres acides.
- Le sable de quartz est riche en ressources, bon marché, de faible densité (environ 2,65 g•cm-3), facile à pomper et présente toujours une bonne conductivité après broyage, ce qui a un certain effet sur l'augmentation de la production des puits de pétrole et de gaz à faible pression de fermeture.
- Le sable de quartz est un agent de soutènement peu coûteux, facile à utiliser et possède une surface relativement lisse après avoir été lavé par l'eau de la rivière.
Ces caractéristiques font que le sable de quartz est largement utilisé comme agent de soutènement pour la fracturation hydraulique. La taille des particules du sable de quartz utilisé comme agent de soutènement du pétrole est généralement comprise entre 0,1 mm et 2 mm, également connu sous le nom d'agent de soutènement de fracturation ou de sable de fracturation.
- Le sable de quartz est cassant et a une faible résistance. Lorsque la pression de fermeture des fissures est élevée, il est facile de le casser, ce qui réduit considérablement la surface de support efficace de la fissure et ne permet pas d'atteindre l'objectif d'augmentation du pétrole et du gaz.
- La rugosité de surface du sable de quartz n'est pas bonne, ce qui n'est pas propice à l'augmentation de la perméabilité de la fissure.
- Le sable de quartz a un coefficient de dilatation thermique élevé. Lorsque le puits est profond et que la température est élevée, il existe un risque de dilatation soudaine.
Ces inconvénients rendent le sable de quartz naturel incapable de répondre aux besoins de la fracturation hydraulique dans le développement de pétrole et de gaz en profondeur et à faible perméabilité.
Agent de soutènement en céramique
Étant donné que la résistance du produit de soutènement à base de sable de quartz n'est pas suffisante pour répondre aux exigences des puits de pétrole et de gaz à haute pression d'étanchéité, les chercheurs ont inventé un produit de soutènement artificiel à base de céramsite.
Les agents de soutènement en céramique sont souvent fabriqués à partir de matières minérales telles que la bauxite comme matière première principale, complétées par divers additifs minéraux et frittées dans une atmosphère sans pression. Selon la différence de densité apparente et de densité apparente après frittage, les agents de soutènement en céramique peuvent être divisés en trois types : faible densité, densité moyenne et densité élevée.
Par rapport au sable de quartz, le matériau de soutènement en céramique présente une sphéricité élevée, une surface lisse, une bonne fluidité, une résistance à la compression élevée et un faible taux d'écrasement. La pratique a montré que l'utilisation de matériaux de soutènement en céramique pour la fracturation des puits de pétrole peut augmenter la production de 30-50% et prolonger la durée de vie des puits de pétrole et de gaz.
Cependant, les agents de soutènement en céramique présentent les inconvénients suivants :
(1) La densité des particules est élevée et la vitesse de sédimentation est rapide, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de conditions de pompage et de performances du fluide de fracturation, et augmente les coûts.
(2) Les ressources en bauxite sont dispersées, le traitement et l’exploitation minière sont limités, les exigences en matières premières sont strictes et l’utilisation des ressources est limitée.
Agent de soutènement enrobé
Le revêtement de soutènement améliore la résistance et la résistance aux acides et aux alcalis du soutènement, également appelé revêtement de soutènement en résine. Il se compose généralement de deux parties, la partie intérieure est composée d'agrégats d'une certaine résistance et la partie extérieure est recouverte de résine comme revêtement.
- Le produit de soutènement enrobé de résine présente les caractéristiques d'une faible densité et d'une résistance à la compression élevée.
- Le produit de soutènement enduit présente une surface lisse, une bonne conductivité de l'eau et est facile à transporter et à transporter.
- En plus d'être utilisé comme agent de soutènement de fracturation, l'agent de soutènement enduit de résine peut également empêcher efficacement le reflux de l'agent de soutènement, le pelage de la surface et le ponçage de la formation pendant le reflux du fluide de fracturation.
- Chaque particule de produit de soutènement enrobé de résine possède une coque de résine uniforme et résistante, et les particules sont également liées entre elles en raison d'un certain effet de polymérisation, ce qui lui confère une bonne stabilité à haute température et une bonne résistance à la corrosion acide.
Les inconvénients des produits de soutènement enrobés de résine sont le coût élevé, la faible stabilité chimique, la liaison facile sous une contrainte de fermeture élevée et une conductivité considérablement réduite.