נפט וגז

מה זה Frac Sand?



חול מיוחד זה הוא אחד המפתחות לייצור נפט וגז טבעי מתצורות פצלים צמודים


חול Frac: נוף מקרוב של חול מעיל (מימין) וחול טיפוסי בגודל תבואה דומה (בצד שמאל). שימו לב כיצד לחול המשובץ יש גודל תבואה אחיד יותר, צורות תבואה מעוגלות יפה, וקומפוזיציה אחידה. זהו גם חומר קשה מאוד שיכול לעמוד בפני כוחות דחיסה של עד כמה טונות לאינץ 'מרובע. הגרגרים בתמונה זו הם בערך 0.50 מילימטר. תמונה

ייצור חול Frac: תרשים זה ממחיש את העלייה המרהיבה בייצור חול של חול בארצות הברית. נתונים מספרי השנה של מינרלים לסקר הגיאולוגי של ארצות הברית, 2005-2015.

חול עמיד בפני ריסוק לפינות נפט וגז

"חול Frac" הוא חול קוורץ בעל טוהר גבוה עם דגנים עמידים מאוד ועגולים מאוד. זהו חומר עמיד בפני ריסוק המיוצר לשימוש על ידי תעשיית הנפט. הוא משמש בתהליך השבר ההידראולי (המכונה "שבריר") לייצור נוזלי נפט, כמו נפט, גז טבעי ונוזלי גז טבעי מיחידות סלעים אשר חסרים מקום נקבובתי מספיק כדי שנוזלים אלה יזרמו לבאר. מרבית החול המשובץ הוא חומר טבעי העשוי מאבן חול בעלת טוהר גבוה. מוצר חלופי הוא חרוזי קרמיקה העשויים מבוקסיט מסונן או חרוזי מתכת קטנים העשויים מאלומיניום.

הביקוש לחול פרצי התפוצץ בשנים האחרונות כאשר אלפי בארות נפט וגז טבעי מתמרצות באמצעות תהליך השבר ההידראולי. (ראה תרשים הייצור.) עבודת שבירה הידראולית על באר אחת יכולה לדרוש כמה אלפי טונות של חול. גל זה של קידוחים מיוחדים יצר ענף חול של מיליארד דולרים בפרק זמן קצר מאוד. בין 2005 ל -2015 גדל באופן דרמטי כמות החול של פרץ המשמשת את תעשיית הנפט והגז.

וידיאו של חול חול: סרטון מאת סיליקה האמריקנית המדגים את המאפיינים של חול פריקי איכותי.

איך משתמשים בחול Frac?

כמה יחידות סלע מתחת לפני השטח כמו פצלי אורגני מכילות כמויות גדולות של נפט, גז טבעי או נוזלי גז טבעי שלא יזרמו בחופשיות לבאר. הם לא יזרמו לבאר משום שביחידת הסלע אין חדירות (חללי נקבוביות מחוברים זה לזה) או שחללי הנקבוביות בסלע הם כה קטנים עד שנוזלים אלה אינם יכולים לזרום דרכם.

תהליך השבר ההידראולי פותר בעיה זו על ידי יצירת שברים בסלע. הדבר נעשה על ידי קידוח באר לתוך הסלע, איטום חלק הבאר באזור הנושא נפט, ושאיבת מים בלחץ גבוה לאותו חלק של הבאר. מים אלו מטופלים בדרך כלל בכימיקלים ובעיבודים כמו מסטיק גואר ליצירת ג'ל צמיגי. ג'ל זה מקלה על יכולת המים לשאת גרגרי חול מהשבר במתלה.

משאבות גדולות על פני כדור הארץ מעלות את לחץ המים בחלק האטום של הבאר עד שהוא מספיק גבוה בכדי לחרוג מנקודת השבירה של הסלעים שמסביב. כשמגיעים לנקודת השבירה שלהם, הם שברים לפתע ומים ממהרים במהירות לשברים, מנפחים אותם ומרחיבים אותם עמוק יותר לתוך הסלע. מיליארדי גרגרי חול נישאים עמוק אל תוך השברים בזרימת מים פתאומית זו. ניתן להידרש לכמה אלפי טונות של חול פריקי כדי לעורר באר אחת.

וידיאו של חול חול: סרטון מאת סיליקה האמריקנית המדגים את המאפיינים של חול פריקי איכותי.

שבר הידראולי: תרשים מפושט של באר גז טבעי אשר נבנתה בקידוח אופקי כדי להגדיל את אורך החדירה דרך פצצה מרסלוס. שבר הידראולי נעשה בדרך כלל בחלק האופקי של הבאר כדי לעורר זרימת גז מפצלי. תצורת באר זו משמשת בהצגות פצלים של ארצות הברית.

פראק סנד כ"פרופסור "

כאשר הכיבוי של המשאבות, השברים מתנפלים אך אינם נסגרים לחלוטין - מכיוון שהם פתוחים על ידי מיליארדי גרגירי חול. זה קורה רק אם מספיק גרגירי חול כדי להתנגד לכוח של שברים הסוגרים הועברו לסלע.

השברים החדשים בסלע, שנפתחים על ידי גרגרי החול העמידים, יוצרים רשת של חלל נקבובית המאפשרת לזרום נוזלי נפט מהסלע ולתוך הבאר. חול Frac ידוע בשם "נוזל" מכיוון שהוא מציע את השברים פתוחים.

חומרים אחרים ששימשו ככלי נוזל כוללים חרוזי קרמיקה, חרוזי אלומיניום ובוקסיט מסונן. חול Frac בדרך כלל מספק את רמת הביצועים הגבוהה ביותר, וכיום הוא התומך המשמש את תעשיית הנפט בתדירות הגבוהה ביותר.

מפת ג'ורדן סנדסטון: חלק גדול מיחידות הסלע שנכרות כיום כחול שברתי הן גם אקוויפרים. זה הופך פרסומי מחקרי מי תהום, כמו סדרת אטלס מי תהום של הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית, למסמכי חיפושים חשובים לקביעת נוכחותם, עוביהם ומבנהם של יחידות סלע מאבן חול. מפה זו נמצאת באטלוס מי התהום של ארצות הברית עבור איווה, מישיגן, מינסוטה וויסקונסין. זה מראה את היקף הגיאוגרפי ועוביו של אבן החול הירדנית במינסוטה ואיווה. מפות דומות פורסמו בסדרה זו עבור יחידות סלע מאבן חול ואזורים גיאוגרפיים אחרים.

איזה סוג חול?

תומכי תעשיית הנפט חייבים לעמוד במפרט תובעני מאוד. המאפיינים של חול מעילי איכותי כוללים:

  • חול סיליקה בטוהר גבוה
  • גודל התבואה תואם באופן מושלם לדרישות העבודה
  • צורה כדורית המאפשרת נשיאה בנוזל שבר הידראולי במינימום סערות
  • עמידות בפני כוחות ריסוק של שברים סגורים

חול Frac מיוצר במגוון גדלים החל מגודל של 0.1 מילימטר בקוטר ליותר מ -2 מילימטרים בקוטר, תלוי במפרטי הלקוח. מרבית חול הברק הנצרך הוא בגודל של 0.4 עד 0.8 מילימטרים.

יחידות סלע כמו אבן החול סנט פיטר, אבן החול הירדנית, אבן החול של נפט אבן חול והיקורי היו מקורות פוטנציאליים לחומרי חול. יחידות הסלע הללו מורכבות מדגני קוורץ שעברו מחזורי בליה ושחיקה מרובים. ההיסטוריה הארוכה ההיא הסירה כמעט את כל הדגנים המינרלים שאינם קוורץ, והניבה דגנים עם צורות עגולות מאוד. זו הסיבה שסביר להניח שחול שנגרר מנהרות, שנחפר מטרסות או הוצא מחופים, לא יביא מוצר טוב.

במקומות בהם מיוצרות יחידות הסלע הללו הן בדרך כלל רכות, מלטות בצורה גרועה ולעיתים גם מבוצעות קלות. זה מאפשר לחפור ולמעוך אותם עם מינימום נזק לדגני הקוורץ. חול בעל טוהר גבוה מאזורים כמו האפלאצ'ים לרוב אינו מתאים לחול שברירי מכיוון שהוא נתון בכוחות טקטוניים שעיוותו את הסלע והחלישו את גרגרי החול.

מכרה חול Frac בוויסקונסין: השקפה אווירית של פעולת כריית חול מוויסקונסין. חול Frac הוא מוצר מיוחד במיוחד שניתן לייצר רק ממספר קטן של מרבצי חול. תמונה

מתקן לעיבוד חול Frac: השקפה אווירית, של, a, מתקן לעיבוד של חול, ב, ויסקונסין. תמונה

צמחי עיבוד חול Frac

חול Frac אינו משמש ישר מהאדמה. זה דורש עיבוד כדי לייעל את ביצועיו. לאחר הכרייה הוא מועבר למפעל עיבוד. שם הוא נשטף להסרת חלקיקים עדינים.

לאחר השטיפה, החול נערם בערימות כדי לאפשר למי הכביסה להתנקז. פעולה זו נעשית בחוץ ומוגבלת לתקופות השנה בהן הטמפרטורות הן מעל הקפוא. לאחר ניקוז החול הוא מונח במייבש אוויר כדי להסיר את כל הלחות. לאחר מכן מוקרנים את הדגנים היבשים כדי להשיג שברים בגודל ספציפי עבור לקוחות שונים.

חול שאינו מתאים לפרוק מופרד ונמכר לשימושים אחרים. ייתכן שחלק מפרצי חול יהיה מצופה שרף כדי לשפר את ביצועיו בפעולת הניתוק. חומר זה יימכר כמוצר פרימיום. לאחר עיבוד רוב החול נטען ישירות לקרונות רכבת למשלוח הרכבות.

כמה מפעלי עיבוד נמצאים באתר המכרה. עם זאת, מתקני עיבוד יקרים מאוד לבנייה ולעיתים משותפים להם מכרות רבים. אלה ממוקמים באופן מרכזי לכמה מוקשים והחול מועבר על ידי משאית, רכבת או מסוע.

היכן מיוצרת ומשמשת חול Frac?

לפני מספר שנים היצרנים בוויסקונסין ובטקסס סיפקו חלק ניכר מחול הבריקים המשמש את תעשיית הנפט והגז. עם זאת, עלייה משמעותית בביקוש שנגרמה כתוצאה מפריחת הגז הטבעי ושמן הפצלי, הניעו חברות רבות לספק מוצר זה. רבות מחברות אלה נמצאות בחלק המרכזי של ארצות הברית, שם אבן החול הקדוש פיטר ויחידות סלע דומות קרובות לפני השטח ונחפרות בקלות. אזורים אלה הם גם המקום בו כוחות טקטוניים לא גרמו לקיפול קשה של יחידות הסלע והחלישו את גרגרי החול. האזור העיקרי נמצא במדינות מערב המערב (אילינוי, אינדיאנה, איווה, קנזס, קנטאקי, מינסוטה, מישיגן, מיזורי, נברסקה וויסקונסין).

מרבית חולות הסיליקה הטוהרים הגבוהים בארצות הברית ידועים זה עשרות שנים. הם שימשו לייצור זכוכית ולשימוש מתכות. החיפוש הנוכחי אחר חול מעובד אינו עוסק ב"גילוי מקורות חול חדשים ", אלא קובע אילו מקורות מייצרים חומרים מעולים.

חול Frac משמש לייצור גז טבעי, נוזלי גז טבעי, ושמן מפצלים וסלעים הדוקים אחרים בהם נדרש שבר הידראולי. אלה כוללים: פצלי מרסלוס, פצצה יוטיקה, תצורת בקקן, פצלי היינסוויל, פיילת פייטוויל, פיילד נשר, ברנט לייק ושחקני פצלים רבים אחרים ברחבי ארצות הברית.

אבן חול סנט פיטר: תמונה של אבן החול הקדוש פיטר מכוסה על ידי הדולומיט של יואכים שצולמה ליד הפסיפיק, מיזורי. תמונת רשות הרבים מאת Kbh3rd.

מקורות חול ומחירים של פרק

הביקוש לחול פרצי בצפון אמריקה עלה בחדות בשנים האחרונות כתגובה למחזורי פצלים רבים שהתפתחו באזורים רבים של ארצות הברית וקנדה. הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית מדווח על מקור הייצור הזה:

אבן החול האורדוביצ'יסטית סנט פיטר במערב התיכון היא מקור עיקרי לחול סיליקה לשימושים רבים בסופי והוא מקור עיקרי לחול פרצי. מכרות בחמש מדינות, חול שועל מאבן החול סנט פיטר נמצא במרחק תחבורה סביר לתצורות פצלים תת-קרקעיות רבות המייצרות גז טבעי.
בשנת 2011, 59% מחול פרצי נוצרו במערב התיכון.

המחירים הממוצעים המדווחים על חול שברירית בשנת התעשייה האמריקאית למינרלים גיאולוגיים בארה"ב עמדו על 45 $ לטון ל 50 $ לטון בשנת 2010. בשנת 2011 המחיר הממוצע עלה ל 54.83 $. זה גבוה משמעותית מהמחיר הממוצע של 35 דולר לטון עבור חול מיוחד שנמכר מחוץ לענף הבנייה.

מידע על Frac Sand
1 Frac Sand בוויסקונסין: סקר ברוס בראון, ויסקונסין גיאולוגי וטבעי, גיליון עובדות 05, 2012.
2 עובדות ההונאה: מארק זדונצ'יק, מאמר מאת קידוח מינרלים, ינואר 2007.
3 שומרי שבר הידראוליים: מאמר, מפה של מקורות תומכי סיליקה אמריקאיים ווידאו על המאפיינים החשובים של חול פריק, 2011.
4 $ ודולרים - כריית פראק חול בעמק הנהר: רג'י מקלוד, מגזין ביג ריבר, יולי-אוגוסט 2011.
5 חברות נפט נמשכות אל Frac Sand: איזבל אורדונז, מאמר דאו ג'ונס Newswires באתר Rigzone.com, מאי 2012.
6 סנט פיטר סנדסטון: מאמר באתר, המחלקה למשאבי טבע במיזורי, התוכנית לסקר גיאולוגי, ניגשה לאחרונה באוקטובר 2016.
7 סיליקה: סקר גיאולוגי של ארצות הברית, ספרי שנת מינרלים לשנים 2005-2015.
8 אטלס מים קרקעיים של ארצות הברית, סקר גיאולוגי של ארצות הברית, סדרת החקירות ההידרולוגיות של אטלס, שפורסמו 1992 עד 2000.

תומכי בוקסיט חתוכים

ניתן למזג בוקסיט אבקה לחרוזים זעירים בטמפרטורות גבוהות מאוד. לחרוזים אלה יש התנגדות ריסוק גבוהה מאוד, וזה הופך אותם מתאימים לשימוש ככלי נוזל. ניתן להתאים את הכובד הספציפי של החרוזים ואת גודלם לצמיגות הנוזל השבר ההידראולי ולגודל השברים שצפויים להתפתח בסלע. נוזלים מיוצרים מספקים מבחר רחב של גודל התבואה וכוח הכבידה הספציפי בהשוואה לתנין טבעי המכונה חול פריק. כיום משמש חול Frac במקום פרומנטים מיוצרים מכיוון שיש לו יתרון בעלות ותעבורה.