水圧破砕プロパント

水圧破砕プロパント

水圧破砕プロパントは、通常は砂、処理済み砂、または人工セラミック材料などの固体材料で、破砕処理中または破砕処理後に、誘発された水圧破砕を開いた状態に保つために設計されており、最も一般的には非在来型貯留層で使用されます。
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会社概要

 

同社は、耐摩耗性の新材料、新技術、新製品の開発、推進、応用に力を入れており、ハルビンボイラー、東国、東方電機、無錫華光、四川ボイラーなどと長期にわたる協力関係を築いています。河南省科学技術庁から「河南省科学技術中小企業」と「河南省革新パイロット企業」に認定されています。河南省工業情報化庁から「河南省ボーキサイト高温材料工学技術研究センター」に認定されています。2019年12月、3月に国家工業情報化委員会による工業化と情報化の統合認証に合格しました。2020年に「専門的で特別な革新的」企業に認定されました。2021年に国家ハイテク企業に認定されました。

 

当社を選ぶ理由

 

 

私たちの工場
当社は、新耐摩耗材料、新技術、新製品の開発、推進、応用に力を入れており、ハルビンボイラー、東国、東方電気、無錫華光、四川ボイラーなどと長期にわたる協力関係を確立しています。

 

当社の製品
高密度および高強度のセラムサイトプロパント、低密度および高強度のセラムサイトプロパント、中密度高強度のセラムサイトプロパント、超低密度および高強度のセラムサイトプロパント。

 

生産市場
鄭内石油の破砕用プロパント製品は、中国石油探査開発研究所廊坊支所の破砕酸性化センタープロパント評価実験室、米国のスティムラボ、英国のフラクチャリングテック研究所の基準に完全に準拠しています。

 

当社の証明書
製品の性能は国際的にトップレベルに達し、アメリカ石油協会APIQ1認証に合格しました。河南正内新材料有限公司の実験室は国家実験室認定CNAS認証に合格しました。

 

Ceramsite Sand

セラムサイトサンド

セラムサイト砂は石油とガスの抽出プロセスで重要な役割を果たします。その主な機能は、破砕プロセス中に充填材として岩石の亀裂に入り込み、応力解放による亀裂の閉鎖を防ぎ、高い導電性を維持し、石油とガスの流れをスムーズにして、生産性を向上させることです。

Fracking Proppant

水圧破砕プロパント

フラッキングプロパントサンドは、ボーキサイト含有量の高いものを細かく加工し、いくつかの化学薬品と相変化剤を混ぜて、さまざまなサイズの小さな丸い粒子を生成し、高温で焼結して作られます。この製品は、密閉圧力下での強度が高く、破砕率が低く、球形度が優れているという特徴があります。石油およびガス田の破砕および地層の改質に適した製品です。

Performance Proppants

パフォーマンスプロパント

石油・ガス採掘の過程では、高閉口圧かつ低透水性の鉱床を破砕処理した後、岩盤に流体を注入して地層の破壊強度を超え、坑井周囲の岩層に亀裂を生じさせて高レベルの流動能力を持つチャネルを形成する必要があります。この過程で、石油破砕プロパントは、応力解放による亀裂の閉鎖を防ぎ、高い導電性を維持し、石油・ガスのスムーズな流れを可能にし、生産量を増加させる役割を果たします。

 

水圧破砕プロパントとは何ですか?

 

 

水圧破砕用プロパントは、石油・ガス業界で非在来型貯留層からの炭化水素抽出を容易にするために利用される特殊な材料です。水圧破砕プロセスでは、高圧流体を標的の岩層に注入して亀裂を作り、閉じ込められた石油とガスを生産井に流します。プロパントの主な機能は、これらの亀裂を開いた状態に保ち、井戸の寿命全体にわたって炭化水素が妨げられることなく通過できるようにすることです。

 

水圧破砕プロパントの利点
 

強化された破壊伝導性
水圧破砕用プロパントは、亀裂の導電性を維持し、炭化水素の流れる経路が開いたままになるようにする上で重要な役割を果たします。水圧破砕用プロパントは亀裂を埋めることで、周囲の地層の圧力によって亀裂が閉じたり狭くなったりするのを防ぎます。

 

回収効率の向上
再フラッキング プロセスでフラッキング プロパントを使用すると、石油およびガス井の回収効率を大幅に向上できます。フラッキング プロパントを使用すると、亀裂が閉じるのを防ぐことができ、貯留層から抽出される炭化水素の割合を増やすことができます。

 

井戸寿命の延長
フラッキングプロパントを使用すると、長期間にわたってフラクチャーの導電性を維持できるため、井戸の生産寿命を延ばすことができます。フラッキングプロパントは、フラクチャーが閉じるのを防ぐことで、生産速度を持続させ、頻繁な再フラッキング作業の必要性を減らします。

 

費用対効果
水圧破砕プロパントは、再水圧破砕プロセスにコスト効率の高いソリューションを提供します。砂プロパントは豊富にあり、比較的低コストであるため、多くの井戸にコスト効率の高いオプションを提供します。

 

 

水圧破砕の基本概念

水圧破砕処理では、いわゆる「地層破壊圧力」よりも高い処理圧力で破砕流体が井戸に注入されます。実際、この圧力は岩層内に存在する最小水平応力に相当します。理想的には、この高い流体圧力によって、この最小水平応力に垂直な、垂直方向の 2 翼の破砕が伝播します。

 

作成された亀裂がそれらを収容できるほど十分に広い場合、プロパント粒子 (砂またはその他の固体材料) が運搬流体と混合され、亀裂に注入されます。プロパント材料は亀裂を徐々に満たすため、ポンプが停止しても、プロパントは亀裂が完全に閉じないようにします。

 

処理が成功した結果、支えられた状態で開いた垂直方向の亀裂は、高さが数十フィートから数百フィートになり、両側の坑井から数十フィート、数百フィート、場合によっては数千フィートまで広がることがあります。亀裂は通常、幅がわずか数インチですが、地層の流れの特性が劇的に変化します。個々の貯留層によっては、亀裂のない坑井の初期安定率の 4 ~ 6 倍も坑井の生産性が向上することがあります。

Hydraulic Fracturing Proppant

 

水圧破砕プロパントの仕様

浮力
製造されたプロパントは、砂ベースのプロパントよりも軽く、浮力があります。サイズと重力が精密であるため、井戸で使用される個々のフラッキング流体に適しています。一方、フラッキングサンドは、製造されたプロパントよりも密度が高く、粒子のサイズと形状が多様です。そのため、粒子を破砕層に埋め込むには、粘度の高いフラッキング流体を高圧でポンプで送る必要があります。

 

強さ
人工プロパントは、ほとんどの天然砂よりも強度に優れています。粉末鉱物を高温で焼結するロータリー窯により、耐久性の高いビーズを製造できます。これらのビーズは、破損したり微粒子を生成したりすることなく、重い荷重に耐えることができます。このようなプロパントを使用すると、その堅牢性により、油井の生産性が劇的に向上する可能性があります。

 

価格
砂ベースのプロパントは、コスト面で大きな優位性があります。地表近くにある石英砂は、水圧破砕法で使用される特殊な砂の主な供給源であり、掘削と輸送に関連するコストが低くなります。プロパントの焼結には、入手コストが高い原材料とともに、高度な製造装置とプロセスが使用されます。その結果、セラミック プロパントのコストは、砂ベースの製品のコストを大幅に上回ります。

 

樹脂コーティング砂
砂粒は工業的に樹脂でコーティングされており、砂材料を使用する価格上の利点を維持しながら、耐圧潰性と有効密度を向上させています。樹脂コーティングは、逆流を防止し、力がかかったときに砂粒から分離した微粒子を捕捉するのに役立ちます。RCS は未処理の砂よりも高価ですが、焼結プロセスを使用して製造されたプロパントよりも手頃な価格です。未処理の砂は圧力の少ない浅い井戸に使用され、RCS と人工プロパントは圧力の高い深い井戸に好まれます。

 

 

再フラッキングにおけるプロパントの課題と限界

 

再フラッキングとは、すでに破砕された井戸を刺激して石油とガスの生産量を増やすプロセスであり、石油とガス業界で大きな注目を集めています。再フラッキングの重要な要素の 1 つは、プロパントの使用です。プロパントは、破砕液に添加される小さな粒子で、破砕部を支えて炭化水素がより自由に流れるようにします。プロパントは井戸の生産性を高める上で重要な役割を果たしますが、最適な結果を得るために対処する必要がある特定の課題と制限にも直面しています。

 

運用面から見ると、再フラッキングにおけるプロパントが直面する大きな課題の 1 つは、高圧および高温条件に耐える能力です。再フラッキング プロセスでは、最初のフラッキング操作よりも高い圧力と温度で流体とプロパントを注入するため、プロパントに多大なストレスがかかります。これにより、プロパントが押しつぶされたり変形したりして、開いた亀裂を効果的に支える能力が低下する可能性があります。

 

さらに、適切なプロパント タイプとサイズを選択することが、リフラッキングを成功させる上で重要です。貯留層の形成と井戸の状態が異なれば、井戸の生産性を最大限に高めるためには、特定のプロパント特性が必要になります。ただし、砂、セラミック、樹脂コーティングされたプロパントなど、市場にはさまざまなプロパント オプションが用意されているため、選択プロセスが複雑になることがあります。各プロパント タイプには、コスト、導電性、耐圧潰性など、独自の利点と制限があり、慎重に検討する必要があります。

Fracking Proppant

 

水圧破砕におけるフラッキングプロパントの役割

 

 

岩石が割れると、破砕液が割れ目に浸透し、割れ目にさらに圧力が加わり、割れ目がさらに広がります。ポンプで送られる破砕液の圧力が止まると、上にある岩石層の圧縮力により、岩石の割れ目が再び閉じ始める傾向があります。これを防ぐために、破砕液にプロパントが加えられます。プロパントとは、流体の圧力が除去されたときに割れ目が閉じるのを防ぐ物質です。

 

多くの場合、シリカ砂や樹脂コーティングされた砂の粒子がプロパントとして使用されます。ただし、合成セラミックも非常に人気があり、合成セラミックの方がプロパントとして優れていると考えられています。これは、合成セラミックのサイズと形状が均一であるためであり、より多くの原油や天然ガスを通過させることで多孔性を高めると理論づけられています。その他の種類のプロパントには、さまざまな種類のゲルやフォームが含まれます。

 

使用されるプロパントの種類は、井戸に特有のいくつかの要因に基づいて選択されます。たとえば、プロパントの浸透性は、地層の流体が通過できるようにするため、影響します。プロパントの強度も非常に重要です。特に、亀裂への圧力が高い深度では重要です。一般に、プロパントの粘度と、ポンプ速度または流速を維持するために必要なエネルギーの間にはトレードオフがあります。粘度が高いほど、プロパントの濃度は高くなりますが、エネルギーと圧力の要求が大きくなります。その他の要因としては、プロパントのコストと入手しやすさ、またはその pH レベルが考えられます。

 

水圧破砕プロパントの応用

 

ブロック洞窟採掘
ブロック ケービングは、地下の大量採掘方法であり、鉱石の抽出は主に重力の作用に依存します。標準的な採掘方法を使用して、シャフトと水平の坑道が鉱石本体の下に掘られ、頭上の支持岩の比較的薄い水平層が除去されます。この支持岩が除去されると、鉱石は重力によって坑道に陥没し、そこから除去されてケービングが続行されます。

 

土質工学設計のための岩石応力測定

応力測定のための水圧破砕法はハイドロフラクチャリングとも呼ばれ、ミニフラクチャリングとも呼ばれます。この方法では、ボーリング孔の一部を 2 つの膨張式パッカーで隔離し、一定速度で流体を注入して圧力を上げ、ボーリング孔の壁に亀裂が生じます。注入を停止し、その区間の圧力を安定させます。次に、圧力を岩石層の間隙水圧レベルまで下げ、同じ流量を維持しながら加圧/減圧プロセスを数回繰り返します。主応力の大きさは、さまざまな圧力測定値から計算されます。

 

地熱
強化地熱エネルギー生産 (EGS) では、井戸に水を注入し、地下の水を加熱し、同じ水を蒸気または温水として 2 番目の井戸から抽出します。水圧破砕法は、注入井戸と抽出井戸の間に流路を確立するために利用されます。EGS の破砕作業の規模は、各プロジェクトで効果的な熱伝達を実現するために必要な井戸間隔によって異なります。

 

炭層メタン(CBM)開発
CBM 井戸の水圧破砕は、従来の石油およびガス井戸と同様の方法で、同様の目的で行われます。主な違いは規模であり、CBM 貯留層は通常地表に近いため、破砕流体に必要な圧力が低く、体積が少なく、添加物も少なくて済みます。

 

炭鉱メタン(CMM)排水
CMM 排水の目的は、安全と環境上の理由から、また追加の収入源として、採掘前に炭層のメタン含有量を減らすことです。石炭からのメタン生産量を増やすために、砂プロパントの有無にかかわらず水圧破砕が使用されます。これらの処理は、垂直の穴と水平の炭層内掘削穴の両方から行われます。処理の規模は大きく異なりますが、特に地下から行われる場合は、通常、CBM 刺激破砕よりも小さくなります。

 

岩石破砕の緩和
これは水圧破砕の比較的新しい応用分野であり、まだ大規模な展開はなく、評価の初期段階にあります。 で述べたように、水圧破砕は、岩盤の原位置応力を軽減して岩盤破裂事故の頻度と深刻度を軽減する手段として研究されています。

 

認定資格
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私たちの工場

同社は、耐摩耗性の新材料、新技術、新製品の開発、推進、応用に力を入れており、ハルビンボイラー、東国、東方電機、無錫華光、四川ボイラーなどと長期にわたる協力関係を築いています。河南省科学技術庁から「河南省科学技術中小企業」と「河南省革新パイロット企業」に認定されています。河南省工業情報化庁から「河南省ボーキサイト高温材料工学技術研究センター」に認定されています。2019年12月、3月に国家工業情報化委員会による工業化と情報化の統合認証に合格しました。2020年に「専門的、特別、革新的」企業に認定されました。2021年に国家ハイテク企業に認定されました。

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よくある質問

Q: 水圧破砕におけるプロパントとは何ですか?

A: プロパントは、フラッキング作業が完了した後、亀裂を開いたままにしておくために使用されます。プロパントは、炭化水素が貯留層から油井に流れるための高伝導性の経路を提供します。フラッキング作業が完了した後、プロパントは、過負荷圧力によって亀裂が閉じるのを防ぎます。

Q: プロパントの意味は何ですか?

A: プロパントは、亀裂を開いたままにしておくために使われる小さなセラミックボールです。プロパントは、注入プロセス後に人工的に作られた亀裂を開いたままにするのに役立ちます。開いた亀裂が圧力を解放したときに閉じるのを防ぐことは、通常セラミックの微小球であるプロパントによって実現できます。

Q: 水圧破砕法の定義は何ですか?

A: フラッキングは「水圧破砕法」の略で、特殊な液体を亀裂に注入して亀裂をさらに広げ、岩石や岩層に亀裂を作るプロセスです。亀裂が大きいほど、より多くの石油とガスが岩層から流出して坑井に流れ込みます。

Q: プロパントにはどのような種類がありますか?

A: 市場の製品の大半を占める 2 種類のプロパントは、ボーキサイトまたはカオリンから製造されたシリカ砂とセラミック ビーズです。セラミック プロパントには、中強度プロパント (ISP)、軽量プロパント (LWP) などがあります。

Q: プロパント材とは何ですか?

A: プロパントは、破砕処理中または破砕処理後に、誘発された水圧破砕を開いた状態に保つために設計された固体材料で、通常は砂、処理済み砂、または人工セラミック材料です。

Q: フラックサンドはプロパントですか?

A: プロパントに使用される材料は、フラックサンドと呼ばれる天然の砂粒(左上)、樹脂コーティングされた砂(右上)、高強度セラミック材料(左下)、樹脂コーティングされたセラミック材料(右下)など多岐にわたります。

Q: 油田プロパントとは何ですか?

A: プロパントとは、「水やその他の液体に浮遊し、水圧破砕(フラッキング)で亀裂を開いたままにするために使用される砂または類似の粒子状物質」です。

Q: プロパントはどのように作られるのですか?

A: 多くのセラミック プロパントは、焼結ボーキサイト、カオリン、ケイ酸マグネシウム、またはボーキサイトとカオリンの混合物から作られています。セラミック プロパントは、次のプロセスで製造されます: 粉砕: 原材料を粉砕して粉末にし、添加剤と混合して、性能を最大化する特殊な配合を開発します。

Q: セラミックプロパントは何でできているのですか?

A: セラミック プロパントは、焼結ボーキサイト、カオリン、ケイ酸マグネシウム、またはボーキサイトとカオリンの混合物から製造されます。シリカ砂と比較すると、セラミック プロパントは強度が高く、特に閉鎖応力が 8000 ~ 10,000 psi を超える場合に耐圧性が向上します。

Q: 小さい方のプロパントサイズはどれですか?

A: プロパントのサイズ範囲は非常に重要です。一般的なプロパントのサイズは、通常 8 ~ 140 メッシュ (106 µm - 2.36 mm) です。たとえば、16-30 メッシュ (600 µm – 1180 µm)、20-40 メッシュ (420 µm - 840 µm)、30-50 メッシュ (300 µm – 600 µm)、40-70 メッシュ (212 µm - 420 µm)、70-140 メッシュ (106 µm - 212 µm) などです。

Q: ボーキサイトは水圧破砕に使用されますか?

A: ボーキサイトはアルミニウムの製造に使用されるほか、研磨剤、セメント、化学薬品の製造にも使用されます。また、耐火材や水圧破砕法で使用されるプロパントの製造など、他の用途の原料としても使用できます。

Q: フラックサンドは何に使用されますか?

A: フラックサンドは、天然ガスや石油などの石油流体の生産を助けるために、石油産業の水圧破砕プロセスで生産され、使用されます。

Q: フラックサンドの別名は何ですか?

A: フラッキング サンド (プロパントとも呼ばれる) は、石油およびガス産業の水圧破砕プロセスで使用される高純度の石英砂の一種です。水圧破砕では、水、化学物質、プロパントの混合物を高圧で油井またはガス井に注入し、岩石層に亀裂を作ります。

Q: 石油掘削と水圧破砕法は同じですか?

A: 水圧破砕法とも呼ばれるフラッキングは、従来の掘削方法では狭い岩層から抽出できない石油や天然ガスを採取するために使用されます。水、砂、化学物質の混合物を高圧下で井戸に注入して岩を破砕し、閉じ込められた資源を放出します。

Q: 水圧破砕液はどのように作られるのですか?

A: 水は砂と化学物質と混合されて水圧破砕液を作ります。1回の破砕で約40,000ガロンの化学物質が使用されます。典型的な破砕処理では、3〜12種類の添加化学物質が使用されます。

Q: 水圧破砕井戸はどのように作られるのですか?

A: ケーシングに穿孔銃で小さな穴を開けるか、あらかじめ穿孔したパイプで井戸を構築します。次に、周囲の岩石に新しい亀裂を作ったり、既存の亀裂を開いたりするのに十分な圧力で、フラッキング流体を注入します。

Q: プロパント強度とは何ですか?

A: プロパント強度(ステージ長さあたりの注入プロパント量)は、同じ井戸の異なるステージ間または同じ地域の異なる井戸間でのプロパント注入の効率を評価するために、現場作業でよく使用されます。

Q: 水圧破砕はどのように機能しますか?

A: 水圧破砕法では、水、化学物質、砂を高圧で注入することで、地表およびその下の亀裂が開かれ、広がります。水圧破砕法で抽出される資源の中には、「タイト オイル」または「タイト ガス」と呼ばれるものがあります。これは、化石燃料のポケットが硬い頁岩層にしっかりと閉じ込められているためです。

Q: 水圧破砕はどのくらいの深さまで行われますか?

A: このプロセスは数回繰り返され、直径がだんだん小さくなるケーシングが挿入され、6,000~10,000フィート(帯水層よりずっと下)の深さまで到達すると、ガスにアクセスできます。穴のあいたパイプガンが坑井の水平部分に送り込まれ、爆発を起こして頁岩に亀裂を作ります。

Q: 水圧破砕法ではなぜシリカ砂が使用されるのですか?

A: 厳密な鉱物学的および組織的特性を持つ天然の砂粒で構成される特殊なシリカ砂は、水圧破砕中に非在来型の石油およびガス井に注入されるフラッキング流体に添加されると、プロパント(開いた亀裂を支える粒状物質)として機能します。

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