Größe/Form von Fracking-Stützmitteln (Frac-Sand)

Anwendungen von Frac-Sand und Proppanten

Hydraulisches Fracking wird in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt, um den Fluss von Öl und/oder Gas aus einem Bohrloch zu erhöhen. Die produzierende Formation wird durch hydraulischen Druck aufgebrochen, und dann werden Proppants (Stützmittel) zusammen mit Fracking-Flüssigkeit in das Bohrloch gepumpt, um die Risse offen zu halten, damit das Erdgas oder Rohöl nach oben fließen kann. Die Größe, Form und mechanische Festigkeit des Proppants beeinflussen die Integrität der neu geschaffenen Risse und somit den Fluss von Öl und Gas aus dem Bohrloch.

Eigenschaften von Frac-Sand & Proppanten

Das Material, das für Proppants verwendet wird, kann von natürlich vorkommenden Sandkörnern, die Frac-Sand (oben links) genannt werden, über mit Harz beschichteten Sand (oben rechts) bis hin zu hochfesten keramischen Materialien (unten links) und mit Harz beschichteten keramischen Materialien (unten rechts) reichen.

Qualitätskontrolle

Die Qualitätskontrolle der Proppants wird hauptsächlich in der ISO 13503-2 (1) beschrieben, die die früheren API-Standards RP 56, 58 und 60 ersetzt. Unter anderem verlangen die Normen Tests zur Größe, Form und Druckfestigkeit.

Größe

Der Größenbereich des Stützmittels ist sehr wichtig. Typische Korngrößen liegen im Allgemeinen zwischen 8 und 140 Mesh (106 µm - 2,36 mm), z. B. 16-30 Mesh (600 µm - 1180 µm), 20-40 Mesh (420 µm - 840 µm), 30-50 Mesh (300 µm - 600 µm), 40-70 Mesh (212 µm - 420 µm) oder 70-140 Mesh (106 µm - 212 µm). Bei der Beschreibung von Frac-Sand wird das Produkt häufig einfach als Siebschnitt bezeichnet, d. h. als 20/40-Sand.

Form

Die Form des Proppants ist wichtig, da Form und Größe die endgültige Durchlässigkeit durch den Riss beeinflussen. Eine breite Palette von Partikelgrößen und -formen führt zu einer dichten Packungsanordnung, die die Durchlässigkeit/Leitfähigkeit verringert. Ein kontrollierter Bereich von Größen und eine bevorzugte sphärische Form führen zu einer höheren Leitfähigkeit. Die Rundheit wurde historisch (2) mit einer visuellen, manuellen Methode analysiert, die auf dem untenstehenden Diagramm basiert, das ursprünglich von Krumbein und Sloss entwickelt wurde. Diese Methode führt zu großen subjektiven Unterschieden von Betreiber zu Betreiber.

Diagramm zur visuellen Schätzung der Sphärizität (y-Achse) und Rundheit (x-Achse)

Referenzen

ISO 13503-2:2006 Erdöl- und Erdgasindustrie -- Fertigstellungsflüssigkeiten und -materialien -- Teil 2: Messung der Eigenschaften von Proppants, die bei hydraulischen Frakturierungs- und Kiespackungsoperationen verwendet werden.
"Messung und geologische Bedeutung von Form und Rundung sedimentärer Partikel" Krumbein, Journal of Sedimentary Petrology, Bd. 11, Nr. 2, S. 64-72, Platte 1, August 1941