Sadržaj
- Pijesak otporan na drobljenje za naftne i plinske bušotine
- Kako se koristi Frac pijesak?
- Frac pijesak kao "bogatstvo"
- Koja vrsta pijeska?
- Postrojenja za obradu pijeska Frac
- Gdje se proizvodi i koristi Frac pijesak?
- Izvori i cijene frak pijeska
- Sintrani boksitni dodaci
Frac pijesak: Pogled izbliza frackog pijeska (s desne strane) i tipičnog pijeska slične veličine zrna (na lijevoj strani). Primijetite kako frak pijesak ima jednoliko veličinu zrna, lijepo zaobljene oblike zrna i jednoličan sastav. Također je vrlo tvrd materijal koji može odoljeti pritisnim silama do nekoliko tona po kvadratnom inču. Zrna su na ovoj slici veličine oko 0,50 milimetra.
Proizvodnja frackog pijeska: Ovaj grafikon prikazuje spektakularni porast proizvodnje frakcionog pijeska u Sjedinjenim Državama. Podaci iz američkih godišnjaka o geološkom istraživanju Minerals, 2005-2015.
Pijesak otporan na drobljenje za naftne i plinske bušotine
"Frac sand" je kvarcni pijesak visoke čistoće s vrlo izdržljivim i vrlo okruglim zrnima. To je materijal otporan na drobljenje proizveden za upotrebu u naftnoj industriji. Koristi se u postupku hidrauličkog lomljenja (poznat kao "fracking") za proizvodnju naftnih tekućina, poput nafte, prirodnog plina i tekućina od prirodnog plina iz kamenih jedinica kojima nedostaje odgovarajućeg pora pora za te tekućine da bi se slijevale u bunar. Većina pijeska fraka je prirodni materijal izrađen od pješčenjaka visoke čistoće. Alternativni proizvod su keramičke kuglice od sinteriranog boksita ili male metalne perlice izrađene od aluminija.
U posljednjih nekoliko godina potražnja za fracnim pijeskom je porasla jer se tisućama bušotina nafte i prirodnog plina potiče postupkom hidrauličkog lomljenja. (Pogledajte proizvodnu shemu.) Za posao hidrauličkog loma jedne bušotine potrebno je nekoliko tisuća tona pijeska. Ovakav porast specijaliziranog bušenja stvorio je industriju pijeska od milijardu dolara u vrlo kratkom vremenu. Između 2005. i 2015., količina frakcionog pijeska koju koristi naftna i plinska industrija drastično je porasla.
Frac pijesak video: Video američke silike koji pokazuje karakteristike visokokvalitetnog frackog pijeska.
Kako se koristi Frac pijesak?
Neke podzemne kamene jedinice, poput organskog škriljaca, sadrže velike količine nafte, prirodnog plina ili tekućina od prirodnog plina koje neće slobodno teći do izvora. Neće teći u bunar jer stijenska jedinica ili nema propusnost (međusobno povezani pore pore) ili su pore pora u stijeni toliko mali da te tekućine ne mogu prolaziti kroz njih.
Proces hidrauličkog lomljenja rješava ovaj problem stvaranjem lomova u stijeni. To se postiže bušenjem bunara u stijeni, brtvljenjem dijela bušotine u naftnoj zoni i pumpanjem vode pod visokim tlakom u taj dio bušotine. Ova voda se obično tretira s kemikalijama i zgušnjivačima kao što je guma guar za stvaranje viskoznog gela. Ovaj gel olakšava sposobnost vode da u sebi nosi zrno brašnastog pijeska.
Velike crpke na zemljinoj površini povećavaju tlak vode u zapečaćenom dijelu bušotine sve dok nije dovoljno visok da pređe točku loma okolnih stijena. Kad se postigne njihova točka pucanja, oni se iznenada lome i voda brzo pukne u lomovima, naduvajući ih i produživši ih dublje u stijenu. Milijardi zrna pijeska unose se duboko u prijelome ovom iznenadnom naletom vode. Za stimuliranje jedne bušotine može biti potrebno nekoliko tisuća tona pijeska.
Frac pijesak video: Video američke silike koji pokazuje karakteristike visokokvalitetnog frackog pijeska.
Hidraulično lomljenje: Pojednostavljeni dijagram bušotine za prirodni plin koji je napravljen horizontalnim bušenjem kako bi se povećala duljina prodora kroz škriljevac Marcellus. Hidraulično lomljenje obično se vrši u vodoravnom dijelu bušotine da bi se potaknuo protok plina iz škriljaca. Ova se konfiguracija dobro koristi u predstavama iz škriljaca u Sjedinjenim Državama.
Frac pijesak kao "bogatstvo"
Kad se crpke isključe, lomovi popuštaju, ali se ne zatvaraju u potpunosti - jer ih otvaraju milijarde zrnaca brasnoga pijeska. To se događa samo ako je u stijenu isporučeno dovoljno zrna pijeska da se odupru sili preloma koji se zatvaraju.
Novi prijelomi u stijeni, otvoreni izdržljivim zrncima pijeska, tvore mrežu pora pora koji petrolejskim tekućinama omogućuje istjecanje iz stijene u bunar. Frac pijesak je poznat kao "proppant", jer podupire prijelome otvorene.
Ostali materijali koji su korišteni kao propan su keramičke kuglice, aluminijske kuglice i sinterirani boksit. Fracni pijesak uglavnom daje najvišu razinu performansi, a trenutno je to bogatstvo koje naftna industrija najčešće koristi.
Karta Jordan Sandstone: Mnoge stijene koje se trenutno iskopavaju na frak pijesku također su vodonosnici. To čini publikacije o podzemnim vodama, poput serije atlasa podzemne vode američkog Geološkog zavoda, vrijednim istražnim dokumentima za utvrđivanje prisutnosti, debljine i strukture jedinica pješčenjaka.Ova karta je iz Atlasa podzemnih voda SAD-a za Iowa, Michigan, Minnesotu i Wisconsin. Prikazuje zemljopisni opseg i debljinu jordanskog pješčenjaka u Minnesoti i Iowa. Slične karte objavljene su u ovoj seriji i za ostale jedinice stijena pješčenjaka i druga geografska područja.
Koja vrsta pijeska?
Propanti naftne industrije moraju udovoljavati vrlo zahtjevnim specifikacijama. Karakteristike visokokvalitetnog frackog pijeska uključuju:
- silikatni pijesak visoke čistoće
- veličina zrna savršeno odgovara zahtjevima posla
- sferični oblik koji mu omogućuje da se nosi u tekućini hidrauličnog loma s minimalnom turbulencijom
- trajnost da se odupru silama lomljenja prijeloma zatvaranja
Frac pijesak proizvodi se u rasponu veličina od samo 0,1 milimetra promjera do preko 2 milimetra u promjeru, ovisno o specifikacijama kupca. Većina konzumiranog frakciziranog pijeska veličine je između 0,4 i 0,8 milimetara.
Kamenske jedinice kao što su St. Peter Sandstone, Jordan Sandstone, Oil Creek Sandstone i Hickory Sandstone potencijalni su izvori frackog pijeska. Ove stijene su sastavljene od kvarcnih zrnaca koja su prošla kroz više ciklusa vremenskih prilika i erozije. Ta duga povijest uklonila je gotovo sva mineralna zrna osim kvarca i proizvela zrna vrlo okruglih oblika. To je razlog zašto pijesak izbačen iz rijeka, iskopan s terasa ili uklonjen s plaža vjerojatno neće stvoriti dobar proizvod.
Tamo gdje se proizvode ove kamene jedinice, obično su mekane, slabo cementirane i ponekad lagano zagrijane. To omogućava da se iskopaju i usitne uz minimalno oštećenje zrna kvarca. Pijesak visoke čistoće s područja kao što su Appalachians često nije pogodan za fracki pijesak jer je bio izložen tektonskim silama koje su deformirale stijenu i oslabile zrnca pijeska.
Rudnik Frac pijeska u Wisconsinu: Pogled iz zraka za iskopavanje frackog pijeska u Wisconsinu. Frac pijesak je visoko specijalizirani proizvod koji se može proizvesti samo iz malog broja naslaga pijeska.
Postrojenje za obradu pijeska Frac: Pogled iz zraka pogona za obradu frackog pijeska u Wisconsinu.
Postrojenja za obradu pijeska Frac
Fracni pijesak se ne koristi ravno iz zemlje. Za optimizaciju performansi potrebna je obrada. Nakon rudarstva odvodi se u postrojenje za preradu. Tamo se pere radi uklanjanja sitnih čestica.
Nakon pranja pijesak se slaže u hrpe kako bi voda za pranje mogla iscuriti. Ova se operacija izvodi na otvorenom i ograničena je na doba godine kada su temperature iznad smrzavanja. Nakon što se pijesak ocijedi, stavlja se u sušilicu za zrak kako bi se uklonila sva vlaga. Zatim se suha zrna probirju kako bi se dobile frakcije veličine određenih kupaca.
Pijesak koji nije pogodan za frakiranje odvaja se i prodaje za druge namjene. Neki pijesak od fraka može biti premazan smolom radi poboljšanja njegovih performansi u operaciji frakinga. Taj će se materijal prodavati kao vrhunski proizvod. Nakon obrade, većina pijeska se ukrcava izravno u vagone za željeznicu.
Neki pogoni za preradu nalaze se na rudniku. Međutim, postrojenja za preradu veoma su skupa za izgradnju i ponekad ih dijele više rudnika. Nalaze se u središnjem dijelu nekoliko rudnika, a pijesak se doprema kamionom, vlakom ili transportnim vozilom.
Gdje se proizvodi i koristi Frac pijesak?
Prije nekoliko godina, proizvođači iz Wisconsina i Teksasa opskrbljivali su velikim dijelom pijesak fraktala koji se koristi od naftne i plinske industrije. Međutim, velik porast potražnje uzrokovan naletom prirodnog plina i škriljaca, motivirao je mnoge tvrtke na isporuku ovog proizvoda. Mnoge od ovih tvrtki nalaze se u središnjem dijelu Sjedinjenih Država, gdje se St. Peter Sandstone i slične kamene jedinice nalaze blizu površine i lako se iskopavaju. Ta su područja također tamo gdje tektonske sile nisu prouzročile teško nagomilavanje stijenskih jedinica i oslabile zrnca pijeska. Područje primanja je u srednjozapadnim državama (Illinois, Indiana, Iowa, Kansas, Kentucky, Minnesota, Michigan, Missouri, Nebraska i Wisconsin).
Većina silikonskih pijeska visoke čistoće u Sjedinjenim Državama poznata je već desetljećima. Koristili su se za izradu stakla i metalurške svrhe. Trenutno traženje frakcionog pijeska nije u "otkrivanju novih izvora pijeska", već o utvrđivanju koji izvori proizvode vrhunske materijale.
Fracni pijesak koristi se za proizvodnju prirodnog plina, tekućina od prirodnog plina i ulja iz škriljaca i drugih tijesnih stijena gdje je potrebno hidraulično lomljenje. Tu se ubrajaju: Šator Marcellus, Utica Shale, Bakken formacija, Haynesville Shale, Fayetteville Shale, Orao Ford Shale, Barnett Shale i mnoge druge predstave o škriljevcima širom Sjedinjenih Država.
Sveti Petar Sandstone: Fotografija pješačkog spomenika svetog Petra natkrivenog Joachimovim dolomitom snimljena u blizini Tihog oceana, Missouri. Slika javne domene od Kbh3rd.
Izvori i cijene frak pijeska
Potražnja za mraznim pijeskom u Sjevernoj Americi naglo je porasla u posljednjih nekoliko godina kao odgovor na brojne igre iz škriljaca koji se razvijaju u mnogim dijelovima Sjedinjenih Država i Kanade. Američki geološki institut izvještava o izvoru ove proizvodnje:
Ordovicijski pješčani kamen na Srednjem zapadu primarni je izvor silikatnog pijeska za brojne namjene, a također je i glavni izvor brasnoga pijeska. Izdvojen u pet država, pješčani frak pijesak iz Svetog Petra nalazi se na razumnoj transportnoj udaljenosti od brojnih podzemnih škriljaca formacija koje proizvode prirodni plin.U 2011. godini na Srednjem zapadu je proizvedeno 59% fraktaškog pijeska.
Prosječne cijene fraksova pijeska u američkom godišnjaku za minerale u Europi bile su između 45 USD po toni i 50 USD po toni u 2010. godini. Prosječna cijena porasla je na 54,83 USD. To je značajno više od prosječne cijene od 35 dolara po toni za specijalni pijesak koji se prodaje izvan građevinske industrije.
Sintrani boksitni dodaci
Boksit u prahu može se stopiti u sićušne kuglice na vrlo visokim temperaturama. Ove kuglice imaju vrlo visoku otpornost na drobljenje, što ih čini pogodnim za upotrebu kao propan. Specifična težina kuglica i njihova veličina mogu se uskladiti s viskozitetom tekućine za hidraulično lomljenje i veličinom lomova koji se očekuju razvijati u stijeni. Proizvedeni propanti pružaju širok izbor veličine zrna i specifične težine u odnosu na prirodni propan, poznat kao frak pijesak. Frac pijesak se trenutno koristi umjesto proizvedenih propansa jer ima cijenu i transportnu prednost.