फ्रैक्चरिंग तेल और गैस उत्पादन को बढ़ाने का एक महत्वपूर्ण साधन है, खासकर कम पारगम्यता और अल्ट्रा-डीप तेल और गैस कुओं के विकास के लिए। फ्रैक्चरिंग प्रॉपेंट्स तेल और गैस फ्रैक्चरिंग उत्पादन के मुख्य उत्पाद हैं, तेल और गैस भंडार परिवर्तन में कृत्रिम फ्रैक्चर का समर्थन करने के लिए प्रमुख सामग्री, और फ्रैक्चरिंग की सफलता दर और परिवर्तन प्रभाव को बेहतर बनाने की कुंजी है।
प्रॉपेंट्स प्राकृतिक रेत या कृत्रिम उच्च शक्ति वाले सिरेमिक ठोस कण होते हैं, जिनका एक निश्चित कण आकार, शक्ति, गोलाकारता और ग्रेडिंग होती है। उद्योग में इस्तेमाल किए जाने वाले प्रॉपेंट्स के तीन मुख्य प्रकार हैं: प्राकृतिक क्वार्ट्ज रेत, कृत्रिम सिरेमिक कण और लेपित प्रॉपेंट्स।
क्वार्ट्ज रेत प्रॉपेंट्स
प्राकृतिक क्वार्ट्ज रेत का मुख्य घटक SiO2 है, और इसमें Al2O3, Fe2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO और अन्य घटकों की थोड़ी मात्रा भी होती है। क्वार्ट्ज रेत का मुख्य खनिज घटक क्वार्ट्ज है, जो आमतौर पर 80% से ऊपर होता है, और उच्च गुणवत्ता वाली क्वार्ट्ज रेत 98.5% से ऊपर पहुंच सकती है।
- क्वार्ट्ज रेत कठोर, घिसाव प्रतिरोधी और रासायनिक रूप से स्थिर है। यह केवल हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में घुलनशील है और अन्य एसिड में अघुलनशील है।
- क्वार्ट्ज रेत संसाधनों में समृद्ध है, सस्ती है, घनत्व में कम है (लगभग 2.65 ग्राम • सेमी -3), पंप करने में आसान है, और कुचलने के बाद भी अच्छी चालकता है, जिसका कम बंद दबाव वाले तेल और गैस कुओं के उत्पादन को बढ़ाने पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है।
- क्वार्ट्ज रेत प्रॉपेंट की लागत कम है, संचालन आसान है, तथा नदी के पानी से धुलने के बाद इसकी सतह अपेक्षाकृत चिकनी हो जाती है।
ये विशेषताएँ क्वार्ट्ज़ रेत को हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग प्रॉपेंट के रूप में व्यापक रूप से इस्तेमाल करती हैं। पेट्रोलियम प्रॉपेंट के रूप में इस्तेमाल की जाने वाली क्वार्ट्ज़ रेत का कण आकार आम तौर पर 0.1 मिमी और 2 मिमी के बीच होता है, जिसे फ्रैक्चरिंग प्रॉपेंट या फ्रैक्चरिंग रेत के रूप में भी जाना जाता है।
- क्वार्ट्ज रेत भंगुर है और इसकी ताकत कम है। जब दरार बंद करने का दबाव अधिक होता है, तो इसे तोड़ना आसान होता है, जिससे दरार का प्रभावी समर्थन क्षेत्र बहुत कम हो जाता है, और तेल और गैस बढ़ाने का उद्देश्य प्राप्त नहीं हो पाता है।
- क्वार्ट्ज रेत की सतह खुरदरापन अच्छी नहीं है, जो दरार की पारगम्यता बढ़ाने के लिए अनुकूल नहीं है।
- क्वार्ट्ज रेत में ऊष्मीय विस्तार गुणांक बहुत अधिक होता है। जब कुआं गहरा होता है और तापमान अधिक होता है, तो अचानक विस्तार का खतरा होता है।
ये नुकसान प्राकृतिक क्वार्ट्ज रेत को गहरे निम्न-पारगम्यता वाले तेल और गैस विकास में हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग की जरूरतों को पूरा करने में असमर्थ बनाते हैं।
चूंकि क्वार्ट्ज रेत प्रोपेंट की ताकत उच्च-सीलिंग दबाव तेल और गैस कुओं की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं है, इसलिए शोधकर्ताओं ने एक कृत्रिम सेरामसाइट प्रोपेंट का आविष्कार किया है।
सिरेमिक प्रॉपेंट अक्सर मुख्य कच्चे माल के रूप में बॉक्साइट जैसे खनिज पदार्थों से बना होता है, जिसे विभिन्न खनिज योजकों द्वारा पूरक किया जाता है, और दबाव रहित वातावरण में सिन्टर किया जाता है। सिन्टरिंग के बाद थोक घनत्व और स्पष्ट घनत्व में अंतर के अनुसार, सेरामसाइट प्रॉपेंट को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: कम घनत्व, मध्यम घनत्व और उच्च घनत्व।
क्वार्ट्ज़ सैंड प्रॉपेंट की तुलना में, सिरेमिक प्रॉपेंट में उच्च गोलाकारता, चिकनी सतह, अच्छी तरलता, उच्च संपीड़न शक्ति और कम पेराई दर होती है। अभ्यास से पता चला है कि तेल कुओं को तोड़ने के लिए सिरेमिक प्रॉपेंट के उपयोग से उत्पादन में 30-50% की वृद्धि हो सकती है और तेल और गैस कुओं की सेवा जीवन का विस्तार हो सकता है।
हालाँकि, सिरेमिक प्रॉपेंट के निम्नलिखित नुकसान हैं:
(1) कण घनत्व बड़ा है और अवसादन की गति तेज है, जो पंपिंग की स्थिति और फ्रैक्चरिंग द्रव प्रदर्शन पर उच्च आवश्यकताओं को डालता है, और लागत बढ़ाता है।
(2) बॉक्साइट संसाधन बिखरे हुए हैं, प्रसंस्करण और खनन सीमित हैं, और कच्चे माल की आवश्यकताएं सख्त हैं, और संसाधन उपयोग सीमित है।
लेपित प्रॉपेंट
कोटेड प्रॉपेंट प्रॉपेंट की ताकत और एसिड और क्षार प्रतिरोध को बेहतर बनाता है, जिसे रेजिन कोटेड प्रॉपेंट भी कहा जाता है। इसमें आमतौर पर दो भाग होते हैं, आंतरिक भाग एक निश्चित ताकत के साथ समुच्चय से बना होता है, और बाहरी भाग कोटिंग के रूप में राल के साथ लेपित होता है।
- रेजिन लेपित प्रॉपेंट में कम घनत्व और उच्च संपीड़न शक्ति की विशेषताएं होती हैं।
- लेपित प्रॉपेंट की सतह चिकनी होती है, जल चालकता अच्छी होती है, तथा इसे ले जाना और परिवहन करना आसान होता है।
- फ्रैक्चरिंग प्रॉपेंट के रूप में उपयोग किए जाने के अलावा, रेजिन लेपित प्रॉपेंट फ्रैक्चरिंग द्रव के रिफ्लक्स के दौरान प्रॉपेंट के बैकफ्लो, सतह छीलने और गठन सैंडिंग को भी प्रभावी ढंग से रोक सकता है।
- राल लेपित प्रॉपेंट के प्रत्येक कण में एक समान और कठोर राल खोल होता है, और कण एक निश्चित पोलीमराइजेशन प्रभाव के कारण एक साथ बंधे होते हैं, इसलिए इसमें उच्च तापमान स्थिरता और एसिड संक्षारण प्रतिरोध अच्छा होता है।
रेजिन लेपित प्रॉपेंट के नुकसान हैं - उच्च लागत, खराब रासायनिक स्थिरता, उच्च बंद तनाव के तहत आसान बंधन, और काफी कम चालकता।