Skaldymas yra svarbi priemonė padidinti naftos ir dujų gavybą, ypač kuriant mažo pralaidumo ir itin gilius naftos ir dujų gręžinius. Skaldymo sraigtai yra pagrindiniai naftos ir dujų ardymo gamybos produktai, pagrindinės medžiagos, padedančios palaikyti dirbtinius lūžius naftos ir dujų rezervuarų transformacijos metu, ir raktas į ardymo sėkmės rodiklį bei transformacijos efektą.
Atraminės medžiagos yra natūralaus smėlio arba dirbtinės didelio stiprumo keramikos kietosios dalelės, turinčios tam tikrą dalelių dydį, stiprumą, sferiškumą ir rūšį. Pramonėje naudojami trys pagrindiniai sraigtų tipai: natūralus kvarcinis smėlis, dirbtinės keramikos dalelės ir dengtos atraminės medžiagos.
Kvarcinio smėlio atramos
Pagrindinis natūralaus kvarcinio smėlio komponentas yra SiO2, taip pat nedideli kiekiai yra Al2O3, Fe2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO ir kitų komponentų. Pagrindinis mineralinis kvarcinio smėlio komponentas yra kvarcas, kurio paprastai yra daugiau nei 80%, o aukštos kokybės kvarcinis smėlis gali siekti daugiau nei 98,5%.
- Kvarcinis smėlis yra kietas, atsparus dilimui ir chemiškai stabilus. Jis tirpsta tik vandenilio fluorido rūgštyje ir netirpsta kitose rūgštyse.
- Kvarcinis smėlis yra turtingas išteklių, pigus, mažo tankio (apie 2,65 g•cm-3), lengvai pumpuojamas, o susmulkinus išlieka geras laidumas, o tai turi tam tikrą poveikį naftos ir dujų gavybai didinti. šuliniai su mažu uždarymo slėgiu.
- Kvarcinis smėlis yra pigus, lengvai valdomas, o paviršius yra palyginti lygus, kai jį nuplauna upės vanduo.
Dėl šių savybių kvarcinis smėlis plačiai naudojamas kaip hidraulinio skilimo atramos medžiaga. Kvarcinio smėlio, naudojamo kaip naftą skatinanti medžiaga, dalelių dydis paprastai svyruoja nuo 0,1 mm iki 2 mm, taip pat žinomo kaip ardomasis smėlis.
- Kvarcinis smėlis yra trapus ir mažo stiprumo. Kai plyšio uždarymo slėgis yra didelis, jį lengva sulaužyti, labai sumažinant efektyvų plyšio atramos plotą ir nepavyksta pasiekti tikslo padidinti naftą ir dujas.
- Kvarcinio smėlio paviršiaus šiurkštumas nėra geras, o tai nepadeda padidinti plyšio pralaidumo.
- Kvarcinis smėlis turi didelį šiluminio plėtimosi koeficientą. Kai šulinys gilus ir aukšta temperatūra, kyla staigaus išsiplėtimo pavojus.
Dėl šių trūkumų natūralus kvarcinis smėlis negali patenkinti hidraulinio ardymo poreikių giliai mažo pralaidumo naftą ir dujas plėtojant.
Kadangi kvarcinio smėlio atramos stiprumo nepakanka, kad atitiktų aukšto sandarumo slėgio naftos ir dujų gręžinių reikalavimus, mokslininkai išrado dirbtinį keramzito atramą.
Keramikinė atrama dažnai gaminama iš mineralinių medžiagų, tokių kaip boksitas kaip pagrindinė žaliava, papildoma įvairiais mineraliniais priedais ir sukepinama beslėgėje atmosferoje. Atsižvelgiant į tūrio ir tariamo tankio skirtumą po sukepinimo, keramsito atramą galima suskirstyti į tris tipus: mažo tankio, vidutinio tankio ir didelio tankio.
Palyginti su kvarcinio smėlio atrama, keraminė atrama turi didelį sferiškumą, lygų paviršių, gerą sklandumą, didelį gniuždymo stiprumą ir mažą gniuždymo greitį. Praktika parodė, kad keraminės atramos medžiagos naudojimas naftos gręžinių ardymui gali padidinti gamybą 30-50 % ir pailginti naftos ir dujų gręžinių tarnavimo laiką.
Tačiau keraminis atramas turi šiuos trūkumus:
(1) Dalelių tankis yra didelis, o sedimentacijos greitis yra greitas, todėl keliami aukštesni reikalavimai siurbimo sąlygoms ir ardymo skysčio našumui ir padidėja sąnaudos.
(2) Boksito ištekliai yra išbarstyti, perdirbimas ir kasyba riboti, reikalavimai žaliavoms yra griežti, o išteklių panaudojimas ribotas.
Padengtas atramas
Padengtas atraminis sluoksnis pagerina atraminės medžiagos stiprumą ir atsparumą rūgštims bei šarmams, taip pat žinomus kaip derva dengtas atramas. Paprastai jis susideda iš dviejų dalių, vidinę dalį sudaro tam tikro stiprumo užpildas, o išorinė dalis yra padengta derva.
- Derva padengtas atraminis agentas pasižymi mažo tankio ir didelio gniuždymo stiprumo savybėmis.
- Padengtas atramas turi lygų paviršių, gerą vandens laidumą, jį lengva nešiotis ir transportuoti.
- Derva padengtas atraminis agentas ne tik naudojamas kaip skilimo medžiaga, bet ir gali veiksmingai užkirsti kelią atraminiam medžiagos tekėjimui, paviršiaus lupimuisi ir formavimosi šlifavimui skilimo skysčio grįžtamojo srauto metu.
- Kiekviena derva dengto atramos dalelė turi vienodą ir tvirtą dervos apvalkalą, o dalelės taip pat yra sujungtos dėl tam tikro polimerizacijos efekto, todėl turi gerą stabilumą aukštoje temperatūroje ir atsparumą rūgščiai korozijai.
Derva padengto atramos trūkumai yra didelė kaina, prastas cheminis stabilumas, lengvas klijavimas esant dideliam uždarymo įtempiui ir žymiai sumažėjęs laidumas.