24. Требования к кварцевому песку по стандарту api rp-56.

Гранулометрический состав определяется путем ситового анализа Размеры сит по стандарту АНИ следующие (в единицах МЕШ и в мм) 6-3,35 мм, 8-2,4 мм, 12-1,7 мм, 16-1,18 мм, 20-0,85 мм, 30-0,6 мм, 40-0,42 мм, 50-0,3 мм, 70-0,21 мм; 140-0,1 мм. Стандартные размеры имеют такую градацию в МЕШ, которая объединяет в один стандартный размер сита двух соседних фракций 6/12, 8/16; 12/20, 16/30, 20/40, 30/50, 40/70, 70/140.

Фактор формы Крумбейна-Шлоса. В стандарте АНИ применены округлость и гладкости - параметры закрепителя, которые должны быть в пределах 0,6-0,9.

Керамические пропанты имеют преимущественно круглую и сферичную форму, препятствующую разрушению и созданию пустот между зернами, те увеличению пористости.

Песок имеет в большинстве разнообразную форму – редко целиком круглую и гладкую, чаще яйцеподобную, а чаще всего плоскую или треугольную.

Растворимость в кислоте регламентируется в зависимости от фракционного состава закрепителя и также свидетельствует о его чистоте. Например, для стандартных размеров закрепителя от 6/12 до 30/50 допускается растворимость менее 2 %, а от 40/70 до 70/140 не более 3 %.

Загрязненность. В стандарте АНИ рекомендуется определение загрязненности песка для гидроразрыва (через мутность раствора).

Рекомендуется исследовать чистоту песка (через мутность раствора) с целью определения его пригодности для гидроразрыва. Максимальный показатель чистоты (мутности) должен быть 250 FTU/NTU в определенной пробе.

Сопротивляемость разрушению. В стандарте АНИ описано оборудование и процедуры для измерения сопротивляемости раздроблению зерен в трещине под действием напряжения сжатия. Этот опыт является одним из наиболее используемых. Давление испытания (7-35 МПа) и допустимое количество разрушенных зерен (20-6 %) регламентируют в зависимости от марки песка.

Насыпная плотность и удельная плотность зерен также определяется известными методами. Удельная плотность кварцевого песка преимущественно равна 2630 кг/м³, а насыпная составляет 1550-1570 кг/м³, для искусственных пропантов эти значения соответственно равны 3200-3500 кг/м³ и 1850-1880 кг/м³.

Минералогический состав (содержание Si₂, %). В стандарте АНИ обращается внимание на минералогический состав песка как закрепителя трещин. Указано на необходимость обращать внимание на минералы, количество которых превышает 1 %. Предположение, что песок с высоким содержанием кремния (около 99 %) является лучшим закрепителем, ошибочно, так как на прочность оказывают большое влияние внутренняя структура и форма зерен.

24. Дополнительные характеристики закрепителей трещин (проницаемость пропанта, проводимость закрепителя в трещине).

Проницаемость пропанта (песка, искусственного пропанта) является интегральным показателем, свойств закрепителя и учитывает влияние различных факторов. Например, такими факторами могут быть тип закрепителя, фракция закрепителя (т.е. исследуемая проба включает только фракцию присущего данной марке диапазона), вязкость жидкости для измерения проницаемости, температура, давление и т.п.

Проницаемость закрепителя определялась по закону Дарси:

(3)

где k_f – проницаемость, мкм², q – расход жидкости, м³/с, μ – вязкость жидкости, Па∙с; L – длина насыпного образца данной пробы, м, S_L – площадь фильтрации (сечения) образца, м², Δр – перепад давления на насыпном образце данной пробы, Па.

Проводимость закрепителя в трещине определяют на значительно более сложном стенде Проводимость рассчитывают как произведение проницаемости k_f закрепителя в модели трещины на ширину w трещины:

(4)

Итак, проницаемость закрепителя и проводимость пласта закрепителя в трещине являются родственными, взаимно связанными параметрами.