بررسي آزمايشگاهي ماسه‌هاي كوارتزي ايران به منظور توليد پروپنت مورد استفاده در عمليات شكست هيدروليكي

Experimental Investigation of Iranian Quartz Sands for Proppant Production Used in Hydraulic Fracturing Operations

يكي از مهم ترين پارامترها در موفقيت عمليات شكست هيدروليكي، انتخاب پروپنت مناسب مي باشد. در اين پژوهش عملكرد پروپنت‌ها باتوجه به پيشنهادهاي ارائه شده توسط سازمان جهاني استاندارد و انستيتو نفت آمريكا و با استفاده از آزمايش‌هاي دانه-بندي، مقاومت خردايشي، كرويت و گردشدگي و دانسيته حجمي ارزيابي شده است. ده معدن ماسه كوارتزي در نقاط مختلف ايران به عنوان معادن هدف اين مطالعه در نظر گرفته شد. از نمونه هاي اخذ شده، تعداد چهار نمونه ماسه كوارتزي از سه معدن كشور بدليل دارا بودن ويژگي هاي اوليه پروپنت طبيعي براي مطالعات آزمايشگاهي نهايي انتخاب شدند.. پس از آزمايش هاي انجام شده مشخص شد از ميان چهار نمونه، ماسه 40/20 كرمان پتانسيل مناسب براي استفاده در عمليات شكست هيدروليكي تا فشار تراكمي Psi3000 و نمونه 30/16 كرمان قابليت استفاده به‌عنوان پروپنت تا فشار تراكمي Psi4000 را دارند. نمونه ملاير قابل استفاده در عمليات شكست هيدروليكي نبوده و نمونه فيروزكوه فقط در چاه هايي با فشار تراكمي سازندكم‌تر از Psi1000 قابل استفاده است. درنهايت هدايت هيدروليكي و تراوايي نمونه ها در فشارهاي تراكمي مختلف، به‌وسيله سلول هدايت پذيري ساخته شده در اين پژوهش اندازه گيري و تطابق خوبي با نتايج آزمايشات ابتدايي حاصل شد.

Appropriate proppant selection is one the most important parameters for the success of hydraulic fracturing operations. In this study, the performance of proppants has been investigated in accordance with ISO and API standards. Sieve analysis, crush resistance, sphericity and roundness and bulk density were conducted for this purpose. 10 quarts sand mines, located in different parts of Iran, were considered as target sand resources in this study. From samples arrived, four quartz sand samples from three mines successfully passed the preliminary tests and selected for final experimental studies. The results showed that, Kerman 16/30 sand has potential for frac-sand application up to 4000‌Psi while Kerman 20/40 sand showed potential for frac-sand application up to 3000‌Psi. Malayer 20/40 sand showed no potential for use as proppant and Firoozkooh sand could be used as frac-sand only in formation with low closure pressure up to 1000‌Psi. Finally, the hydraulic conductivity and permeability of samples at different closure stresses were measured by an in-house conductivity cell and the results were consistent with the results of the initial tests.