İçerik
- Petrol ve Gaz Kuyuları için Ezilmeye Dayanıklı Kum
- Frac Sand Nasıl Kullanılır?
- "Prop" olarak Frac Sand
- Ne Tür Kum?
- Frac Kum İşleme Tesisleri
- Üretilen ve kullanılan frak kum nerede?
- Frac Kum Kaynakları ve Fiyatları
- Sinter Boksit Propilenleri
Kırık kum: Kırık kumun (sağda) ve benzer tane boyutunda (solda) tipik bir kumun yakından görünümü. Kırık kumun daha homojen bir tane büyüklüğüne, hoş yuvarlaklaştırılmış tane şekillerine ve homojen bir bileşime sahip olduğuna dikkat edin. Aynı zamanda inç kare başına birkaç tona kadar basınç kuvvetlerine dayanabilen çok sert bir malzemedir. Bu görüntüdeki taneleri yaklaşık 0,50 milimetre boyutundadır.
Kırık kum üretimi: Bu tablo, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki frak kum üretimindeki çarpıcı artışı göstermektedir. Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Etüt Mineral Yıllıkları, 2005-2015.
Petrol ve Gaz Kuyuları için Ezilmeye Dayanıklı Kum
"Frac kum", çok dayanıklı ve çok yuvarlak taneleri olan yüksek saflıkta bir kuvars kumu. Petrol endüstrisi tarafından kullanılmak üzere üretilmiş, ezilmeye dayanıklı bir malzemedir. Hidrolik kırma işleminde ("kırılma" olarak bilinir), bu akışkanların bir kuyuya akması için yeterli boşluk alanı olmayan kaya birimlerinden petrol, doğal gaz ve doğal gaz sıvıları gibi petrol sıvıları üretmek için kullanılır. Çoğu kırık kum, yüksek saflıktaki kumtaşından yapılmış doğal bir malzemedir. Alternatif bir ürün, sinterlenmiş boksitten yapılmış seramik boncuklar veya alüminyumdan yapılmış küçük metal boncuklardır.
Hidrolik kırılma işlemi ile binlerce petrol ve doğal gaz kuyusu teşvik edildiğinden, son birkaç yıl içerisinde kırılma kumu talebi artmıştır. (Üretim şemasına bakın.) Bir kuyudaki hidrolik kırma işi birkaç bin ton kum gerektirebilir. Bu uzman delme dalgalanması, çok kısa sürede milyar dolarlık bir kırılma kumu endüstrisi yarattı. 2005 ve 2015 yılları arasında, petrol ve gaz endüstrisi tarafından kullanılan kırık kumu miktarı çarpıcı biçimde artmıştır.
Kırık kum videosu: Video Silika yüksek kaliteli kırık kum özelliklerini gösteren.
Frac Sand Nasıl Kullanılır?
Organik şeyl gibi bazı yeraltı kaya birimleri, kuyuya serbestçe akmayacak büyük miktarda yağ, doğal gaz veya doğal gaz sıvıları içerir. Bir kuyuya akmayacaklardır, çünkü kaya ünitesi ya geçirgenliğe sahip değildir (birbirine bağlı gözenek boşlukları) ya da kayadaki gözenek boşlukları o kadar küçüktür ki bu akışkanlar içinden akamaz.
Hidrolik kırılma işlemi, kayadaki kırılmalar yaratarak bu sorunu çözer. Bu işlem, bir kuyunun kayaya delinmesi, petrolün bulunduğu bölgede kuyunun bir kısmının kapatılması ve kuyunun bu kısmına yüksek basınç altında su pompalanması ile yapılır. Bu su genellikle yapışkan bir jel oluşturmak için guar zamkı gibi kimyasallar ve koyulaştırıcılar ile arıtılır. Bu jel, suların süspansiyon halinde kırılma kumu taneleri taşımasını kolaylaştırır.
Earths yüzeyindeki büyük pompalar, kuyucuğun kapalı kısmındaki su basıncını, çevresindeki kayaların kırılma noktasını geçecek kadar yüksek olana kadar arttırır. Kırılma noktasına ulaşıldığında aniden kırılırlar ve su hızla kırılır, onları şişirir ve kayaya daha derine doğru uzatırlar. Milyarlarca kum taneciği, bu ani su akışıyla kırılmaya derinlemesine taşınır. Tek bir kuyuyu uyarmak için birkaç bin ton kırılma kumu gerekebilir.
Kırık kum videosu: Video Silika yüksek kaliteli kırık kum özelliklerini gösteren.
Hidrolik kırılma: Marcellus Shale içerisinden geçme uzunluğunu artırmak için yatay delme ile inşa edilmiş bir doğal gaz kuyusunun basitleştirilmiş diyagramı. Hidrolik kırılma tipik olarak şeylden bir gaz akışını uyarmak için kuyunun yatay kısmında yapılır. Bu kuyu konfigürasyonu Amerika Birleşik Devletleri'nin şeyl oyunlarında kullanılır.
"Prop" olarak Frac Sand
Pompalar kapatıldığında, çatlaklar söner ancak tamamen kapanmaz - çünkü milyarlarca kırık kumu kumu tarafından açık tutulur. Bu sadece, kapanma kırıklarının kuvvetine dayanacak kum taneleri kayaya iletilmişse oluşur.
Dayanıklı kum taneleri tarafından açılan, kayadaki yeni kırıklar, petrol sıvılarının kayadan ve kuyudan akmasına izin veren bir gözenek alanı ağı oluşturur. Kırık kum, kırıkları açık bıraktığı için "propant" olarak bilinir.
Propant olarak kullanılan diğer malzemeler arasında seramik boncuklar, alüminyum boncuklar ve sinterlenmiş boksit bulunur. Frak kum genellikle en yüksek performansı verir ve şu anda petrol endüstrisi tarafından en sık kullanılan destek malzemesidir.
Jordan Sandstone haritası: Şu anda frak kum için mayınlı olan kaya birimlerinin çoğu da akiferdir. Bu, Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırmaları yeraltı suyu atlası serisi gibi yeraltı suyu araştırma yayınlarını, kumtaşı kaya birimlerinin varlığını, kalınlığını ve yapısını belirlemek için değerli araştırma belgeleri yapar.Bu harita, Iowa, Michigan, Minnesota ve Wisconsin için Amerika Birleşik Devletleri Yeraltı Suyu Atlası'ndan alınmıştır. Minnesota ve Iowa'daki Jordan Sandstone'un coğrafi kapsamını ve kalınlığını gösterir. Bu seride diğer kumtaşı kaya birimleri ve diğer coğrafi alanlar için benzer haritalar yayınlanmıştır.
Ne Tür Kum?
Petrol endüstrisi destekçileri çok zorlu şartnamelere uymalıdır. Yüksek kalitede bir kırık kumun özellikleri şunları içerir:
- yüksek saflıkta silika kumu
- iş gereksinimlerine mükemmel uyum sağlayan tane büyüklüğü
- Minimal türbülanslı hidrolik kırılma sıvısında taşınmasını sağlayan küresel şekil
- kapanma kırıklarının ezilme kuvvetlerine karşı dayanıklılık
Kırık kum, müşteri isteğine bağlı olarak çapı 0,1 milimetre çapından küçük, 2 milimetreden fazla çapta üretilmektedir. Tüketilen kırık kumunun çoğu, 0,4 ila 0,8 milimetre büyüklüğündedir.
Peter Sandstone, Ürdün Kumtaşı, Oil Creek Kumtaşı ve Hickory Kumtaşı gibi kaya birimleri kırılma kumu malzemesinin potansiyel kaynaklarıdır. Bu kaya birimleri birden fazla ayrışma ve erozyon döngüsü geçirmiş kuvars tanelerinden oluşur. Bu uzun tarih, kuvars dışındaki hemen hemen tüm mineral tanelerini temizledi ve çok yuvarlak şekillerde tahıllar üretti. Bu nedenle nehirlerden taranmış, teraslardan çıkarılan veya kumsallardan çıkarılan kumun iyi bir ürün üretmesi muhtemel değildir.
Bu kaya ünitelerinin üretildiği yerlerde genellikle yumuşak, zayıf çimentolu ve bazen hafif yıpranmış. Bu, kuvars tanelerine asgari hasarla kazılmalarını ve ezilmelerini sağlar. Appalachians gibi bölgelerden gelen yüksek saflıktaki kum, çoğu zaman kırık kum için uygun değildir, çünkü kayayı deforme eden ve kum tanelerini zayıflatan tektonik kuvvetlere maruz kalmıştır.
Wisconsin'deki Frac Sand Mine: Wisconsin'deki bir kum kumu madenciliği operasyonunun havadan görünümü. Frac kum, yalnızca az sayıda kum birikintisinden üretilebilen çok özel bir üründür.
Frac kum işleme tesisi: Wisconsin'deki bir frak kum işleme tesisinin havadan görünüşü.
Frac Kum İşleme Tesisleri
Kırık kum doğrudan yerden kullanılmaz. Performansını optimize etmek için işlem yapılmasını gerektirir. Madencilikten sonra bir işleme tesisine alınır. Orada ince parçacıkları gidermek için yıkanır.
Yıkama işleminden sonra, yıkama suyunun akmasını sağlamak için kum yığınlar halinde istiflenir. Bu işlem dışarıda yapılır ve sıcaklıkların donma noktasının üzerinde olduğu yılın zamanları ile sınırlıdır. Kum boşaltıldıktan sonra, tüm nemi almak için bir hava kurutucuya yerleştirilir. Kuru tahıllar daha sonra farklı müşteriler için özel boyut fraksiyonları elde etmek için elenir.
Fracking için uygun olmayan kum ayrılır ve diğer kullanımlar için satılır. Bazı kırılma kumu, kırma işlemindeki performansını artırmak için reçine kaplanmış olabilir. Bu malzeme premium ürün olarak satılacak. İşlemden sonra çoğu kum demiryolu teslimatı için doğrudan tren arabalarına yüklenir.
Bazı işleme tesisleri maden sahasında bulunmaktadır. Bununla birlikte, işleme tesislerinin oluşturulması çok pahalıdır ve bazen birden fazla mayın tarafından paylaşılmaktadır. Bunlar merkezi olarak birkaç maden ocağına yerleştirilmiştir ve kum kamyon, tren veya taşıyıcı tarafından teslim edilir.
Üretilen ve kullanılan frak kum nerede?
Birkaç yıl önce Wisconsin ve Teksas'taki üreticiler, petrol ve gaz endüstrisi tarafından kullanılan kırık kumlarının çoğunu tedarik ediyorlardı. Bununla birlikte, doğal gaz ve kaya gazı patlamasından kaynaklanan talepte büyük bir artış, birçok şirketi bu ürünü sağlamaya teşvik etti. Bu şirketlerin birçoğu, St. Peter Sandstone ve benzeri kaya birimlerinin yüzeye yakın ve kolayca kazıldığı ABD'nin orta kesimindedir. Bu alanlar aynı zamanda tektonik kuvvetlerin kaya birimlerinin katlanmasına neden olmadığı ve kum tanelerini zayıflattığı yerlerdir. Ana bölge orta batı eyaletlerindedir (Illinois, Indiana, Iowa, Kansas, Kentucky, Minnesota, Michigan, Missouri, Nebraska ve Wisconsin).
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yüksek saflıktaki silika kumlarının çoğu on yıllardır bilinmektedir. Cam yapımı ve metalurjik kullanımlar için kullanılmıştır. Şu anki kırılma kumu arayışı, “yeni kum kaynaklarını keşfetme” ile ilgili değil, bunun yerine hangi kaynakların daha üstün materyaller ürettiğinin belirlenmesi ile ilgilidir.
Kırılma kumu, doğal gaz, doğal gaz sıvıları ve hidrolik kırılmanın gerekli olduğu şeyllerden ve diğer sıkı kayaçlardan yağ üretmek için kullanılır. Bunlar: Marcellus Şeyl, Utica Şeyl, Bakken Oluşumu, Haynesville Şeyl, Fayetteville Şeyl, Kartal Ford Şeyl, Barnett Şeyl ve ABD'de pek çok şeyl oyunu.
Peter Kumtaşı: Peter Sandstone’un, Missouri, Pasifik yakınlarında çekilen Joachim Dolomite tarafından çekilmiş fotoğrafı. Kamu malı görüntü Kbh3rd.
Frac Kum Kaynakları ve Fiyatları
Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'nın birçok bölgesinde gelişmekte olan sayısız şeyl oyununa cevaben, Kuzey Amerika'daki kırık kum talebi son birkaç yılda keskin bir şekilde artmıştır. Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırmaları bu üretimin kaynağını bildirmektedir:
Ortabatıda Ordovisyen St. Peter Sandstone, birçok son kullanım için birincil bir silis kumu kaynağıdır ve aynı zamanda önemli bir kırık kumu kaynağıdır. Beş eyalette mayınlı St Peter Sandstone kırık kumu, doğal gaz üreten çok sayıda yeraltı şeyl oluşumuna makul bir taşıma mesafesi içerisindedir.2011 yılında, Ortabatı'da frak kumun% 59'u üretildi.
ABD Jeolojik Etüt Madenleri Yıllığı'ndaki kırık kum için ortalama fiyatların 2010 yılında ton başına 45 ile ton başına 50 dolar arasında olduğu bildirilmiştir. 2011 yılında ortalama fiyat 54,83 dolara yükselmiştir. Bu, inşaat sektörü dışında satılan özel kum için ton başına ortalama 35 dolar fiyatından önemli ölçüde yüksektir.
Sinter Boksit Propilenleri
Toz halinde boksit, çok yüksek sıcaklıklarda minik taneciklerin içine kaynaşabilir. Bu boncuklar çok yüksek ezilme direncine sahiptir ve bu onları propant olarak kullanılmaya uygun kılar. Boncukların özgül ağırlığı ve boyutları, hidrolik kırılma sıvısının viskozitesi ve kayada oluşması beklenen kırılmaların büyüklüğü ile eşleştirilebilir. Üretilen propantlar, kırık kumu olarak bilinen doğal bir propant ile karşılaştırıldığında geniş bir tane büyüklüğü ve özgül ağırlık seçimi sunar. Üretilen propantlar yerine frac kum kullanılmaktadır çünkü maliyet ve nakliye avantajı vardır.