округлость кварцевого песка

Если брать наш опыт на месторождениях Западной Сибири – многие до сих пор считают, что главное в кварцевом песке это фракция, а округлость кварцевого песка это что-то второстепенное. Приходилось сталкиваться с ситуациями, когда заказчик требовал 'хоть колотый, но 0,8-1,2 мм', а через месяц мы получали рекламацию по засорению скважины.

Почему сферичность влияет на проницаемость

В 2018 году мы проводили сравнительные испытания для Арланского месторождения. Взяли три партии песка: идеально окатанный речной, дробленый кварцит и наш проппант с завода в Цинтунся. Когда начали прокачивать жидкость через образцы, разница в проницаемости достигла 40% при одинаковой гранулометрии.

Замеры по методу Krumbein & Sloss показывали: даже при 0,7-0,8 коэффициенте округлости мы теряли до 15% продуктивности пласта. Особенно критично для низкопроницаемых коллекторов, где каждый микродарси на счету.

Кстати, именно тогда мы начали сотрудничать с ООО Цинтунсяский завод пропантов Жуйтун – их лабораторный контроль за сферичностью соответствовал нашим полевым требованиям.

Технологические компромиссы при добыче

На практике идеальная округлость – это утопия. В карьере 'Сибирский кварц' мы столкнулись с тем, что природный песок имеет разную степень окатанности в зависимости от горизонта. Верхние слои давали коэффициент 0.92, но при глубине 15 метров он падал до 0.78.

Пришлось разрабатывать технологию обогащения с сепарацией по плотности – более окатанные зерна имели меньшую поверхностную шероховатость и по-другому вели себя в потоке воды. Это добавило 23% к себестоимости, но позволило выйти на стабильные параметры.

Кстати, у китайских коллег из Округлость кварцевого песка Жуйтун я подсмотрел интересное решение – они используют многостадийную гидросепарацию с обратной подачей воды. У нас такое не везде применимо из-за климатических ограничений.

Оборудование для оценки формы зерен

С классическим микроскопом и компаратором мы намучились – субъективная оценка всегда давала погрешность до 20%. Перешли на цифровой анализ изображений через систему PartAn, но и там были нюансы.

Особенно проблемными оказались пограничные случаи – когда зерно имеет хорошую округлость, но поверхностную шероховатость. Для ГРП такой материал подходит, а для фильтров – уже нет.

В 2022 году пробовали совмещать данные лазерной гранулометрии и динамического анализа изображений. Получилась интересная корреляция между коэффициентом округлости и углом естественного откоса – теперь используем это как экспресс-метод.

Полевые наблюдения и практические сложности

На Ковыктинском месторождении был показательный случай – привезли партию песка с заявленной округлостью 0.95, а при закачке в пласт получили забитые фильтры. После вскрытия оказалось, что поставщик полировал поверхность зерен, но сохранил угловатую форму.

Этот опыт заставил нас пересмотреть подход к приемочным испытаниям. Теперь обязательно делаем тест на уплотнение – угловатые зерна даже при полировке дают большую упаковочную плотность.

Кстати, у ООО Цинтунся Жуйтун Пропант в технических условиях прописаны оба параметра – и сферичность, и округлость. Это редкость для российского рынка, обычно ограничиваются только первым показателем.

Экономика качества и технологические перспективы

Считается, что улучшение округлости с 0.7 до 0.9 увеличивает стоимость тонны на 30-35%. Но если посчитать потери от снижения продуктивности скважины – это оказывается выгоднее.

Особенно для горизонтальных скважин с многократными стадиями ГРП. Там даже 10% разница в проницаемости проппантной насыпки дает существенную прибавку к дебиту.

Сейчас экспериментируем с комбинированными составами – используем более окатанный песок для ближних зон и стандартный для дальних. Округлость кварцевого песка в таком случае оптимизируется по экономическим критериям, а не по максимальным показателям.

Если вернуться к началу – сейчас мы уже не гонимся за идеальной сферичностью. Главное понимать, для каких пластов и технологий ГРП какой диапазон округлости оптимален. Иногда достаточно 0.8, а где-то действительно нужны 0.95. Опыт Цинтунсяского завода здесь очень кстати – у них как раз гибкий подход к параметрам в зависимости от условий применения.