Кварцевый песок 25: инновации или экология? 

Вот тема, которая постоянно всплывает на совещаниях и в кулуарах выставок: использование кварцевого песка фракции 20/40 или 30/50 в ГРП. Все говорят об инновациях в области проппантов, а тут — старый добрый песок. Но когда начинаешь копать вглубь, особенно с фракцией 25, всё оказывается не так просто. Многие сразу кричат ?экология!?, не понимая, что за этим стоит целый пласт технологических компромиссов и экономических расчётов. Попробую изложить, как видится эта ситуация из цеха и с месторождения.

Что скрывается за цифрой ?25??

Когда говорят ?кварцевый песок 25?, часто имеют в виду не идеально калиброванную фракцию 25/30, а некий усреднённый продукт, тяготеющий к среднему размеру зерна около 0,5-0,6 мм. Это не тот отсеянный по ГОСТу песок для стекольной промышленности. Это материал для заканчивания скважин, и его ключевой параметр — не только размер, но и прочность на смыкание, и сферичность. И вот здесь первый подводный камень: добыча.

Чтобы получить относительно однородную фракцию, сырьё часто проходит через серию дробилок и грохотов. Энергозатраты огромные. Мы как-то пробовали работать с песком из одного карьера в Архангельской области — красиво, чисто, но после обогащения себестоимость взлетала так, что дешевле было бы использовать керамический проппант низкой плотности. Экологи тут же указывали на нарушенный ландшафт карьера, но молчали про углеродный след от транспортировки того же керамического проппанта из Китая.

Есть ещё нюанс с прочностью. Природный кварцевый песок имеет высокую прочность на сжатие, но при высоких давлениях пласта (выше 6000 psi) зерна начинают дробиться, образуя мелкодисперсную пыль, которая забивает поры пласта. Это классическая проблема, которая свела на нет несколько наших попыток использовать его на глубоких горизонтах Ванкора. Инновацией это не назовёшь — скорее, вынужденной мерой на месторождениях с низким пластовым давлением.

Экологический дискурс: где реальность, а где пиар?

Сейчас модно продвигать природный песок как ?экологичную альтернативу? проппантам, требующим высокотемпературного обжига. Логика вроде бы есть: нет печей — нет выбросов CO2. Но это слишком упрощённая картина. Возьмём процесс обогащения — отмывку. Чтобы удалить глинистые плёнки и оксиды железа, песок промывают тысячами кубометров воды. Куда деваются шламовые воды? В лучшем случае — в отстойники, которые потом рекультивируют. В худшем — в ближайший водоём. Видел такие ?экологичные? производства в Кузбассе — после них река мутная на километры.

Другой аспект — транспортная логистика. Крупный потребитель, например, ООО Цинтунсяский завод пропантов Жуйтун (сайт: https://www.rtzcj.ru), который, кстати, с 2011 года производит полный спектр продукции для ГРП, от проппантов до барита, хорошо знает эту проблему. Доставка песка вагонами или большегрузами с Урала в Западную Сибирь — это тысячи километров и сотни тонн сожжённого дизеля. Сравнишь с локальным производством керамических проппантов рядом с месторождением — и экологическое преимущество песка тает на глазах. Компания, чья основная деятельность — производство и продажа проппантов для гидроразрыва, барита и известняковой муки, наверняка сталкивалась с этим расчётом при формировании своего продуктового портфеля.

И всё же, есть ниши, где экологический аргумент работает. Например, на лицензионных участках в Европе, где законодательство жёстко ограничивает импорт и использование синтетических материалов. Там применение местного кварцевого песка — не инновация, а бюрократическая необходимость. Но и там его часто смешивают с полимерными покрытиями для снижения пылеобразования, что снова ставит вопрос о ?природности? конечного продукта.

Практика vs. Лабораторные отчёты

В лаборатории песок фракции 25 показывает прекрасную проводимость в стандартных ячейках API. Но на практике, при закачке в пласт, возникает эффект сегрегации — более тяжёлые и крупные зёрна оседают быстрее, формируя неоднородный проппантный пакет. В итоге, проводимость на стенке скважины может быть в разы ниже лабораторной. Мы наступали на эти грабли на одном из месторождений в ХМАО — по отчётам всё идеально, а дебит не растёт. Пришлось переходить на более лёгкие и однородные смоляные проппанты.

Ещё один практический момент — работа со смесями. Часто песок 25 используют как носитель для химических реагентов (например, для контроля за образованием осадков). И здесь важна не только фракция, но и пористость поверхности зерна, её способность удерживать химию. У того же природного кварца она низкая, реагент быстро вымывается. Приходится добавлять связующие, что удорожает состав и снова отдаляет от ?экологичного? идеала.

Был у нас и курьёзный опыт с попыткой использовать так называемый ?вторичный? кварцевый песок — отходы от производства солнечных панелей. Идея казалась блестящей: и утилизация отходов, и дешёвое сырьё. Но на деле в нём оказались микропримеси боросиликатного стекла, которые при контакте с пластовой водой давали непредсказуемую геохимическую реакцию. Одна скважина после такого ГРП вообще перестала фонтанировать. Инновация обернулась многомиллионными убытками.

Экономика вопроса: где выгода?

Основной аргумент за песок — цена. Да, тонна природного песка фракции 25 может быть в 2-3 раза дешевле, чем тонна керамического проппанта. Но если считать не за тонну, а за единицу достигнутой проводимости или за кубометр устойчивого дебита, картина может меняться. На низкопроницаемых коллекторах, где критически важна однородность упаковки проппанта, песок проигрывает.

Однако, для массивных ГРП на сланцевых газовых месторождениях в США, где в одну скважину закачивают десятки тысяч тонн проппанта, даже 10-15% экономии на материале — это колоссальные деньги. Там песок, включая фракцию 25, — это не экология, а суровая экономика. Его доставляют по железной дороге целыми составами, строят перевалочные терминалы прямо рядом с скважинами. Это доведённая до логического абсолюта индустрия, где об экологии вспоминают в последнюю очередь.

В России подобный подход только начинает приживаться. Компании вроде ООО Цинтунся Жуйтун Пропант находятся в сложном положении: с одной стороны, нужно предлагать конкурентные по цене решения, с другой — обеспечивать соответствие растущим экологическим стандартам и техническим требованиям нефтегазовых компаний. Их опыт в производстве полного спектра материалов для ГРП, вероятно, позволяет им видеть эту дилемму особенно остро: продвигать ли простой и дешёвый песок или делать ставку на более технологичные и дорогие продукты.

Взгляд в будущее: гибридные решения

На мой взгляд, будущее — не в споре ?песок vs. синтетика?, а в гибридных составах. Уже сейчас появляются проппанты, где ядро — это то же кварцевое зерно фракции 25, но с модифицированным поверхностным покрытием, увеличивающим прочность и снижающим пылеобразование. Это не отказ от природы, а её доработка.

Другой тренд — локализация. Вместо того чтобы везти песок за тысячи километров, эффективнее налаживать его добычу и первичное обогащение вблизи крупных нефтегазоносных регионов. Это снизит транспортный след и создаст рабочие места. Но для этого нужны инвестиции в геологоразведку песчаных карьеров, что в нынешних условиях делают немногие.

И, наконец, вопрос утилизации. После окончания срока службы скважины проппантный пакет остаётся в пласте. Инертный кварц с этой точки зрения предпочтительнее многих полимеров. Но и здесь нет ясности — как это будет регулироваться законодательно через 30-50 лет? Пока что этот аргумент ?за песок? звучит скорее как теория.

Так что, возвращаясь к заглавному вопросу: кварцевый песок 25 — это инновация или экология? Ни то, и ни другое в чистом виде. Это прагматичный инструмент, который имеет право на жизнь в определённых геологических и экономических условиях. Его роль определяется не маркетинговыми лозунгами, а сухим расчётом КПД, который включает в себя и стоимость тонны, и потенциальный дебит, и репутационные риски, и будущие штрафы за вред окружающей среде. Как и всегда в нашем деле, истина где-то посередине, на листе Excel с расчётами окупаемости.