Sable de fracturation de gaz

Types de sables de fracturation de gaz

Dans le processus de fracturation hydraulique (fracturation), un sable résistant et robuste est nécessaire pour maintenir les fissures dans la formation rocheuse ouvertes et permettre au gaz ou au pétrole de s'écouler. Le matériau utilisé à cette fin est appelé sable de fracturation. Il existe de nombreux types de sables de fracturation avec des propriétés et des avantages particuliers.

• Sable blanc du nord :

  Le sable blanc du nord se trouve à plusieurs endroits dans le Wisconsin, le Minnesota et l'Illinois. Il a une teneur élevée en silice. Lorsqu'il est extrait et traité correctement, sa forme arrondie et sa clarté optique en font un choix idéal pour l'industrie de la fracturation. C'est le type de sable de fracturation le plus recherché. Il est couramment utilisé aux États-Unis et dans plusieurs autres pays pour la stimulation de fracturation hydraulique ou la fracturation.

• Sable brun du Texas :

  Le sable brun est également appelé sable régional. On le trouve dans le bassin permien, dans l'ouest du Texas. Ses grains grossiers et anguleux ne résistent pas aussi bien à une pression élevée que le sable blanc du nord, ce qui signifie qu'il n'est pas aussi efficace comme agent de soutènement dans la fracturation hydraulique. Pour cette raison, le sable brun est souvent utilisé pour les puits locaux dans le bassin permien.

• Certaines grès :

  Certaines grès font un bon sable de fracturation. Parmi les exemples, citons le sable de la formation Hurd, le sable de la formation Tansill et le sable de la formation Santa Rosa. La formation du sable est importante à connaître. Les grains doivent avoir la bonne forme et la bonne résistivité, ce qui signifie que la source rocheuse ne doit pas contenir d'autres minéraux.

• Sable de fracturation synthétique :

  Un agent de soutènement synthétique est une substance artificielle utilisée dans la fracturation hydraulique. Il peut être créé à partir d'une variété de matériaux, y compris des granulés d'argile, des résidus miniers et plus encore. Les agents de soutènement synthétiques présentent souvent des avantages, tels qu'une plus grande résistance et une résistance accrue au broyage sous pression, mais ils peuvent également être plus coûteux à produire que les sables naturels.

• Fluide de fracturation gélifié :

  L'agent porteur du sable de fracturation est souvent un fluide de fracturation gélifié, qui est composé d'eau et d'un polymère naturel. L'eau est le composant principal du fluide de fracturation gélifié, et les polymères sont utilisés pour augmenter la viscosité. Il existe également d'autres liquides tels que la mousse et l'azote gazeux, qui sont moins courants.

Spécifications et entretien

Les spécifications du sable de fracturation de gaz varient en fonction du type d'application et des besoins de l'acheteur. Les spécifications suivantes sont utilisées pour classer les produits de sable de fracturation.

• Taille de la maille

  Le sable de fracturation est classé en différentes tailles de mailles qui indiquent le diamètre des grains de sable individuels. Les trois principaux types de sable de fracturation (céramique, revêtu de résine et blanc du nord) contiennent différentes tailles de mailles telles que 40/70, 70/140 et autres. La taille de maille 40/70 est principalement utilisée dans les puits de gaz, tandis que la taille de maille 100 est couramment utilisée pour les puits de pétrole conventionnels. Le sable de fracturation de différentes tailles de mailles peut également être mélangé pour obtenir des performances optimales du puits.

• Arrondi

  L'arrondi décrit à quel point les grains de sable de fracturation sont sphériques ou arrondis. Les grains de sable naturel sont généralement anguleux, tandis que les producteurs de sable de fracturation enrobent ou broient les grains pour les rendre plus arrondis. Les puits de gaz ont surtout besoin de grains arrondis pour maintenir les fractures ouvertes et permettre le passage du gaz. Les grains anguleux ne sont pas aussi efficaces que les grains arrondis pour accomplir cette tâche.

• Solubilité

  Certains sables se dissolvent dans l'acide chlorhydrique faible et sont appelés sables solubles. Ces types de sables sont indésirables et ne doivent jamais être utilisés ou vendus comme sable de fracturation.

Les fournisseurs de sable doivent vérifier la qualité de leur produit pour répondre aux spécifications requises par les clients et aux besoins des puits de gaz. La première étape de la vente de sable de fracturation est de réaliser des tests pour déterminer les caractéristiques physiques souhaitables du sable de fracturation :

• Analyse granulométrique

  Les particules de sable sont évaluées en les tamisant à travers une série de tamis empilés. La distribution du sable est rapportée sur les tamis. Selon la taille des tamis, l'analyse granulométrique montre le pourcentage de particules dans chaque groupe de mailles. Les entreprises utilisent ces données pour déterminer si leur sable répond aux exigences de maille pour des applications spécifiques.

• Évaluation géologique

  Un géologue qualifié inspecte le gisement de sable. Il évalue visuellement sa texture et sa forme. L'expert effectue des tests pour déterminer s'il est adapté au sable de fracturation. L'évaluation géologique montre si le gisement peut être exploité et traité économiquement pour produire du sable de fracturation qui répondra aux besoins des clients.

Applications du sable de fracturation de gaz

Le sable de fracturation de gaz sert à de nombreuses applications, et la polyvalence de ce produit en a fait une option privilégiée dans diverses industries. Voici quelques-unes de ses applications :

• Fracturation hydraulique :

  L'application principale du sable de fracturation est la fracturation hydraulique. Comme mentionné précédemment, ce processus consiste à injecter du sable de fracturation dans des formations rocheuses pour augmenter les rendements en gaz naturel et en pétrole. Par conséquent, les entreprises de fracturation hydraulique dépendent fortement des sables de fracturation pour assurer le succès de leurs opérations.

• Gisements pétroliers :

  Les sables de fracturation sont largement utilisés dans les gisements pétroliers. Ils sont utilisés pour obtenir un taux d'extraction plus élevé du pétrole brut enfoui profondément dans la terre en soutenant les fractures qui ont été formées dans la roche de base par fracturation hydraulique. Cela permet d'augmenter la production globale du gisement pétrolier.

• L'industrie du gaz naturel :

  La capacité du sable à maintenir les fractures ouvertes en fait un élément essentiel pour l'extraction du gaz naturel. En soutenant les fissures dans les formations de schiste, le sable de fracturation permet au gaz naturel de s'écouler librement. L'utilisation du sable de fracturation dans la fracturation hydraulique augmente le rendement et réduit les coûts de production dans l'industrie du gaz naturel.

• Production de céramique et de verre :

  Le sable contenant de minuscules particules rondes est utilisé dans la fabrication de la céramique et du verre. Lorsqu'il est mélangé à d'autres matériaux et brûlé à des températures élevées, il confère résistance et structure aux produits finis. Par exemple, le sable de silice est un composant essentiel dans la production du verre, des luminaires, des contenants en verre et de la fibre de verre.

• Astronomie et optique :

  Les coupoles sont utilisées dans les fonderies pour couler le métal. Les noyaux internes sont des sables de silice utilisés pour soutenir le métal lorsqu'il se solidifie dans d'autres moules. Les fonderies qui coulent des métaux principalement pour le secteur automobile utilisent des sables ayant différentes caractéristiques. Les sables de fracturation sont également utilisés dans les télescopes et autres dispositifs optiques, tels que les lentilles et les filtres. Ils contribuent à améliorer la précision et la clarté de ces instruments, ce qui permet aux astronomes d'étudier les corps célestes avec plus de précision.

• Industrie de la construction :

  Le sable est utilisé dans l'industrie de la construction, notamment dans la fabrication du béton, du mortier et d'autres matériaux de construction. Le sable de fracturation est largement utilisé dans la production d'asphalte pour la construction de routes et d'autres projets d'infrastructure. Lorsqu'il est combiné à d'autres matériaux, le sable de fracturation utilise sa résistance et sa durabilité pour créer des matériaux de construction de haute qualité.

• Sports et terrains artificiels :

  Les terrains de sport et le gazon artificiel dépendent des sables de fracturation pour leur stabilité et leur drainage. Le sable de fracturation offre une base cohérente pour les événements sportifs, assurant la sécurité et la performance, des stades de football aux terrains de soccer. De plus, lorsqu'il est utilisé dans les pistes de course, le sable de fracturation amortit l'impact sur les pattes des chevaux, réduisant le risque de blessures en diminuant la force qu'ils exercent sur leurs pattes lorsqu'ils courent sur ces pistes.

Comment choisir les sables de fracturation de gaz

Pour sélectionner le sable de fracturation approprié pour l'entreprise, plusieurs facteurs doivent être pris en compte.

• Caractéristiques du réservoir

  En général, les caractéristiques du réservoir, telles que la profondeur, la pression et la température, influencent le choix du sable de fracturation. De même, les qualités de la formation rocheuse présente dans le réservoir intègrent sa perméabilité et sa porosité. De plus, le type d'hydrocarbures (pétrole, gaz ou condensat) présents dans le réservoir peut avoir un impact sur le processus de sélection du sable. Par exemple, certaines variétés de sable de fracturation sont plus appropriées pour extraire des types d'hydrocarbures particuliers.

• Conception et complétion du puits

  De nombreux facteurs liés à la conception et à la complétion du puits peuvent également avoir un impact sur la sélection du sable de fracturation. Cela comprend la profondeur du puits, qui peut influencer la taille et la constance du sable de fracturation choisi. De même, le type de puits (vertical, horizontal ou dévié) détermine la méthode de sélection du sable de fracturation. De plus, selon qu'une fracture à une ou plusieurs étapes est employée, certains types de sables de fracturation fonctionnent mieux avec des techniques de fracturation spécifiques. En outre, les conditions de pression et de température du puits peuvent également avoir un impact sur la sélection du sable de fracturation.

• Facteurs opérationnels

  Les facteurs opérationnels tels que le type de fluide de fracturation, le transport des agents de soutènement et les méthodes de manutention peuvent également influencer le processus de sélection du sable de fracturation. Comme mentionné précédemment, différents fluides de fracturation peuvent interagir mieux avec certains types de sables. De même, le transport et la manutention des agents de soutènement peuvent exclure certaines options en fonction de considérations logistiques. De plus, le volume d'agent de soutènement requis est déterminé par le nombre de fractures et la taille de chaque fracture.

• Considérations économiques

  Comme prévu, les questions économiques seront également une préoccupation pour ceux qui choisissent les sables de fracturation. Des questions telles que le prix du marché, la disponibilité et les coûts de transport et de manutention peuvent être cruciales lorsqu'il s'agit de déterminer quel type de sable de fracturation utiliser.

Questions et réponses sur le sable de fracturation de gaz

Q1 : Quelle est la composition chimique du sable de fracturation ?

A1 : Le principal composant chimique du sable de fracturation est la silice, également connue sous le nom de dioxyde de silicium. De nombreuses entreprises de sable de fracturation visent une teneur en silice supérieure à 99 % dans leur produit.

Q2 : Pourquoi le sable de fracturation est-il considéré comme un minéral ?

A2 : Plus précisément, de nombreux sables sont composés de quartz, un minéral courant et robuste qui peut résister au processus d'altération. Cela permet de classer le sable de fracturation comme un minéral.

Q3 : En quoi le sable de fracturation diffère-t-il du sable ordinaire ?

A3 : Le sable de fracturation est plus délicat que le sable ordinaire. Les grains de sable sont si arrondis et si bien assortis en taille qu'ils peuvent maintenir les fractures de la roche ouvertes. En revanche, les grains de sable typiques sont anguleux et de tailles variées.

Q4 : L'extraction du sable de fracturation est-elle durable ?

A4 : Contrairement aux produits énergétiques fossiles pour lesquels il constitue une ressource vitale, le sable de fracturation est un minéral électriquement durable. Il n'est pas épuisé pendant les opérations de forage, et le sable retourné peut être réutilisé dans de nouvelles activités de forage.