CC BY
21
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2022. No 2
Научная статья УДК 666.32/36
doi: 10.17213/1560-3644-2022-2-40-46
ВЛИЯНИЕ ФТОРИДА НАТРИЯ И ОКСИДА АЛЮМИНИЯ НА ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ ПРОПАНТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ НА ОСНОВЕ БУРОВОГО ШЛАМА
А.А. Чумаков, Е.А. Яценко, А.А. Третьяк
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия
Аннотация. Описана проблема необходимости увеличения дебита скважин при разработке нефтегазовых месторождений на территории Российской Федерации с применением пропантов. Приведен усредненный химический состав пропантов. Проведены исследования химического и фазового состава бурового шлама Морозовского месторождения, показана возможность и перспективность синтеза на их основе алюмосиликат-ных пропантов. Разработаны сырьевые смеси и подготовлены лабораторные образцы пропантов для исследования физико-механических свойств (плотности и прочности). В ходе проведенных исследований определен оптимальный состав сырьевой смеси и режим обжига пропантов. Выявлено, что для обеспечения прочности (свыше 68,9 МПа) и оптимальной температуры спекания (1100 °C) необходимо вводить модифицирующие добавки, % по массе: оксид алюминия - 5,0, стеклобой БТ-1 - 20, NaF (сверх 100 % по массе) - 4.
Ключевые слова: нефтедобыча, буровой шлам, пропанты, модифицирующие добавки, спекание, прочность на сжатие
Благодарности: статья написана научным коллективом ЮРГПУ(НПИ) при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках соглашения № 20-79-10142 «Разработка эффективной технологии синтеза алюмосиликатных пропантов с использованием отходов бурения нефтегазовых скважин Южного федерального округа» (руководитель - Третьяк А.А.)
Для цитирования: Чумаков А.А., Яценко Е.А., Третьяк А.А. Влияние фторида натрия и оксида алюминия на прочностные характеристики алюмосиликатных пропантов, полученных на основе бурового шлама // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2022. № 2. С. 40 - 46. http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2022-2-40-46
Original article
INFLUENCE OF SODIUM FLUORIDE AND ALUMINUM OXIDE ON THE STRENGTH CHARACTERISTICS OF ALUMINOSILICATE PROPPANTS OBTAINED ON THE BASIS OF DRILL CUTTINGS
A.A. Chumakov, E.A. Yatsenko, A.A. Tretyak
Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia
Abstract. The problem of the need to increase the flow rate of wells in the development of oil and gas fields on the territory of the Russian Federation with the use ofproppants is described. The average chemical composition ofproppants is given. Studies of the chemical and phase composition of drilling cuttings from the Morozovskoye field have been carried out, and the possibility and prospects for the synthesis of aluminosilicate proppants based on them have been shown. Raw mixtures have been developed and laboratory samples ofproppants have been prepared for the study ofphysical and mechanical properties (density and strength). In the course of the studies carried out, the optimal composition of the raw mixture and the firing mode of the proppants were determined. It was found that to ensure strength (over 68.9 MPa) and optimal sintering temperature (1100 °C), it is necessary to introduce modifying additives, wt. %: aluminum oxide - 5.0, cullet BT-1 - 20, NaF (over 100 wt. %) - 4.
Keywords: oil production, drill cuttings, proppants, modifiers, sintering, compressive strength
Acknowledgements: the article was written by the scientific team of the Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI) with the financial support of the Russian Science Foundation under Agreement No. 20-79-10142 "Development of an effective technology for the synthesis of aluminosilicate propants using waste from drilling oil and gas wells of the Southern Federal District" (head - A.A. Tretyak)
For citation: Chumakov A.A., Yatsenko E.A., Tretyak A.A. Influence of sodium fluoride and aluminum oxide on the strength characteristics of aluminosilicate proppants obtained on the basis of drill cuttings. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Techn. nauki=Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Technical Sciences. 2022; (2):40 - 46. (In Russ.) http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2022-2-40-46
© ЮРГПУ (НПИ), 2022
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2022. No 2
Введение
На сегодняшний день в мире наблюдается острая необходимость в развитии технологий увеличения нефтеотдачи пластов. Наиболее эффективным способом увеличения дебита скважин как с горизонтальным, так и с наклонно-направленным профилем, представляется многостадийный гидравлический разрыв пласта. Одним из основных элементов этого технологического процесса является специальный расклинивающий горные породы материал - пропант [1 - 5].
Как известно, пропанты представляют собой гранулообразный материал диаметром гранул от 0,5 до 1,2 мм. Традиционные пропанты синтезируются с использованием природных сырьевых материалов (глинозема и кремнезема), вносящих в химический состав оксиды кремния и алюминия. В ходе проведенных авторами статьи аналитических исследований научно-технической литературы был выявлен усредненный химический состав про-панта, представленный ниже в табл. 1 [5 - 8].
Таблица 1 / Table 1
Усредненный химический состав пропантов / Average chemical composition of proppants
Среднее содержание оксидов в пропантах, % по массе
AkO3 SiO2 Fe2O3 TiO2
15,0 - 45,0 50,0 - 65,0 4,5 - 5,0 4,5 - 5,0
Однако запасы природных сырьевых материалов постепенно истощаются, в связи с этим в мире проводятся исследования о возможности замены природного сырья техногенными продуктами, например, буровыми шламами, золой-уноса ТЭЦ [9 - 12].
Буровой шлам представляет собой водную взвесь, состоящую из бурового раствора и твердых частиц горной породы. В процессе бурения методом ГРП образуется большое количество бурового шлама, который является одним из важных факторов экологических проблем нефтяной отрасли вследствие их негативного влияния на окружающую среду. Буровые шламы после добычи скапливаются в специальных шламохрани-лищах, которые занимают огромные площади (до нескольких тысяч м2). В связи с этим крайне целесообразным будет переработка собираемых буровых шламов с целью их дальнейшего использования в синтезе керамических материалов, например, алюмосиликатных пропантов [5, 13].
Методика эксперимента
Для исследования возможности использования отходов бурения в синтезе пропантов был выбран буровой шлам Морозовского месторож-
дения, расположенного на территории Славянского района Краснодарского края в 110 км к северо-западу от Краснодара и в 36 км к северо-западу от железнодорожной станции Протока (Сла-вянск-на-Кубани), в 5 км восточнее от месторождения проходит автодорога Славянск - Ачуево.
Исследования химического состава бурового шлама. Определение концентрации породообразующих оксидов и некоторых микроэлементов в образцах проводили методом рентгеноспек-трального флуоресцентного анализа (РФА) на последовательном вакуумном спектрометре (с дисперсией длины волны) модели PW2400 производства Philips Analytical (Нидерланды). Спектрометр оснащен рентгеновской трубкой мощностью 3 кВт с Rh-анодом. Максимальное напряжение на трубке составляет 60 кВ, максимальный анодный ток - 125 мА. При калибровке спектрометра использовались промышленные и государственные стандартные образцы химического состава горных пород, грунтов и донных отложений. Исследования проводились в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН), расположенном в г. Москве [13 - 15].
Исследование фазового состава бурового шлама. Для определения фазового состава образец бурового шлама Морозовского месторождения подвергался измельчению и исследованию полученного порошка с помощью рентгеновского порошкового дифрактометра ARL X'TRA (Thermo Fisher Scientific), входящего в ЦКП «Нанотехно-логии» Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова. Интерпретация полученных данных проводилась с использованием базы данных ICDD (The International Center for Diffraction Data).
Подготовка лабораторных образцов и проведение испытаний. Порядок приготовления смеси был следующий. Буровой шлам предварительно высушивался при (100±5) °С и измельчался до размера частиц менее 250 мкм. Стеклобой был измельчен в лабораторной шаровой мельнице и просеян через сито № 025. Далее компоненты смешивались согласно составам и тщательно перемешивались в шаровой мельнице в течение 30 мин.
Из подготовленной сырьевой смеси с добавлением 5 % по массе воды формовали модельные лабораторные образцы в количестве трех штук в форме кубиков с длиной грани 20 мм массой 10 г путем одноосного прессования с максимальной нагрузкой 5 МПа. Полученные образцы помещали на сетчатую подложку и загружали в
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION.
TECHNICAL SCIENCES. 2022. No 2
холодную муфельную печь для обжига в атмосфере воздуха при температуре 1100 °С на протяжении 70 мин без выдержки со скоростью нагрева 6 °С/мин. После спекания образцы находились в печи до полного остывания, затем извлекались и подвергались испытаниям. За конечный результат берется среднее арифметическое трех параллельных измерений.
Образцы после обжига замерялись с использованием штангенциркуля и лабораторных весов для определения плотности после спекания р, кг/м3, по формуле
р = (m/F)-1000, (1)
где V- объем образца после обжига, см3; m - масса образца после обжига, г.
Прочностные характеристики определялись с использованием испытательного пресса марки ТП-1-1500 с диапазоном измерения силы от 30 до 1500 кН. Расчет прочности R, МПа, проводился по формуле
R = P-103/S, (2)
где P - нагрузка при раздавливании, кН; S - площадь поперечного сечения, на которое действует нагрузка, м2.
Коэффициент спекания K, показывающий качество проведенного обжига, определялся по формуле
K = VJ У2, (3)
где Vi - объем образца до обжига, см3; V2 - объем образца после обжига, см3.
Если значение коэффициента спекания больше либо равно 1, то образец можно считать плотно спекшимся. Если же меньше 1, то образец в процессе обжига вспенивался.
Результаты обсуждения
В ходе определения химического состава по методике, описанной выше, получены данные, представленные в табл. 2.
Таблица 2/ Table 2
Химический состав бурового шлама Морозовского месторождения / Chemical composition of drill cuttings from the Morozovskoye field
Оксиды Содержание, % по массе Оксиды Содержание, % по массе
ШШ 9,27 TiO2 0,54
Na2O 1,15 Fe2O3 3,82
MgO 1,17 SO3 2,07
AI2O3 10,26 Cl 0,25
SiO2 62,14 BaO 1,83
K2O 1,48 Другие 1,67
CaO 4,35
По данным табл. 2 видно, что выбранный буровой шлам обладает недостаточным количеством важного для пропанта оксида алюминия (см. табл. 1), следовательно, при разработке сырьевых смесей необходимо учитывать также ввод дополнительных модифицирующих добавок.
Результаты определения фазового состава бурового шлама Морозовского месторождения представлены на рис. 1.
о- кварц, □ - содалит, ◊ - каолинит
Рис. 1. Рентгенограмма бурового шлама Морозовского месторождения / Fig. 1. X-ray diffraction pattern of drilling cuttings from the Morozovskoye field
Как видно из рис. 1, основной фазой в исследуемом буровом шламе является Р-кварц (P-SiO2), находящийся в количестве около 25 - 30 %. К другим фазам относятся каолинит (AhO3^2SiO2^2H2O) и содалит (3Na2O-3AhO3-6SiO2-2NaCl). Наличие данных фаз в составе бурового шлама свидетельствует о возможности его использовании при синтезе пропантов [5, 13, 16, 17].
Таким образом, основным сырьем для синтеза алюмосиликатных пропантов был выбран буровой шлам Морозовского месторождения. Так как в химическом составе бурового шлама (см. табл. 2) недостаточно важного для пропанта оксида алюминия (см. табл. 1), в состав сырьевой смеси необходимо вводить модифицирующую упрочняющую добавку - оксид алюминия, но при его введении повышается тугоплавкость смеси, поэтому для снижения температуры спекания необходимо введение модифицирующих добавок плавней -стеклобой марки БТ-1 и фторида натрия.
Выбор оптимального количества стеклобоя марки БТ-1 20 % по массе и оксида алюминия 5 % по массе описан авторами в статье [17].
В связи с этим были составлены сырьевые смеси, представленные в табл. 3.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION.
TECHNICAL SCIENCES. 2022. No 2
Таблица 3 / Table 3
Компонентные составы сырьевых смесей / Component compositions of raw mixes
Содержание, % по массе
№ состава Буровой шлам Стеклобой БТ-1 Порошок AI2O3 (сверх 100) NaF сухой (сверх 100)
1 80 20 5 3
2 80 20 5 3,5
3 80 20 5 4
4 80 20 5 4,5
По вышеописанной технологии получены образцы, представленные на рис. 2.
№ состава Плотность, кг/м3 Коэффициент спекания Прочность, МПа (psi)
1 1799,82 1,07 56,11 (8138,07)
2 1840,49 1,08 67,57 (9800,19)
3 1848,08 1,07 73,58 (10671,88)
4 1406,48 0,98 46,57 (6754,41)
Рис. 2. Внешний вид обожженных образцов / Fig. 2. Appearance of fired specimens
Все образцы каждого состава получились достаточно спеченными. На поверхности каждого образца заметна небольшая стекловидная пленка, которая образуется в результате плавления стеклобоя. Кроме этого каждый образец имеет незначительную оплавленность, которая появляется за счет добавления второго важного плавня - фторида натрия.
По формулам (1) - (3) определены основные характеристики полученных образцов про-пантов, приведенные в табл. 4.
Таблица 4 / Table 4
Характеристики синтезированных образцов / Characteristics of the synthesized samples
Рис. 3. Зависимость плотности (1) и прочности (2) от количества вводимого фторида натрия / Fig. 3. Dependence of density (1) and strength (2) on the amount of sodium fluoride introduced
Это объясняется тем, что в ходе обжига при заданных условиях увеличивается объем выделяемого фтороводорода при разложении NaF с последующим повышением пористости, что полностью подтверждается результатами исследований микроструктуры синтезированных образцов, представленных на рис. 4.
Зависимость изменения прочности и плотности от состава сырьевой смеси показана на рис. 3.
Согласно данным рис. 3, при повышении количества с 3,0 до 4,0 % по массе наблюдается улучшение спекания и, соответственно, рост прочности от 56,11 до 73,58 МПа и плотности от 1799,82 до 1848,08 кг/м3. Однако при введении 4,5 % по массе происходит резкое снижение прочности практически в полтора раза - до 46,57 МПа и плотности - до 1406,48 кг/м3.
Рис. 4. Микроструктура синтезированных образцов / Fig. 4. Microstructure of synthesized samples
Как видно из рис. 4, при добавлении в сырьевую смесь фторида натрия в количествах от 3,0 до 4,0 % по массе структура образца получается плотно спеченная без каких-либо пор и трещин на поверхности. При увеличении NaF до 4,5 % по массе (образец 4) происходит вспенивание готового материала с образованием хаотично расположенных пор различной формы и размеров (20 - 100 нм). Влияние NaF на процесс спекания керамических материалов, в том числе пропантов, ранее уже частично изучалось [17 - 22].
Доказано [18], что фторид натрия оказывает флюсующее воздействие на силикатную массу, которая обусловлена деполимеризующим воздействием на силикатный каркас с образованием фторкремнекислородных группировок по цепочке реакций:
4NaF + 3SiÜ2 + ЗН2ОТ ^ 2Na2SiÜ3 + SiF4T + + ЗН2ОТ ^ 2Na2SiÜ3 +SiÜ2 + 4HFT
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2022. No 2
Введение фторида позволяет снижать температуру спекания примерно на 100 °С с 1200 до 1100 °С. В результате спекания происходит разрушение кремнекислородных связей, а при увеличении содержания фторида часть кремния заменяется ионами-модификаторами. В полученном расплаве появляются микрообласти, богатые катионами-модификаторами, в которых степень полимеризации кремнекислородных анионов ниже, чем в высококремнеземистых, что приводит к существенному уменьшению вязкости в данных микрообластях [22, 23].
Из-за того, что силикатные материалы имеют микронеоднородное строение, влияние фторидов на их вязкость можно объяснить следующим образом. В процессе обжига происходит распад фторидов на следующие ионы: MeFn ^ Ме+ + иБ-. Однако растворимость ионных соединений в высокополиме-ризованной микрофазе незначительна, следовательно, данные ионы конденсируются в менее по-лимеризованной катионами микрофазе, изменяя ее вязкостные свойства. Таким образом, наиболее эффективно использовать малые порции фторида при разработке сырьевой смеси, так как NaF играет роль катализатора, который снижает вязкость силикатной массы и упрощает дальнейшее формирование структуры [18].
При введении в сырьевую смесь в количестве 3,0 - 4,0 % по массе в процессе диссоциации и интервале 600 - 650 °С на поверхности образцов практически еще не образуется стекловидная пленка, и выделяющийся НБ выводится из образцов через микропоры на поверхности. Однако увеличение содержания до 4,5 % по массе способствует большему оплавлению образца с образованием прочной стекловидной пленки, поэтому выделяющийся НБ остается в объеме образца, заполняя поры различной формы и размера, что оказывает непосредственное влияние на прочностные характеристики синтезированных образцов.
Выводы
В ходе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Так как в буровом шламе Морозовского месторождения содержится недостаточное количество оксида алюминия, то при разработке сырьевых смесей необходимо вводить высокоалюминатные добавки в количестве не менее 5 % по массе.
2. Определен оптимальный состав сырьевой смеси для синтеза пропантов, % по массе: буровой шлам - 80; стеклобой БТ-1 - 20, порошок АЬОз (сверх 100 % по массе) - 5 и порошок
(сверх 100 % по массе) - 4. Обжиг образцов проводился при температуре 1100 °С на протяжении 70 мин без выдержки со скоростью нагрева 6 °С/мин. Определен предел прочности на сжатие образцов оптимального состава, составляющий 73,58 МПа, что соответствует требованиям ГОСТ Р 51761-2013 «Пропанты алюмосиликат-ные. Технические условия».
3. Установлено влияние и оптимальное содержание модифицирующих на процессы спекания и прочность пропантов. Установлено, что для обеспечения необходимой прочности (выше 68,9 МПа), содержание оксида алюминия должно составлять 5,0 % по массе. Для обеспечения оптимальной температуры спекания содержание модифицирующих добавок-плавней должно составлять, % по массе: стеклобой марки БТ-1 - 20, (сверх 100 % по массе) - 4. Изложены физико-химические аспекты влияния фторида натрия на процесс спекания пропантов.
Список источников
1. Верисокин А.Е. Методика испытаний проппантов для гидравлического разрыва пласта // Наука и техника в газовой промышленности. 2018. № 2 (74). С. 62 - 69.
2. Воробьев Е.С. ГРП - метод повышения нефтеотдачи // Трибуна ученого. 2020. № 11. С. 25 - 31.
3. Сулейманов С.С. М. Проблемы, возникающие при ГРП и возможности их решений // Аллея науки. 2020. № 12 (51). С. 210 - 215.
4. Meng T., LifengM., Fengbiao W., Gan F., Yongbin X. Experimental Study on Permeability Evolution and Nonlinear Seepage Characteristics of Fractured Rock in Coupled Thermo-Hy-draulic-Mechanical Environment: a Case Study of the Sedimentary Rock in Xishan Area // Engineering Geology, 2021. Vol. 294, No 106339.
5. Yatsenko E.A., Goltsman BM., Chumakov AA., Vilbitskaya NA., Wensheng Li. Research on the Synthesis of Proppants Applied for Oil Production by the Method of Hydraulic Facing // Materials Science Forum. 2021. Vol. 1037. Р. 181 - 188.
6. Hu X., SongX., Wu K., Shi Y., Li G. Effect of Proppant Treatment on Heat Extraction Performance in Enhanced Geother-mal System // Journal of Petroleum Science and Engineering, 2021. Vol. 207, No 109094.
7. Szymanska Joanna, Wisniewski Pawel, Wawulska-Marek Paulina, Mizera Jaroslaw. Determination of Loamy Resources Impact on Granulation of Ceramic Proppants and Their Properties // Applied Clay Science. 2018. Vol. 166. Р. 327 - 338.
8. Hari S., Krishna S., Gurrala L. N., Singh S., Ranjan N., VijR. K., Shah S.N. Impact of Reservoir, Fracturing Fluid and Proppant Characteristics on Proppant Crushing and Embedment in Sandstone Formations // Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2021. Vol. 95, No 104187
9. Xiang J., Liu L., He Y., Zhang N., Cui X. Early Mechanical Properties and Microstructural Evolution of Slag/Metakaolin-Based Geopolymers Exposed to Karst Water // Cement and Concrete Composites. 2019. Vol. 99. Р. 140 - 150.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION.
TECHNICAL SCIENCES. 2022. No 2
10. Xiang Leping, Cui Xuemin, He Yan, Zheng Guangjian, Shi Caijun. Effect of Fuller-Fine Sand on Rheological, Drying Shrinkage, and Microstructural Properties of Metakaolin-Based Geopolymer Grouting Materials // Cement and Concrete Composites. 2019. Vol. 104. No 103381.
11. Tan J., Lu W., Huang Y., Wei S., Xuan X., Liu L., Zheng G. Preliminary Study on Compatibility of Metakaolin-Based Geopolymer Paste with Plant Fibers // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 225. Р. 772 - 775.
12. Яценко Е.А., Смолий В.А., Климова Л.В., Гольцман Б.М., Рябова А.В., Головко Д.А., Чумаков А.А. Solid Fuel Combustion Wastes at CHPP in the Arctic Zone of the Russian Federation: Utility in Eco-Geopolymer Technology // Glass and Ceramics. 2022. Vol. 78 (9-10). Р. 374 - 377.
13. YatsenkoE., TretyakA., Chumakov A., GolovkoD. Prospects for the use of drilling slurries for the synthesis of aluminosili-cate propants // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 38. Р. 1886 - 1888.
14. Куренков В.В. Применение методики гидравлического разрыва пласта с промыслово-геофизическими методами для низкопроницаемых пластов // Научные исследования: от теории к практике. 2016. № 4-1 (10). С. 94- 97.
15. Усачев П.М. Гидравлический разрыв пласта: учеб. пособие для учащихся профтехобразования и рабочих на производстве. М.: Недра, 1986. 196 с.
16. Yatsenko E.A., Goltsman B.M., TretyakA.A., Chumakov A.A. Influence of Metallurgical Slag Additives on Proppants Synthesis Processes Based on Drilling Muds // Chernye Metally. 2021. No 8. Р. 49 - 53.
17. Яценко Е.А., Гольцман Б.М., Чумаков АА., Смолий В.А. Исследование процессов спекания алюмосиликатных пропан-тов на основе бурового шлама с использованием модифицирующих добавок // Записки Горного Института. 2022.
18. GoltsmanB.M., YatsenkoE.A., YatsenkoL.A., Irkha V.A. Synthesis of Porous Silicate Materials Using Sodium Fluride as Fluxing Agent // Tsvetnye Metally. 2021. Vol. 2021 (6). Р. 44 - 49.
19. AhamedM.A.A., Perera M.S.A., Elsworth D., Ranjith P.G., S Matthai K.M., Dong-yin L. Effective Application of Proppants During the Hydraulic Fracturing of Coal Seam Gas Reservoirs: Implications from Laboratory Testings of Propped and Unpropped Coal Fractures // Fuel. 2021. Vol. 304. No 121394.
20. Hari S., Krishna S., Gurrala L.N., Singh S., Ranjan N., VijR. K., Shah S.N. Impact of Reservoir, Fracturing Fluid and Proppant Characteristics on Proppant Crushing and Embedment in Sandstone Formations // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021. Vol. 95. No 104187.
21. WangX., Li L., Liu L., Yan X., Yang Y., Abushaikhaa A., Li Y., Yao J. Numerical Analysis of Gas Production Laws Considering Heterogeneous Proppant Distribution // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021. Vol. 95. No 104211.
22. Гольцман Б.М., Яценко ЕА., Комунжиева Н.Ю., Яценко Л А, Геращенко В.С., Смолий В.А. Effect of Fluxes on the Synthesis of Porous Materials Based on Native Silicate Raw Material // Glass and Ceramics. 2020. Vol. 77 (5-6). Р. 240-244
23. Мелконян Р.Г., Суворова О.В., Макаров Д.В., Манакова Н.К. Производство стеклообразных пеноматериалов: проблемы и решения // Вестн. Кольского научного центра РАН. 2010. Т. 10 (№ 1). С. 133 - 156.
References
1. Verisokin A.E. Proppant Testing Method for Hydraulic Fracturing. Science and technology in the gas industry. 2018; 2(74): 62-69. (In Russ.).
2. Vorobyov E.S. Hydraulic fracturing is a method of enhanced oil recovery. Tribuna uchenogo. 2020; (11): 25-31. (In Russ.).
3. Suleimanov S.S.M. Problems arising during hydraulic fracturing and the possibility of their solutions. Alley of Science. 2020; 12(51): 210-215. (In Russ.).
4. Meng T., Lifeng M., Fengbiao W., Gan F., Yongbin X. Experimental Study on Permeability Evolution and Nonlinear Seepage Characteristics of Fractured Rock in Coupled Thermo-Hydraulic-Mechanical Environment: a Case Study of the Sedimentary Rock in Xishan Area. Engineering Geology. 2021; 294 (106339).
5. Yatsenko E.A., Goltsman B.M., Chumakov A.A., Vilbitskaya N.A., Wensheng Li. Research on the Synthesis of Proppants Applied for Oil Production by the Method of Hydraulic Facing. Materials Science Forum. 2021;(1037): 181-188.
6. Hu X., Song X., Wu K., Shi Y., Li G. Effect of Proppant Treatment on Heat Extraction Performance in Enhanced Geothermal System. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021; 207 (109094).
7. Szymanska Joanna, Wisniewski Pawel, Wawulska-Marek Paulina, Mizera Jaroslaw. Determination of Loamy Resources Impact on Granulation of Ceramic Proppants and Their Properties. Applied Clay Science. 2018; (166):327-338.
8. Hari S., Krishna S., Gurrala L.N., Singh S., Ranjan N., Vij R.K., Shah S.N. Impact of Reservoir, Fracturing Fluid and Proppant Characteristics on Proppant Crushing and Embedment in Sandstone Formations. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021; 95 (104187).
9. Xiang J., Liu L., He Y., Zhang N., Cui X. Early Mechanical Properties and Microstructural Evolution of Slag/Metakaolin-Based Geopolymers Exposed to Karst Water. Cement and Concrete Composites. 2019; (99): 140-150.
10. Xiang Leping, Cui Xuemin, He Yan, Zheng Guangjian, Shi Caijun. Effect of Fuller-Fine Sand on Rheological, Drying Shrinkage, and Microstructural Properties of Metakaolin-Based Geopolymer Grouting Materials. Cement and Concrete Composites. 2019; 104 (103381).
11. Tan J., Lu W., Huang Y., Wei S., Xuan X., Liu L., Zheng G. Preliminary Study on Compatibility of Metakaolin-Based Geopolymer Paste with Plant Fibers. Construction and Building Materials. 2019; 255 (772-775).
12. Yatsenko E.A., Smolii V.A., Klimova L.V., Goltsman B.M., Ryabova A.V., Golovko D.A., Chumakov A.A. Solid Fuel Combustion Wastes at CHPP in the Arctic Zone of the Russian Federation: Utility in Eco-Geopolymer Technology. Glass and Ceramics. 2022; 78(9-10):374-377.
13. Yatsenko E., Tretyak A., Chumakov A., Golovko D. Prospects for the use of drilling slurries for the synthesis of aluminosilicate propants. Materials Today: Proceedings. 2021; (38): 1886-1888.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2022. No 2
14. Kurenkov V.V. Application of hydraulic fracturing technique with field geophysical methods for low-permeability reservoirs. Scientific research; from theory to practice. 2016;4-1(10): 94-97. (In Russ.).
15. Usachev P.M. Hydraulic fracturing. Textbook for students of vocational education and workers in production. Moscow: Nedra; 1986. 196 p.
16. Yatsenko E.A., Goltsman B.M., Tretyak A.A., Chumakov A.A. Influence of Metallurgical Slag Additives on Proppants Synthesis Processes Based on Drilling Muds. ChernyeMetally. 2021; (8): 49-53.
17. Yatsenko E.A., Goltsman B.M., Chumakov A.A., Smolii V.A. Study of sintering processes of aluminosilicate proppants based on drill cuttings using modifying additives. Journal of Mining Institute. 2022. (In Russ.).
18. Goltsman B.M., Yatsenko E.A., Yatsenko L.A., Irkha V.A. Synthesis of Porous Silicate Materials Using Sodium Fluride as Fluxing Agent. Tsvetnye Metally. 2021; (6):44-49.
19. Ahamed M.A.A., Perera M.S.A., Elsworth D., Ranjith P.G., S Matthai. K.M., Dong-yin L. Effective Application of Proppants During the Hydraulic Fracturing of Coal Seam Gas Reservoirs: Implications from Laboratory Testings of Propped and Unpropped Coal Fractures. Fuel. 2021;304(121394).
20. Hari S., Krishna S., Gurrala L.N., Singh S., Ranjan N., Vij R.K, Shah S.N. Impact of Reservoir, Fracturing Fluid and Proppant Characteristics on Proppant Crushing and Embedment in Sandstone Formations. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021; 95 (104187).
21. Wang X., Li L., Liu L., Yan X., Yang Y., Abushaikhaa A., Li Y., Yao J. Numerical Analysis of Gas Production Laws Considering Heterogeneous Proppant Distribution. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021; 95(104211).
22. Goltsman B.M., Yatsenko E.A., Komunzhieva N.Yu., Yatsenko L.A., Gerashchenko V.S., Smolii V.A. Effect of Fluxes on the Synthesis of Porous Materials Based on Native Silicate raw materials. Glass and Ceramics. 2020; 77(5-6):240-244. (In Russ.).
23. Melkonyan R.G., Suvorova O.V., Makarov D.V., Manakova N.K. Production of glassy foam materials: problems and solutions. VestnikKol'skogo nauchnogo tsentra RAN. 2010; 10(1): 133-156. (In Russ.).
Сведения об авторах
Чумаков Андрей Алексеевичя- аспирант, a-chumakow@mail.ru
Яценко Елена Альфредовна - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Общая химия и технология силикатов», e_yatsenko@mail.ru Третьяк Александр Александрович - д-р техн. наук, профессор кафедры «Нефтегазовая техника и технологии», aleksandr_bngs@mail.ru
Information about the authors
Chumakov Andrey A. - Graduate Student, a-chumakow@mail.ru
Yatsenko Elena A. - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department «General Chemistry and Technology of Silicates», e_yatsenko@mail.ru
Tretyak Alexander A. - Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department «Oil and Gas Equipment and Technologies», aleksandr_bngs@mail.ru
Статья поступила в редакцию/the article was submitted 19.04.2022; одобрена после рецензирования /approved after reviewing 22.04.2022; принята к публикации / acceptedfor publication 26.04.2022.
