Isi
- Pasir Tahan-Hancur untuk Sumur Minyak dan Gas
- Bagaimana Frac Sand Digunakan?
- Frac Sand sebagai "Proppant"
- Jenis pasir apa?
- Pabrik Pengolahan Pasir Frac
- Di mana Frac Sand Diproduksi dan Digunakan?
- Sumber dan Harga Pasir Frac
- Proposal Bauksit Sinter
Pasir frac: Tampilan close-up dari pasir frac (di sebelah kanan) dan pasir khas dengan ukuran butiran yang sama (di sebelah kiri). Perhatikan bagaimana pasir frac memiliki ukuran butiran yang lebih seragam, bentuk butiran bundar yang bagus, dan komposisi yang seragam. Ini juga merupakan bahan yang sangat tangguh yang dapat menahan gaya tekan hingga beberapa ton per inci persegi. Butir dalam gambar ini berukuran sekitar 0,50 milimeter.
Produksi pasir frac: Bagan ini menggambarkan kenaikan spektakuler dalam produksi pasir frac di Amerika Serikat. Data dari Buku Tahunan Survei Geologi Mineral Amerika Serikat, 2005-2015.
Pasir Tahan-Hancur untuk Sumur Minyak dan Gas
"Pasir Frac" adalah pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi dengan butiran yang sangat tahan lama dan sangat bulat. Ini adalah bahan tahan naksir yang diproduksi untuk digunakan oleh industri perminyakan. Ini digunakan dalam proses rekah hidrolik (dikenal sebagai "fracking") untuk menghasilkan cairan minyak bumi, seperti minyak, gas alam dan cairan gas alam dari unit batuan yang tidak memiliki ruang pori yang cukup untuk cairan ini mengalir ke sumur. Sebagian besar pasir frac adalah bahan alami yang terbuat dari batu pasir kemurnian tinggi. Produk alternatif adalah manik-manik keramik yang terbuat dari bauksit disinter atau manik-manik logam kecil yang terbuat dari aluminium.
Permintaan akan pasir frac telah meledak dalam beberapa tahun terakhir karena ribuan sumur minyak dan gas alam sedang distimulasi menggunakan proses rekah hidrolik. (Lihat bagan produksi.) Pekerjaan rekah hidrolik pada satu sumur dapat membutuhkan beberapa ribu ton pasir. Lonjakan pengeboran khusus ini telah menciptakan industri pasir frac miliar dolar dalam waktu yang sangat singkat. Antara 2005 dan 2015, jumlah pasir frac yang digunakan oleh industri minyak dan gas telah meningkat secara dramatis.
Video pasir Frac: Video oleh US Silica menunjukkan karakteristik pasir frac berkualitas tinggi.
Bagaimana Frac Sand Digunakan?
Beberapa unit batuan bawah permukaan seperti serpih organik mengandung sejumlah besar minyak, gas alam, atau cairan gas alam yang tidak akan mengalir bebas ke sumur. Mereka tidak akan mengalir ke sumur karena unit batuan tidak memiliki permeabilitas (ruang pori yang saling berhubungan) atau ruang pori di batu sangat kecil sehingga cairan ini tidak dapat mengalir melalui mereka.
Proses rekah hidrolik memecahkan masalah ini dengan menghasilkan rekahan di batuan. Ini dilakukan dengan mengebor sumur ke dalam batu, menyegel bagian sumur di zona penahan minyak bumi, dan memompa air di bawah tekanan tinggi ke dalam bagian sumur tersebut. Air ini umumnya diolah dengan bahan kimia dan pengental seperti guar gum untuk membuat gel kental. Gel ini memfasilitasi kemampuan air untuk membawa butiran pasir frac dalam suspensi.
Pompa besar di permukaan Bumi meningkatkan tekanan air di bagian sumur yang disegel sampai cukup tinggi untuk melebihi titik pecahnya batuan di sekitarnya. Ketika titik putusnya tercapai, mereka patah tiba-tiba dan air mengalir dengan cepat ke dalam patah, menggembungkan mereka dan memperluas mereka lebih dalam ke batu. Miliaran butiran pasir terbawa jauh ke dalam patahan oleh aliran air yang tiba-tiba ini. Diperlukan beberapa ribu ton pasir frac untuk merangsang satu sumur.
Video pasir Frac: Video oleh US Silica menunjukkan karakteristik pasir frac berkualitas tinggi.
Rekah hidrolik: Diagram disederhanakan dari sumur gas alam yang telah dibangun dengan pengeboran horizontal untuk meningkatkan panjang penetrasi melalui Marcellus Shale. Pematahan hidraulik biasanya dilakukan pada bagian horizontal sumur untuk merangsang aliran gas dari serpihan. Konfigurasi sumur ini digunakan dalam permainan serpih Amerika Serikat.
Frac Sand sebagai "Proppant"
Ketika pompa dimatikan, fraktur akan mengempis tetapi tidak menutup sepenuhnya - karena disangga terbuka oleh milyaran butiran pasir frac. Ini hanya terjadi jika butiran pasir yang cukup untuk menahan gaya fraktur penutup telah dikirim ke batu.
Patah baru di batu, disangga terbuka oleh butiran pasir yang tahan lama, membentuk jaringan ruang pori yang memungkinkan cairan minyak bumi mengalir keluar dari batu dan ke dalam sumur. Pasir Frac dikenal sebagai "proppant" karena menyangga fraktur terbuka.
Bahan lain yang telah digunakan sebagai proppant termasuk manik-manik keramik, manik-manik aluminium, dan bauksit disinter. Pasir Frac umumnya memberikan tingkat kinerja tertinggi, dan saat ini merupakan proppant yang paling sering digunakan oleh industri perminyakan.
Peta Jordan Sandstone: Banyak unit batuan yang saat ini sedang ditambang untuk pasir frac juga akuifer. Hal ini membuat publikasi penelitian air tanah, seperti seri atlas air tanah dari United States Geological Survey, dokumen prospeksi yang berharga untuk menentukan keberadaan, ketebalan dan struktur unit batu pasir.Peta ini dari Atlas Air Tanah Amerika Serikat untuk Iowa, Michigan, Minnesota dan Wisconsin. Ini menunjukkan luas dan ketebalan geografis dari Jordan Sandstone di Minnesota dan Iowa. Peta serupa telah diterbitkan dalam seri ini untuk unit batu pasir lainnya dan wilayah geografis lainnya.
Jenis pasir apa?
Proposal industri minyak bumi harus memenuhi spesifikasi yang sangat menuntut. Karakteristik pasir frac berkualitas tinggi meliputi:
- pasir silika kemurnian tinggi
- ukuran butir sangat cocok dengan persyaratan pekerjaan
- bentuk bola yang memungkinkannya dibawa dalam cairan rekahan hidrolik dengan turbulensi minimal
- daya tahan untuk melawan kekuatan himpitan fraktur penutupan
Pasir Frac diproduksi dalam berbagai ukuran mulai dari yang berdiameter 0,1 milimeter hingga lebih dari 2 milimeter tergantung pada spesifikasi pelanggan. Sebagian besar pasir frac yang dikonsumsi berukuran antara 0,4 dan 0,8 milimeter.
Unit batuan seperti Batu Pasir St. Peter, Batu Pasir Jordan, Oil Creek Sandstone dan Hickory Sandstone telah menjadi sumber potensial bahan pasir frac. Unit batuan ini terdiri dari butiran kuarsa yang telah melalui beberapa siklus pelapukan dan erosi. Sejarah panjang itu telah menghilangkan hampir semua butiran mineral selain kuarsa dan menghasilkan butiran dengan bentuk sangat bulat. Inilah sebabnya mengapa pasir yang dikeruk dari sungai, digali dari teras, atau dipindahkan dari pantai tidak mungkin menghasilkan produk yang baik.
Di mana unit batu ini diproduksi mereka biasanya lunak, semen buruk dan kadang-kadang cuaca ringan. Ini memungkinkan mereka untuk digali dan dihancurkan dengan kerusakan minimal pada butir kuarsa. Pasir dengan kemurnian tinggi dari daerah-daerah seperti Appalachia sering tidak cocok untuk pasir frac karena telah mengalami gaya tektonik yang telah merusak batu dan melemahkan butiran pasir.
Tambang pasir Frac di Wisconsin: Pandangan udara dari operasi penambangan pasir frac di Wisconsin. Pasir Frac adalah produk yang sangat khusus yang hanya dapat diproduksi dari sejumlah kecil deposit pasir.
Fasilitas pengolahan pasir Frac: Pandangan udara dari fasilitas pengolahan pasir frac di Wisconsin.
Pabrik Pengolahan Pasir Frac
Pasir Frac tidak digunakan langsung dari tanah. Itu membutuhkan pemrosesan untuk mengoptimalkan kinerjanya. Setelah penambangan, ia dibawa ke pabrik pengolahan. Di sana itu dicuci untuk menghilangkan partikel-partikel halus.
Setelah dicuci, pasir ditumpuk di tumpukan untuk memungkinkan air cuci mengalir. Operasi ini dilakukan di luar ruangan dan terbatas pada waktu dalam setahun ketika suhu di atas titik beku. Setelah pasir dikeringkan, ia ditempatkan di pengering udara untuk menghilangkan semua kelembaban. Biji-bijian kering kemudian disaring untuk mendapatkan fraksi ukuran tertentu untuk pelanggan yang berbeda.
Pasir yang tidak cocok untuk fracking dipisahkan dan dijual untuk keperluan lain. Beberapa pasir frac mungkin dilapisi resin untuk meningkatkan kinerjanya dalam operasi fracking. Bahan ini akan dijual sebagai produk premium. Setelah pemrosesan, sebagian besar pasir dimuat langsung ke gerbong kereta untuk pengiriman rel.
Beberapa pabrik pengolahan berada di lokasi tambang. Namun, pabrik pengolahan sangat mahal untuk dibangun dan kadang-kadang digunakan bersama oleh banyak tambang. Ini terletak di pusat beberapa tambang dan pasir dikirim dengan truk, kereta api, atau konveyor.
Di mana Frac Sand Diproduksi dan Digunakan?
Beberapa tahun lalu produsen di Wisconsin dan Texas memasok banyak pasir frac yang digunakan oleh industri minyak dan gas. Namun, lonjakan besar permintaan yang disebabkan oleh ledakan gas alam dan minyak serpih telah memotivasi banyak perusahaan untuk menyediakan produk ini. Banyak dari perusahaan-perusahaan ini berada di bagian tengah Amerika Serikat di mana St. Peter Sandstone dan unit batuan serupa dekat dengan permukaan dan mudah digali. Daerah-daerah ini juga di mana gaya tektonik tidak menyebabkan pelipatan yang parah dari unit-unit batuan dan melemahkan butiran pasir. Area utama berada di negara bagian barat tengah (Illinois, Indiana, Iowa, Kansas, Kentucky, Minnesota, Michigan, Missouri, Nebraska dan Wisconsin).
Sebagian besar pasir silika dengan kemurnian tinggi di Amerika Serikat telah dikenal selama beberapa dekade. Mereka telah digunakan untuk pembuatan kaca dan penggunaan metalurgi. Pencarian saat ini untuk pasir frac bukan tentang "menemukan sumber pasir baru," melainkan tentang menentukan sumber mana yang menghasilkan bahan unggul.
Pasir Frac digunakan untuk menghasilkan gas alam, cairan gas alam, dan minyak dari serpih dan batuan keras lainnya di mana rekah hidrolik diperlukan. Ini termasuk: Shale Marcellus, Shale Utica, Formasi Bakken, Shale Haynesville, Shale Fayetteville, Shale Eagle Ford, Shale Barnett, dan banyak drama serpih lainnya di seluruh Amerika Serikat.
St Peter Sandstone: Foto Batu Pasir St. Peter yang ditutup oleh Joachim Dolomite yang diambil di dekat Pasifik, Missouri. Gambar domain publik oleh Kbh3rd.
Sumber dan Harga Pasir Frac
Permintaan akan pasir frac di Amerika Utara telah meningkat tajam dalam beberapa tahun terakhir sebagai tanggapan terhadap berbagai permainan serpih yang berkembang di banyak bagian Amerika Serikat dan Kanada. Survei Geologi Amerika Serikat melaporkan sumber produksi ini:
The Ordovician St. Peter Sandstone di Midwest adalah sumber utama pasir silika untuk banyak penggunaan akhir dan merupakan sumber utama pasir frac juga. Ditambang di lima negara bagian, pasir frac dari St. Peter Sandstone berada dalam jarak transportasi yang wajar ke berbagai formasi serpihan bawah tanah yang menghasilkan gas alam.Pada tahun 2011, 59% pasir frac diproduksi di Midwest.
Harga rata-rata yang dilaporkan untuk pasir frac di Buku Tahunan Survei Geologi AS adalah antara $ 45 per ton dan $ 50 per ton pada 2010. Pada 2011 harga rata-rata telah naik menjadi $ 54,83. Ini jauh lebih tinggi daripada harga rata-rata $ 35 per ton untuk pasir khusus yang dijual di luar industri konstruksi.
Proposal Bauksit Sinter
Bauksit bubuk dapat menyatu menjadi manik-manik kecil pada suhu yang sangat tinggi. Manik-manik ini memiliki ketahanan himpitan yang sangat tinggi, dan itu membuatnya cocok untuk digunakan sebagai proppant. Gravitasi spesifik dari manik-manik dan ukurannya dapat disesuaikan dengan viskositas cairan rekahan hidrolik dan dengan ukuran rekahan yang diharapkan berkembang di batuan. Proppant yang diproduksi menyediakan berbagai pilihan ukuran butir dan berat jenis dibandingkan dengan proppant alami yang dikenal sebagai pasir frac. Pasir Frac saat ini digunakan sebagai pengganti proppants yang diproduksi karena memiliki keunggulan biaya dan transportasi.