"Frac sand" è una sabbia di quarzo di elevata purezza con particelle molto resistenti e molto rotonde. È un materiale resistente alla pressione prodotto appositamente per l'industria petrolifera. Viene utilizzato nel processo di fratturazione idraulica (chiamato "fracking") per produrre fluidi petroliferi, come petrolio, gas naturale e liquidi di gas naturale, da unità rocciose prive di spazio poroso sufficiente affinché questi fluidi possano fluire nel pozzo.
La maggior parte della sabbia frac è un materiale naturale costituito da arenaria di elevata purezza. Prodotti alternativi sono le perle di ceramica in bauxite sinterizzata o le piccole perle di metallo in alluminio.
Come viene utilizzata la sabbia frac?
Alcune unità rocciose sotterranee, come gli scisti organici, contengono grandi quantità di petrolio, gas naturale o liquidi di gas naturale che non fluiscono liberamente nel pozzo. Non fluiscono nel pozzo perché le unità rocciose mancano di permeabilità (gli spazi dei pori sono interconnessi) oppure gli spazi dei pori nella roccia sono troppo piccoli perché questi fluidi possano fluire.
Il processo di fratturazione idraulica risolve questo problema creando fratture nella roccia. Questo viene fatto perforando un pozzo nella roccia, sigillando la sezione del pozzo che contiene il petrolio e quindi pompando acqua ad alta pressione in quella sezione del pozzo. Quest'acqua viene spesso trattata con prodotti chimici e addensanti, come la gomma di guar, per formare un gel denso. Questo gel aiuta l'acqua a trasportare particelle di sabbia frantumate sospese.
Grandi pompe in superficie aumentano la pressione dell'acqua nella parte sigillata del pozzo abbastanza da superare il punto di rottura della roccia circostante. Quando le rocce raggiungono il punto di rottura, si spezzano e l'acqua scorre rapidamente nelle fratture, facendole espandere ed estendere più in profondità nella roccia. Miliardi di particelle di sabbia vengono trasportate in profondità nelle fratture da questa improvvisa ondata d'acqua. Un singolo pozzo può richiedere migliaia di tonnellate di sabbia per stimolare il pozzo.
Quando le pompe vengono spente, le fratture si restringono ma non si chiudono completamente, perché sono sostenute da miliardi di particelle di sabbia. Ciò può accadere solo se nella roccia vengono immesse abbastanza particelle di sabbia da resistere alla forza di chiusura delle fratture.
Le fratture appena formate nella roccia si aprono, sostenute dalle forti particelle di sabbia, formando una rete di pori che consentono ai fluidi petroliferi di fuoriuscire dalla roccia e nel pozzo. La sabbia frac è chiamata "sostegno" perché "sostiene" le fratture aperte.
Altri materiali utilizzati come supporti includono perline di ceramica, perline di alluminio e bauxite sinterizzata. La sabbia Frac ha generalmente il livello di prestazioni più elevato ed è attualmente il materiale di sostegno più comunemente utilizzato nell'industria petrolifera.