Современные растворы ГРП

Гидравлический разрыв пласта является важнейшим процессом в нефтегазовой промышленности для увеличения скорости добычи / закачки или для решения важных проблем добычи / закачки. Снижение воздействия пескопроявлений и уменьшение повреждений ствола скважины являются одними из наиболее важных факторов, с которыми можно справиться путем выбора соответствующей конструкции гидроразрыва.

Оптимальный проект

Нанотехнология - это применение наноматериалов, имеющих по крайней мере одно измерение в диапазоне 1-100 нм. Используя преимущества высокого соотношения поверхность/объем и высокой удельной функционализации поверхности, нанотехнологии позволяют получать материалы, свойства которых сильно отличаются от свойств исходных материалов. Нанотехнологии являются активной областью исследований и находят применение практически во всех инженерных областях, и нефтяная инженерия не является исключением. Многие Современные исследователи делают все возможное для осуществления промышленной революции, используя нанотехнологии для поиска решений существующих технологических проблем в отрасли.

Гидравлический разрыв пласта внес значительный вклад в то, чтобы сделать ранее не извлекаемые запасы пригодными для эксплуатации и увеличить  добычи на существующих месторождениях.

Раствор для ГРП, используемая в процессе, представляет собой смесь различных добавок, таких как вискозификаторы, способствующих образованию трещин, которые впоследствии будут служить каналом для притока углеводородов в ствол скважины. Сначала закачивается жидкость без добавок, называемая "прокладкой", для инициирования трещины и приведения температуры и солености вблизи трещины до значений, совместимых с закачиваемой жидкостью. Затем закачивается "суспензия", представляющая собой смесь различных добавок и проппантов, которая продолжает расширять трещину дальше в пласт и распределяет проппанты по длине и высоте трещины. После снятия давления нагнетания и "отключения" скважины трещины имеют тенденцию закрываться из-за напряжения закрытия, создаваемого горными породами.

Проппанты, уже закачанные в трещину, препятствуют закрытию трещин, обеспечивая проводящий путь для потока углеводородов после ввода скважины в эксплуатацию. Перед началом фазы добычи вязкая жидкость гидроразрыва, находящаяся в трещине, должна разрушиться и вытечь обратно на поверхность, чтобы не препятствовать перетоку  углеводородов во время добычи.

В промышленности принято считать, что жидкости для ГРП типа скользкая вода (slick water) образуют незначительный фильтрующий слой, если он вообще есть.

Поэтому в настоящее время все больше операторов проявляют тенденцию к исключению систем прерывателей при использовании жидкостей типа скользкая вода (slick water) [1]. Чрезмерная вязкость увеличивает затраты, повышает давление обработки, что может вызвать нежелательный рост высоты, и может снизить проводимость трещины, поскольку большинство химикатов, используемых для повышения вязкости, оставляют осадок, который повреждает проницаемость пачки проппанта. Недостаточная вязкость приводит к неправильному распределению проппанта, увеличению потерь жидкости, ухудшению размеров трещины и недостаточной проводимости трещины [1, 4].

Это помогает достичь заданной вязкости, используя пониженную концентрацию ПАВ. Внутренние разрушители при использовании в этой жидкостной системе не только значительно снизили вязкость, но и разбили псевдофильтрационный кек на рассол и наночастицы. Эти наночастицы были достаточно малы, чтобы легко проходить через поры пластовых пород во время добычи вместе с промысловыми жидкостями. Это устраняет проблему потери продукции из-за повреждения пласта [1, 7].

1.Неполная очистка трещины

Жидкости для ГРП вызывают снижение проницаемости пачки проппанта из-за следующих недостатков.

2. Накопление фильтровальной корки

Во время операции ГРП жидкость для ГРП под высоким давлением просачивается в пласт. Образуется фильтровальная корка из полимеров и добавок, снижающих потери жидкости. Во время закрытия трещины проппанты встраиваются в фильтровальную корку, что затрудняет ее удаление в процессе добычи. Типичная толщина фильтровальной 0,5 мм (0,13 дюйма) на каждой стенке трещины достаточна для полной блокировки тонкой трещины, поддерживаемой двумя слоями проппантов с сеткой 20/40 [8]. Отношение фильтровальной корки к ширине трещины определяет степень сопротивления, оказываемого жидкостью против приложенного перепада давления через пачку проппанта [5]. Толстая фильтровальная корка уменьшает ширину трещины, доступную для притока углеводородов [1]. Схематическое изображение одной стороны гидравлической трещины показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Схематическое изображение одной стороны перелома после закрытия

Остатки геля

Несмотря на использование большого количества разрушителей, применение сшитых жидкостей обычно оставляет пачку проппанта с большим количеством волокнистого материала между зернами, которые затем "склеиваются" вместе [8]. Палиш и др. сообщили, что повреждение геля является значительным фактором, который снижает проводимость пачки проппанта за счет различных механизмов [6]. Пористость и проницаемость проппантной пачки значительно снижаются из-за остатков геля (рис. 2), оставшихся в проппантной пачке вследствие неполной очистки трещин. Насыщенность гелем обычно выше вблизи вершины трещины, так как давление просадки слабее по направлению к вершине. Это приводит к тому, что эффективная длина трещины, доступная для добычи, намного меньше, чем длина распространяющейся трещины, так как предел текучести, необходимый для начала потока, труднее преодолеть вблизи вершины трещины [2, 8].

Рисунок 1. Остатки геля в пачке проппанта

Повреждение пласта из-за потери жидкости

Жидкость, которая "просачивается" в пласт, вызывает гидравлическое и физическое повреждение пласта. В области, куда проникла вытекшая жидкость, гидравлическое повреждение вызвано смещением кривых капиллярного давления и относительной проницаемости. Физическое повреждение вызывается такими процессами, как набухание глины, проникновение жидкости гидроразрыва в пласт и т.д. [6]. Эти эффекты будут более заметны в сланцах из-за значительного содержания в них глины; особенно это касается сланцевых пород, содержащих смектитовые и монтмориллонитовые глины [5]. Объем жидкости, теряемой в пласт, находится в прямой зависимости от проницаемости пласта, а также увеличивается с уменьшением вязкости закачиваемой жидкости. Потеря жидкости также зависит от разницы между давлением закачки в ГРП и пластовым давлением, начальной водонасыщенности пласта и т.д. Чем больше жидкости теряется в пласт, тем меньше давление, оказываемое на породы пласта, и тем самым уменьшается длина и ширина распространяющихся трещин [1].

Выводы

Нанотехнологии являются активной областью исследований и находят применение практически во всех инженерных областях, и нефтяная инженерия не является исключением. Многие Современные исследователи делают все возможное для осуществления промышленной революции, используя нанотехнологии для поиска решений существующих технологических проблем в отрасли.

С момента зарождения этой технологии наноматериалы широко используются в различных областях, включая бурение, заканчивание, ремонт, интенсификацию и очистку сточных вод. В данной работе рассмотрены некоторые недавно открытые способы применения нанотехнологий в обработке скважин.

Неполная очистка трещин оставляет частично разрушенные жидкости ГРП и остатки даже после того, как разрушители разлагают фильтровальную корку. Значительный ущерб, наносимый частично разрушенными жидкостями ГРП и фильтровальной коркой проводимости трещин и, следовательно, кумулятивной добыче нефти, был показан многими исследователями.

Применение ОПЗ в добывающих скважинах не нашло широкого применения, поскольку в больших объёмах производились ГРП.