Пласт проппанта

В процессе закачки жидкости гидроразрыва происходит процесс оседания частиц проппанта на поверхности породы. Нижние части­цы достигают основания трещины быстрее, чем верхние. С течением времени все больше новых частиц оседает сверху тех, которые были введены раньше. На основании трещины начинает формироваться пласт проппанта, по мере того, как все большее количество частиц достигает уже осевшего на основание трещины проппанта. После того, как частицы достигают основания трещины, они не продвигаются дальше в трещину, а образуют устойчивый пласт проппанта.

При проведении большинства гидроразрывов применяется жид­кость с достаточно высокой вязкостью, которая уменьшает скорость оседания проппанта. Таким образом, только небольшая часть проп­панта образует осевший пласт, а большая часть трещины будет содер­жать проппант во взвешенном состоянии. Если закачка проводится достаточно долго, частицы в рабочей кромке взвешенного проппанта могут достичь основания трещины до завершения работы. Наиболь­шее расстояние по длине трещины, которое может пройти проппант при данных условиях (зависит от специфики работы), называют "ин­тервал перемещения". После того, как пройден интервал перемеще­ния, рост пласта проппанта происходит только в вертикальном на­правлении, потому что частицы, входящие в трещину, оседают сверху пласта пропанта. На протяжении всего времени закачки происходит одновременное изменение многих факторов, влияющих на темпы ро­ста проппантового пласта.

Факторы, влияющие на рост пласта проппанта: - увеличение ширины трещины, что приводит к уменьшению ско-

рости жидкости и сокращению расстояния, которое частицы про­ходят горизонтально;

- температура жидкости-носителя проппанта может увеличиваться, что приводит к снижению вязкости;

- происходит охлаждение стенок трещины, последние порции проп­панта меньше подвержены воздействию высоких температур, и вязкость жидкости оказывается выше, чем на начальных стадиях;

- флюидные потери увеличивают концентрацию проппанта, что приводит к большему взаимному влиянию частиц и снижению ско­рости оседания, точно также, как увеличивающаяся вязкость жид­кости снижает темпы оседания частиц. Это явление называют "за­держанное оседание".

Суммарный эффект всех этих факторов выражается в увеличении скорости жидкости вместе с ростом проппантового пласта. Тем не менее, по мере увеличения скорости жидкости частицы проходят тот же самый "интервал перемещения", т.к. сокращается расстояние до поверхности проппантового пласта.

По мере того, как увеличивается высота слоя проппанта, умень­шается площадь поперечного сечения трещины, через которую про­ходит жидкость, что приводит к увеличению скорости жидкости. На­ступит момент, когда частица будет двигаться вместе с жидкостью, не оседая. Соответствующий проппантовый пласт в это время называют "высотой равновесия".

При производстве ГРП, для того чтобы регулировать процессы оседания, применяют методы закачки проппанта различных фракций. Примером такой технологии может служить закачка основного объе­ма песка, или среднепрочного проппанта типа 20/40, с последующей закачкой средне- или высокопрочного проппанта типа 16/20 или 12/20 в количестве 10—40% от общего объема. При этом достигаются следу­ющие цели:

- крепление трещины высокопрочным проппантом в окрестности скважины, где напряжение сжатия наиболее высокое;

- снижение стоимости операции, так как керамические проппанты в 2-4 раза дороже песка;

- создание наибольшей проводимости трещины в окрестности за­боя, где скорость фильтрации флюида максимальная;

- предотвращение выноса проппанта в скважину, обеспечиваемое специальным подбором разницы в размерах зерен основного и за­канчивающего трещину проппантов, при котором зерна меньше-

го размера задерживаются на границе между проппантами;

- блокирование тонкозернистым песком естественных микротре­
щин, ответвляющихся от основной, а также конца трещины в пла­
сте, что снижает потери жидкости разрыва и улучшает проводи­
мость трещины.