Так как трещины образуются под действием значительного давления, часть жидкости во время проведения ГРП будет фильтроваться в пласт. Абсолютно ясно, что, чем выше проницаемость пласта, тем больше фильтрация жидкости в пласт. Не смотря на это, оставшаяся в трещине жидкость находится под большим давлением, что позволяет ей продолжать развивать трещину.
Во время проведения ГРП очень важно контролировать водоотдачу, потому что высокая ее скорость уменьшает длину и ширину трещины, которые могли бы быть созданы при данном объеме жидкости. Чем выше скорость фильтрации жидкости в пласт, тем меньше ее эффективность. Эффективность жидкости представляет собой отношение объема трещины к объему закачанной жидкости. Таким образом, эффективность жидкости характеризует объем профильтровавшейся в пласт жидкости при проведении ГРП:
Эффективность жидкости % = Объем трещины x 100 (Уравнение 18)
Общий объем жидкости
Низкая эффективность жидкости может привести к преждевременному экранированию трещины (screenout). Когда это происходит, устьевое давление чрезмерно возрастает и дальнейшая закачка становится невозможной, поэтому операция прекращается преждевременно.
|
|
Фильтрация жидкости в пласт может значительно влиять на проницаемость kf и проводимость w*kf трещины. Высокие потери жидкости могут вызвать снижение проводимости вследствие осаждения большого количества твердых частиц на стенках трещины (образованию фильтрационной корки) и в проппантной упаковке. Присутствие любых твердых частиц влечет к снижению проводимости трещины. Этот тип загрязнения трещины обычно может быть минимизирован с помощью:
контроля водоотдачи (например, использование сшитых гелей)
оптимизации концентрации полимерных загустителей
использования эффективных разрушителей вязкости
Способность жидкости к водоотдаче может быть объяснена на основе коэффициента коркообразования при фильтрации жидкости (wall-building fluid loss coefficient, Cw, фут3/фут2[мин]1/2), и объема профильтровавшейся в пласт жидкости (spurt volume, Vspt, гал/фут2). Эти величины обычно определяются в лабораториях сервисных компаний с использованием образцов жидкости и керна различной проницаемости. Cw и Vspt используются в компьютерных моделях для расчета эффективности жидкости.
Вязкость жидкости также обеспечивает сопротивление фильтрации в пласт и описывается коэффициентом вязкостного контроля фильтрации жидкости (viscosity-controlled fluid loss coefficient, Cv). К тому же влияние на общую эффективность жидкости оказывает сжимаемость пластовых флюидов. Коэффициент, характеризующий фильтрацию жидкости с учетом сжимаемости (compressibility-controlled fluid loss coefficient, Cc), используется для описания влияния сжимаемости пластовых флюидов на общие потери жидкости в пласт. Из всех компонент, влияющих на эффективность жидкости, Cw и Vspt являются наиболее значимыми.
|
|
При проведении ГРП контроль водоотдачи осуществляется с помощью увеличения вязкости рабочей жидкости путем добавления инертных порошков (таких как полимерные производные и т.д.) для блокировки порового пространства, способствующего фильтрации жидкости. Во многих случаях в жидкость добавляют небольшое количество углеводородов (например, от 1% до 5% дизеля). Так как дизель является жидкостью и обычно выносится вместе с гелем, в некоторых случаях он представляет собой прекрасный незагрязняющий понизитель фильтрации.
При полевых работах, сервисные компании обычно рассчитывают эффективность жидкости FE с помощью данных нагнетательного теста (из мини-ГРП), используя теоретические зависимости, предложенные Нольте (Nolte). Эффективность жидкости, рассчитанная таким образом, показывает характер фильтрации жидкости в определенном интервале. Однако полученные после интерпретации результаты не всегда являются точными, так как рассматриваются потери определенной жидкости, используемой при нагнетательном тесте, и характер ее фильтрации через рассчитанную площадь трещины. Тем не менее, эффективность жидкости, рассчитанная из нагнетательного теста, служит для оценки качества спроектированного ГРП и для проведения необходимых изменений в дизайне операции, касающихся размера «подушки» (объема жидкости разрыва) и т.п.
Потери давления на трение
Жидкости ГРП должны быть достаточно стабильными: способными сохранять вязкостные свойства под воздействием вибрации во время транспортировки и закачки жидкости в пласт. Более вязкие жидкости обычно создают большие потери давления на трение, чем жидкости разжижающиеся при сдвиге. Большинство используемых жидкостей сшиваются, т.е. в закачиваемый в скважину гель добавляют химически замедленный сшиватель. Эта процедура позволяет закачивать большее количество проппантной смеси. Процесс сшивания может регулироваться при достижении жидкостью перфорационных отверстий для обеспечения большей вязкости.
Наилучшим поставщиком данных о потерях давления на трение является сервисная компания. Существует множество переменных, влияющих на свойства сшитой жидкости:
концентрация полимеров в жидкости
pH
время
тип сшивателя
температура жидкости
Так как потери давления на трение в НКТ являются главной составляющей устьевого давления, то ее точное определение является необходимым для проектирования рабочего устьевого давления и определения необходимой гидравлической мощности.