2020-07-01
385
Для эффективного использования жидкостей разрыва на водной основе при температурах выше 250o F в их состав включаются температурные стабилизаторы. Так как гидролиз (разрушение) загущенной жидкости обычно происходит как окислительная реакция, температурные стабилизаторы и химические реагенты (такие как тиосульфаты или спирты) действуют как поглотители растворенного кислорода. Связывание кислорода, растворенного в жидкости, помогает замедлить разрушение ее вязкости и, следовательно, улучшить термическую стабильность. При использовании температурных стабилизаторов график добавления разрушителя должен быть подобран таким образом, чтобы обеспечить стабильность геля с хорошими деградирующими свойствами.
Поверхностно-активные вещества
Назначение поверхностно-активных веществ (ПАВ):
предотвращение образования вторичных эмульсий
улучшение очистки скважины после завершения ГРП
Неэмульгирующие ПАВ добавляются в жидкости разрыва, используемые при ГРП в нефтяных пластах. Неэмульгирующие ПАВ предотвращают образование вторичных эмульсий при смешивании с пластовыми флюидами.
ПАВ снижают поверхностное натяжение жидкости разрыва, поэтому также применимы для ГРП в газовых скважинах. ПАВ способствуют улучшению очистки скважины после возвращения скважины в эксплуатацию после ГРП.
В зависимости от химического состава некоторые ПАВ могут быть катионными или анионными, влияя, таким образом, на смачиваемость песчаников (или карбонатов), контактирующих с содержащей ПАВ жидкостью. Множество современных ПАВ неионны и эффективны для снижения поверхностного натяжения жидкости, без изменения смачиваемости породы.
ПАВ обладают несколькими функциями (предотвращение образования вторичных эмульсий в нефтяных скважинах, снижение поверхностного натяжения жидкости в газовых скважинах). Также доступны ПАВ, разработанные специально для снижения поверхностного натяжения жидкости при ее использовании в газовых скважинах для повышения эффективности их очистки после ГРП.
Глава 8. Проппант
После завершения операции ГРП, осажденный в трещине проппант должен удерживать ее в открытом состоянии и обеспечивать высокую проводимость канала. Способность проппанта выдерживать давление закрытия трещины в пластовых условиях и сохранять ее проводимость со временем зависит от его размера, прочности и концентрации в трещине. Поэтому выбор проппанта оказывает огромное влияние на результат ГРП.
Типы проппанта
После проведения первых операций по ГРП было установлено влияние проницаемости трещины на результаты работы скважины. Несмотря на то, что понимание механики процесса ГРП после 1949 года стало намного глубже, проводимость трещины w*kf остается одним из наиболее важных критериев.
В настоящее время в промышленности существует три основных типа проппанта:
песок
проппант средней прочности (ISP)
высокопрочный боксит (HSP)
Песок представляет собой природный диоксид кремния. Он механически промывается, сушится и просеивается. ISP и HSP представляют собой синтетический проппант, изготовленный из бокситовой руды (HSP), или сочетания боксита и диоксида кремния (ISP). Преимущества и недостатки каждого типа проппанта представлены в таблице 12.
| Таблица 12. Преимущества и недостатки проппанта | ||
| Тип проппанта | Преимущества | Недостатки |
| Песок | легко доступен низкая стоимость плотность 2.65 г/см3 | значительное разрушение проппанта при давлениях закрытия > 5000 psi |
| Проппант средней прочности (ISP) | превосходная проводимость трещины для давлений закрытия < 8,000 psi средняя стоимость плотность 3.2 г/см3 | дорогостоящий для ГРП большого объема абразивный материал для штуцеров и поверхностного оборудования во время очистки газовых скважин при высоких дебитах небольшая растворимость в HCl |
| Высокопрочный проппант (HSP) | превосходная проводимость трещины для давлений закрытия < 15,000 psi доступен самый прочный проппант | дорогостоящий для ГРП большого объема абразивный материал для штуцеров во время очистки скважины плотность 3.72 г/см3 |
Размеры проппанта
Размеры проппанта распределены в определенных интервалах, каждый из которых называется меш (mesh). Каждый меш включает гранулы, распределенные по различным диаметрам и определяемые при ситовом анализе. Интервал диаметров частиц, покрываемый каждым ситом, зависит от используемой эталонной шкалы.
В исследовательских лабораториях сервисных и добывающих компаний осуществлялось множество испытаний проводимости различных типов проппанта, используемых в настоящее время. Основные группы размеров проппанта (40/60, 20/40, 16/20, 12/20 и 8/16) были проверены по стандартам Американского нефтяного института. Средний размер зерна для каждой группы представлен в таблице 13.
| Таблица 13. Размеры зерен наиболее используемого проппанта | |
| U.S. Mesh Size | Средний размер зерна (дюйм) |
| 8/16 12/20 16/20 20/40 40/60 | 0,082 0,054 0,041 0,027 0,014 |
Для большинства ГРП используется проппант 20/40, так как его можно эффективно транспортировать различными жидкостями разрыва (благодаря небольшим размерам), и при этом обеспечивается хорошая проводимость трещины. Также используются и другие группы проппантов, особенно для повторных ГРП или для технологии Frac & Pack.
Выбор проппанта
Проппант, размещенный в трещине, должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать давление закрытия трещины. Если проппант может удерживать ширину трещины w без разрушения, то проницаемость трещины kf остается высокой и проводимости трещины w*kf будет достаточно для поддержания высокой производительности скважины после ГРП.
Когда давление закрытия трещины превышает 5000 psi, для сохранения проводимости трещины должен быть использован проппант средней прочности (ISP). Если давление закрытия превышает 10000 psi, должен быть использован высокопрочный проппант (HSP).
Производители также предлагают проппант, покрытый смолой. Любые из упомянутых типов проппанта (песок, ISP и HSP) могут быть покрыты смолой. Прочность слоя смолы, покрывающего зерна проппанта, увеличивает сопротивление разрушению на 1000 - 2000 psi. Так как смоляная оболочка увеличивает диаметр зерен, для получения проппанта 20/40 используется проппант 30/50. Проппант, покрытый смолой, признан эффективным материалом для уменьшения его выноса из трещины.
