Рух прапанта ў абсадцы ГРП быў забіты, але наколькі гэта сапраўды важна для сланцавых свідравін?

Праппант складаецца з часціц памерам з пясок, якія ўводзяць вадкасць для гидроразрыва пласта падчас аперацыі гидроразрыва пласта. У сланцавых нафтавых і газавых свідравінах вадкасць для гидроразрыва пласта звычайна ўяўляе сабой ваду з некаторым паменшальнікам трэння (напрыклад, мылам), дададзеным для зніжэння ціску запампоўвання пры разрыве пласта. Мэта прапанта - спыніць закрыццё выкліканых разломаў у пласты пасля таго, як фрэкінг спыніцца і павышаны ціск знікне.

У свідравінах на сланцавую нафту і сланцавы газ выкарыстоўваецца прапант, які ўяўляе сабой сумесь пяску памерам 100 меш і пяску памерам 40-70 меш, і абодва гэтыя збожжа меншыя за міліметр у папярочніку. Такі малы памер часціц пяску неабходны для праносу пяску праз вузкія разломы ў сетцы разломаў, створанай у выніку аперацыі разрыву пласта. Буйнейшы пясок заб'е сетку і яго нельга будзе ўводзіць - гэта высветлілася ў першыя дні сланцавай рэвалюцыі.

Як правіла, гарызантальныя свідравіны ў сланцы маюць даўжыню дзве мілі і запампоўваюцца з дапамогай 40 асобных аперацый або этапаў фрэкінгу. Даўжыня кожнай ступені складае каля 250 футаў, а металічны корпус змяшчае 10-20 кластараў перфарацый, па некалькі перфарацый у кожнай групе. У ідэале гарызантальны калодзеж грунтоўна перфараваны гэтымі адтулінамі.

Шлях патоку збожжа прапанта няўлоўны. Спачатку зерне павінна выгінацца пад прамым вуглом, каб яно не сцякала ўздоўж корпуса ў перфарацыю. Потым ён сутыкаецца са складанай геаметрыяй разлому — магчыма, асноўны пералом, які разгаліноўваецца на дадатковыя разломы, як ствол дрэва распаўзаецца на галіны, а потым на сукі.

Ці зможа зерне прапанта ўвайсці ва ўсе гэтыя разломы або некаторыя з іх занадта вузкія? Пясчынка памерам 100 меш можа ўціснуцца ў больш вузкую шчыліну, калі пясчынка памерам 40-70 не можа.

Паляпшэнне здабычы нафты і газу за кошт выкарыстання прапантаў з памерам збожжа менш за 100 меш было задакументавана, і мяркуе, што мэтазгодна ўкладваць нават малюсенькія збожжа прапанта ў меншыя разломы, каб трымаць іх адкрытымі для патоку малекул нафты або газу. Адзін з такіх проппантов называецца DEEPROP.

Новыя выпрабаванні выцякання прапанта з обсадной трубы.

У апошні час некаторыя новыя тэсты было зроблена, што даследаваць паток прапануt праз саму обсадную трубу, што азначае невялікую даўжыню гарызантальнай обсадной трубы, якая была перфараваная, каб выпусціць вадкасць для ГРП. Гэта не падземнае выпрабаванне - трубаправод ляжыць на ванне на паверхні, і ванна збірае расклінільны агент і вадкасць, якія выходзіць з адтулін.

Вялікая колькасць аператараў падтрымала гэты праект, у якім выкарыстоўваліся розныя кластары перфарацыі з рознымі зарадамі перфарацыі, дызайнам і арыентацыяй. Былі вывучаны розныя хуткасці прапампоўкі, памеры прапанта і якасць пяску.

Тэставае абсталяванне было максімальна рэалістычным. Корпус быў стандартны 5.5 цалі, як і дыяметры перфарацыі. Хуткасць помпаў дасягала 90 удараў у хвіліну (барэляў у хвіліну), што ніколі раней не выкарыстоўвалася пры выпрабаванні руху прапанта.

Была праверана адна стадыя разрыву пласта шляхам перфарацыі розных кластараў уздоўж трубы даўжынёй каля 200 футаў. Кожны кластар прадукцыйнасці меў свой уласны кажух, які накіроўваў захопленую вадкасць і прапант у свой уласны рэзервуар, каб іх можна было вымераць.

Вынікі былі прадстаўлены для двух розных набораў кластараў: 8 кластараў на этапе з 6 перформансамі ў кожным кластары або 13 кластараў на этапе з 3 перформансамі ў кожным кластары. Выпрабавальнікі выкарыстоўвалі пясок памерам 40-70 меш або пясок памерам 100 меш, які пераносіўся плыўнай вадзяной вадкасцю з хуткасцю 90 удараў у хвіліну.

У гэтых дакументах SPE паведамляецца, што прапант выцякае праз кластары перффектаў у ванны нераўнамерна:

· Некаторыя вырабы з праппантам, у прыватнасці, з вялікімі памерамі вочак, такімі як 40-70 меш, праходзяць міма першых перфарацый кластара і не ўваходзяць у фармацыю, пакуль не прасунуцца далей на гэтай стадыі. Гэтыя больш буйныя часціцы маюць большы імпульс.

· Больш дробныя часціцы прапанта, такія як 100 меш, больш раўнамерна ўваходзяць у перфарацыю кластара.

· Былі распрацаваны канструкцыі абмежаванага ўваходу з выкарыстаннем толькі адной перфарацыі на кластар у верхняй частцы кажуха.

· У прыватнасці, для буйнейшага прапанта перфарацыі ў ніжняй частцы корпуса прыцягваюць занадта шмат прапанта (эфект гравітацыі) і могуць быць павялічаны ў выніку эрозіі, так што меншая колькасць прапанта трапляе ў кластарныя перфарацыі далей уздоўж этапу ГРП.

Выхад праппанта з корпуса нераўнамерны.

Усе выпрабаванні выявілі нераўнамернае размеркаванне выхаду прапанта. У табліцы паказана суадносіны найбольшага прапанта, які выходзіць з кластара, да найменшага прапанта, які выходзіць з кластара (г.зн. максімальны прапант: мінімальны прапант), а таксама другі па велічыні прапант: другі па меншасці прапант. Гэтыя каэфіцыенты з'яўляюцца проксі для нераўнамернасці - большы каэфіцыент азначае больш нераўнамернае размеркаванне, і наадварот.

Вынікі паказваюць, што прапант 40-70 меш (вялікія каэфіцыенты) размеркаваны менш раўнамерна, чым прапант 100 меш (меншыя каэфіцыенты) – у абодвух кластарных сцэнарах.

Інтэрпрэтацыя, дадзеная ў справаздачах, заключаецца ў тым, што большая частка прапанта памерам 40-70, з'яўляючыся больш буйнымі і цяжкімі пясчынкамі, мае тэндэнцыю пераносіцца сваім імпульсам міма ранніх кластараў перформансу, перш чым выходзіць у кластары пазнейшых перформансаў, у параўнанні з прапантам памерам 100 меш. .

Гэта не так ідэальна, таму што мэта складаецца ў тым, каб праппант раўнамерна размеркаваўся па ўсіх кластарах перфарацыі за адзін этап фрэкінгу. Але цяпер да вялікага пытання, наколькі гэта розніца?

Задача складаецца ў тым, каб аптымізаваць працэдуры, каб размеркаванне выхаду прапанта было больш аднастайным. Са справаздач, вынікі выпрабаванняў былі ўключаны ў вылічальную мадэль дынамікі вадкасці (SPE 209178). Гэты падыход быў убудаваны ў кансультацыйную праграму па ГРП пад назвай StageCoach.

Між тым, у справаздачах гаворыцца, што «нераўнамерны паток прапанта ў абсаднай трубе можа быць такім жа важным, як зменлівасць пласта і зацяненне напружання». Давайце паглядзім на гэта глыбей.

Іншыя крыніцы зменлівасці сланцавай вытворчасці.

Пытанне ў тым, наколькі важна нераўнамернае размеркаванне прапанта для здабычы сланцавай нафты і газу?

Вялікая зменлівасць сланцавых нафтавых і газавых свідравін было задакументавана. Напрыклад, гарызантальныя свідравіны ў сланцах Barnett тыповай даўжыні 4000-5000 футаў паказваюць, што ніжнія 10% свідравін складаюць менш за 600 Mcfd, а верхнія 10% свідравін складаюць больш за 3,900 Mcfd.

Вядома, што некалькі іншых фактараў спрыяюць шырокай зменлівасці расходу сланцавай нафты або газу.

Калі даўжыня гарызантальнай свідравіны і арыентацыя свідравіны нармалізуюцца для выдалення іх зменлівасці, то ступені ГРП, памер прапанта і колькасць прапанта могуць лічыцца эфектамі першага парадку. Гэтыя эфекты першага парадку былі расстаўлены па прыярытэтах і аптымізаваны ў больш развітых сланцавых рудніках.

Затым ёсць геалагічныя ўласцівасці, такія як натуральныя расколіны ў сланцах, напружанне на месцы і разломлівасць сланцавай пароды. Яны лічацца эфектамі другога парадку, таму што іх значна цяжэй падлічыць. Спробы звесці да мінімуму гэтыя крыніцы зменлівасці ўключаюць каротаж гарызантальнай свідравіны, усталяванне аптычнага кабеля або гукавых прыбораў або мікрасейсмічных геафонаў для вымярэння распаўсюджвання расколін і ўзаемадзеяння з мясцовай геалогіяй уздоўж гарызантальнай свідравіны.

У параўнанні з гэтымі крыніцамі зменлівасці, размеркаванне выхаду з калонкі і аднастайнасць прапанта маюць такое ж значэнне, як і іншыя эфекты другога парадку, такія як геалогія і змены напружання ўздоўж гарызантальнай свідравіны. Аднастайнасць выхаду з корпуса ні ў якім разе не можа быць прычынай зменлівасці здабычы ад 600 Mcfd да 3,900 Mcfd у суткі, як гэта назіралася ў Barnett Shale.

Іншымі словамі, крытычна важным з'яўляецца тое, каб праппант выходзіў з большасці перфомных кластараў у створаныя разломы. Гэта было дасягнута шляхам запампоўкі вельмі дробнага прапанта, памерам 100 меш або 40-70 меш (а часта і таго, і іншага) і аптымізацыі канцэнтрацыі і колькасці прапанта для канкрэтнага пласта сланцаў.

Гэта 90% мэты, якая была дасягнута з выдатным поспехам у сланцавай рэвалюцыі за апошнія 20 гадоў. Такім чынам, з новых павярхоўных выпрабаванняў цяжка зразумець, што нязначная зменлівасць выхаду прапанта з аднаго перфарацыйнага кластара ў іншы можа мець першачарговы ўплыў на здабычу нафты або газу.

Але, магчыма, вынікі іншых выпрабаванняў, розных выпрабаванняў, у гэтым праекце пакажуць больш значны ўплыў на сланцавую здабычу.