АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ РАСКЛИНИВАЮЩИЕ АГЕНТЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассмотрены результаты работ по применению кварцевого песка в качестве расклинивающего агента при проведении ГРП. Проведены фильтрационные исследования кварцевого песка от различных производителей. Определены критерии применения кварцевого песка в зависимости от глубины залегания продуктивного пласта. Проведен сравнительный анализ эффективности обработок с применением кварцевого песка с эффективностью обработок с проппантом. На основе полученных результатов разработаны рекомендации по применению кварцевого песка. Выполнение данных рекомендаций позволит снизить стоимость ГРП без потери эффективности обработок.

Ключевые слова: проппант, кварцевый песок, гидравлический разрыв пласта, расклинивающий агент.

Во время разработки месторождений для достижения максимальной выработки запасов возникает необходимость вовлечь в разработку незатронутые участки коллектора, что приводит к увеличению массы проппанта и использованию альтернативных технологий ГРП, направленных на увеличение длины трещины и площади охвата. Увеличение обводненности продукции и наличие в разрезе водонасыщенных и обводнившихся пропластков требует использования предварительных ремонтно-изоляционных работ по их отключению. Все это приводит к удорожанию операции и влечет за собой снижение экономической эффективности от проведения данных обработок.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) занимает важное место в нефтегазовой промышленности и является одним из наиболее эффективных методов повышения нефтеотдачи пластов. В настоящее время, в качестве расклинивающего агента, применяются искусственные проппанты, массы которых достигают сотен тонн. Снижения стоимости обработок ГРП можно достичь путём использования природных материалов.

Сегодня высокая стоимость ГРП в наклонно-направленных скважинах обусловлена подготовительными работами, сложностью используемой технологии ГРП, однако основной статьей расходов при ГРП являются материалы, используемые для его проведения – технологические жидкости разрыва и расклинивающий агент. Отказ от проведения исследований или упрощение технологии неминуемо приведёт к снижению качества обработки и, как следствие, низкой эффективности.

Поскольку проппанты (расклинивающие агенты) должны противостоять напряжениям в земле, удерживая трещину раскрытой после снятия гидравлического давления жидкости разрыва, прочность материала имеет особую важность. Расклинивающий материал должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать напряжение смыкания трещины, в противном случае проводимость слоя (раздробленного) проппанта будет значительно ниже запроектированного значения (уменьшается как ширина, так и проницаемость слоя проппанта). Другие факторы, учитываемые при выборе проппанта, — это размер и форма зерен, состав и, в меньшей степени, плотность.

Две основные категории проппантов — это естественные пески и искусственные керамические или бокситовые проппанты. Пески используются для гидроразрыва пластов в условиях низких напряжений, для глубин примерно до 8000 футов (2400 м) и меньше (предпочтительно, намного меньше). Искусственны проппанты используются для ситуаций высоких напряжений, как правило, в пластах на глубинах свыше 8000 футов (2400 м). Для гидроразрыва высокопроницаемых пластов, где чрезвычайно важна высокая проводимость, использование высокопрочных проппантов может быть оправданным на практически любых глубинах.

Использование вместо искусственных проппантов природного кварцевого песка могло бы значительно удешевить проведение ГРП, однако, для сохранения эффективности обработок, песок должен соответствовать требованиям качества, которые представлены ниже:

- массовая доля гранул основной фракции;

- сопротивление раздавливанию;

- насыпная плотность;

- прочие факторы.

В качестве природного расклинивающего агента применялся кварцевый песок. Оценка результативности использования кварцевого песка выполнялась путем сравнения эффективности обработок с кварцевым песком с эффективностью обработок, в которых использовался проппант.

В ходе анализа рынка кварцевого песка было рассмотрено 24 образца от разных производителей.

Фильтрационные исследования показали, что остаточная проницаемость образцов песка при осевой нагрузке 51,7 Мпа (что соответствует глубине залегания 2300 м) с использованием жидкости разрыва снижается. По результатам наилучший показатель по остаточной проницаемости отмечается у песка FR-Sand 20/40 и составляет 66,9 Д. Данный песок был рекомендован для дальнейшего применения при ГРП на объектах с глубиной залегания не более 2300 м. При этом следует отметить, что специального регламента на тестирование природных песков не существует, анализ проводился по методикам для стандартного проппанта.

После ГРП с кварцевым песком получены входные дебиты жидкости, превосходящие дебиты жидкости после обработок с применением традиционного проппанта.

Рисунок 1. Сравнение остаточной проницаемости кварцевого песка и проппанта при осевой нагрузке

По результатам ГИС после ГРП отмечается изменение текущего забоя, вызванное вымыванием песка из трещины в ствол скважины. Для предотвращения вымывания закаченного песка технология была модифицирована и на последней стадии закачки вместо песка использовался проппант.

Результаты указывают на возможность дальнейшего применения кварцевого песка в качестве альтернативного расклинивающего агента для проведения ГРП на неглубоких продуктивных пластах

Выводы:

Согласно анализа практического применения, кварцевый песок FR-Sand способен выдерживать нагрузки на раздавливание не только до 51,7 МПа (2300 м), но и сохранять под нагрузкой сравнительно высокую проницаемость на больших глубинах.

В ходе операций с применением в качестве расклинивающего агента кварцевого песка FR-Sand в большинстве случаев получена эффективность по жидкости, сравнимая с операциями на стандартном проппанте. Это говорит о возможности применения кварцевого песка при ГРП с сохранением качества обработок, при этом позволяет снизить стоимость на расклинивающий материал в среднем на 27 %.

Список литературы:

1. Marc McQuesten. Проппанты и их роль в гидроразрыве пласта. 2016.
2. David Conti. Проблема использования песка при добыче углеводородов методом ГРП на сланцевом месторождении Utica. Business Headlines. Trib Live. 2016.
3. Более чем песок – важнейший из проппантов. Shale Gas International. 2015.
4. Михайлов М.  В. Природный (кварцевый) песок как альтернатива применяемым проппантам [Текст] / М. В. Михайлов, Д. Г. Хисматуллин, Т. А. Хакимов // Научно-технические разработки молодых учёных и специалистов филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжинирнг» «КогалымНИПИнефть» в г. Тюмени. — Сыктывкар: Коми республиканская типография, 2020. — С. 389-395.
5. Юрченко А. А., Горлова З.А. Об использовании отечественных кварцевых песков для интенсификации добычи из низкопроницаемых пластов методом гидравлического разрыва пласта. Нефтепромысловое дело. № 1, 1998.