Движението на пропанта в корпуса на ГРП е заковано, но колко важно е наистина за шистовите кладенци?

Пропантът се състои от частици с размер на пясък, инжектирани с фракционна течност по време на операция за фракинг. В кладенците за шистов нефт и газ флуидът за фракциониране обикновено е вода с добавен редуктор на триенето (като сапун), за да се намали налягането на изпомпване на фракцията. Целта на пропанта е да спре затварянето на предизвиканите пукнатини в резервоара след спиране на фракинга и повишеното налягане изчезва.

В кладенците за шистов нефт и шистов газ използваният пропант е смес от пясък 100 меша и пясък 40-70 меша, като тези зърна са по-малки от един милиметър в диаметър. Такива малки размери на пясъчните частици са необходими за пренасянето на пясък през тесни пукнатини в мрежа от фрактури, създадена от операцията по фракинг. По-големият пясък ще запуши мрежата и не може да се инжектира - това беше установено в първите дни на революцията в шистовете.

Обикновено хоризонталните кладенци в шисти са дълги две мили и се изпомпват с 40 отделни операции или етапи на фракинг. Всеки етап е дълъг приблизително 250 фута и металната обвивка съдържа 10-20 групи перфорации, с няколко перфорации във всеки клъстер. В идеалния случай хоризонталният кладенец е старателно перфориран с тези отвори.

Пътят на потока на пропантното зърно е неуловим. Първо зърното трябва да направи огъване под прав ъгъл, за да стигне от изтичането по корпуса в перфорация. След това се сблъсква със сложна геометрия на счупването - може би основна фрактура, която се разклонява на спомагателни счупвания, както стволът на дървото се разпространява в клони, след това на клонки.

Ще може ли зърното на пропанта да влезе във всички тези пукнатини или някои от тях са твърде тесни? Пясъчно зърно от 100 меша може да бъде в състояние да се притисне в по-тясна фрактура, когато 40-70 зърно не може.

Подобрение в производството на нефт и газ чрез използване на пропанти с размер на зърното, по-малък от 100 меша е документирано, и предполага, че си струва дори малките зърна на пропант да се получат в по-малки пукнатини, за да се поддържат отворени за потока от петролни или газови молекули. Един такъв пропант се нарича DEEPROP.

Нови тестове за изтичане на пропант извън обсадната колона.

Наскоро някои нови тестове са направени, които разследват поток от пропанt през самия корпус, което означава къса дължина на хоризонтална обвивка, която е перфорирана, за да изпусне фракционната течност. Това не е подземен тест - тръбопроводът лежи върху вана на повърхността и ваната събира пропант и течност, която излиза от перфорациите.

Голям брой оператори подкрепиха този проект, в който бяха използвани различни перфорационни клъстери с различни перфорационни заряди, дизайни и ориентации. Проучени са различни скорости на изпомпване, размери на пропанта и качество на пясъка.

Хардуерът за тестване беше възможно най-реалистичен. Корпусът беше стандартен 5.5 инча, както и диаметрите на перфорацията. Скоростите на помпата бяха до 90 bpm (барела в минута), което никога преди не е било използвано при тестване на движенията на пропанта.

Тестван е единичен етап на разбиване чрез перфориране на различни клъстери по тръба с дължина около 200 фута. Всеки перфентен клъстер имаше свой собствен кожух, който насочваше уловената течност и пропант в собствен резервоар, така че те могат да бъдат измерени.

Резултатите бяха представени за два различни набора от клъстери: 8 клъстера в етап с 6 perfs във всеки клъстер или 13 клъстера в етап с 3 perfs във всеки клъстер. Тестерите са използвали пясък 40-70 меша или пясък 100 меша, пренасян от хлъзгава водна течност, изпомпвана при 90 удара в минута.

Тези SPE документи съобщават, че изтичането на пропанта през перфективните клъстери и във ваните е неравномерно:

· Някои артикули на пропант, особено по-големите размери на окото като 40-70 меша, преминават покрай първите перфорации на клъстера и не навлизат във формацията до по-нататък по този етап. Тези по-големи частици имат по-голям импулс.

· По-малките пропантни частици, като 100-меша, влизат в перфорациите на клъстера по-равномерно.

· Разработени са ограничени дизайни за влизане, като се използва само една перфорация на клъстер в горната част на корпуса.

· Особено за по-голям пропант, перфорациите в долната част на корпуса привличат твърде много пропант (ефект на гравитацията) и могат да бъдат увеличени от ерозия, така че по-малко пропант да достигне до перфорациите по-нататък по протежение на етапа на разбиване.

Излизането на пропанта от корпуса е неравномерно.

Всички тестове разкриха неравномерно разпределение на изхода на пропанта. Таблицата показва съотношението на най-големия пропант, излизащ от клъстер: най-малкия пропант, излизащ от клъстер (т.е. максимален пропант: минимален пропант), както и втория по големина пропант: втория най-нисък пропант. Тези съотношения са прокси за неравномерност - по-голямото съотношение означава по-неравномерно разпределение и обратно.

Резултатите показват, че 40-70 меша пропант (по-големи съотношения) е по-малко равномерно разпределен от пропант от 100 меша (по-ниски съотношения) – и в двата сценария на клъстера.

Интерпретацията, дадена от докладите, е, че повече от пропанта 40-70, тъй като е по-големи и по-тежки пясъчни зърна, има тенденция да се пренася с инерцията си покрай по-ранните перфентни клъстери, преди да излезе в по-късните перфентни клъстери, в сравнение с пропанта със 100 меша .

Това не е толкова идеално, защото целта е пропантът да се разпредели равномерно във всички перфорационни клъстери в един етап на фракинг. Но сега към големия въпрос колко голяма разлика има това?

Предизвикателството е да се оптимизират процедурите, така че разпределението на изхода на пропанта да е по-равномерно. От докладите резултатите от тестовете са включени в модел на изчислителна динамика на флуидите (SPE 209178). Този подход е вграден в консултантска програма за разбиване, наречена StageCoach.

Междувременно в докладите се посочва, че „неравномерният поток от пропант в обвивката може да бъде толкова важен, колкото променливостта на образуването и засенчването на напрежението“. Нека да разгледаме по-дълбоко в това.

Други източници на променливост на производството на шисти.

Истинският въпрос е колко важно е неравномерното разпределение на пропанта за производството на шистов нефт и газ?

Голямата променливост на шистовите нефтени и газови кладенци е документирано. Например, хоризонталните кладенци в шисти Барнет с типична дължина 4000-5000 фута показват, че долните 10% от кладенците правят по-малко от 600 Mcfd, докато горните 10% от кладенците правят повече от 3,900 Mcfd.

Известно е, че няколко други фактора допринасят за голямото разнообразие на дебита на шистов нефт или газ.

Ако дължината на хоризонталния кладенец и ориентацията на кладенеца се нормализират, за да се премахне тяхната променливост, тогава етапите на фракциониране, размерът на пропанта и количествата на пропант могат да се считат за ефекти от първи ред. Тези ефекти от първи ред са приоритизирани и оптимизирани в по-зрели шистови игри.

След това има геоложки свойства като естествени пукнатини в шистите, напрежение на място и чупливост на шистовата скала. Те се считат за ефекти от втори ред, защото са много по-трудни за количествено определяне. Усилията за свеждане до минимум на тези източници на променливост включват каротаж на хоризонталния кладенец, инсталиране на оптичен кабел или звукови инструменти или микросеизмични геофони за измерване на разпространението на пукнатините и взаимодействие с местната геология по протежение на хоризонтален кладенец.

Срещу тези източници на променливост, разпределението на изхода от обсадната колона и еднородността на пропанта изглежда от сравнимо значение с други ефекти от втори ред, като геология и промени в напрежението по протежение на хоризонтален кладенец. Няма начин еднородността на изхода на обсадната колона да обясни променливостта в производството между 600 Mcfd и 3,900 Mcfd, както се наблюдава в шистите Barnett.

За да кажем това по друг начин, критичното нещо е да се получи пропант, излизащ от повечето перф клъстери и в създадените пукнатини. Това е постигнато чрез изпомпване на много малък пропант, 100-меш или 40-70 меша (и често и двете) и оптимизиране на концентрацията и количествата на пропанта за конкретна шистова игра.

Това е 90% от целта, постигната със забележителен успех в шистовата революция през последните 20 години. Така че е трудно да се види от новите повърхностни тестове, че незначителни променливости в изходите на пропант от един към друг перфорационен клъстер могат да имат ефект от първи ред върху производството на нефт или газ.

Но може би резултатите от други тестове, различни тестове, в този проект ще разкрият по-значими ефекти върху производството на шисти.