CC BY
98ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИИ
УДК 622.276.66:622.243.24.
И.В. Сидоров, главный инженер, первый заместитель генерального директора ООО «Роснефть - Сахалинморнефтегаз»
Р.Р. Сабитов, аспирант Тюменского государственного нефтегазового университета, E-mail: sabitov-razil@mail.ru
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ПО ЗАКРЕПЛЕНИЮ ПРОППАНТА В ТРЕЩИНАХ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА
Известны месторождения нефти, на скважинах которых был выполнен гидравлический разрыв пласта (ГРП), в результате которого в 50 % случаев и более наблюдался вынос проппанта из трещин (ВП). При этом количество проппанта, поступающего в ствол скважины вместе с потоком пластового флюида, было наибольшим на этапах освоения и начальной эксплуатации месторождений и, как правило, носило достаточно продолжительный характер.
В основном причина поступления проппанта в ствол скважины обусловлена возможностью его перемещения по созданной трещине вместе с потоком пластового флюида, из чего следует, что проппантовая пачка находится в неустойчивом состоянии. Практический опыт подтверждает, что указанное явление в случае уменьшения депрессии на продуктивный пласт может снижать свою интенсивность вплоть до полного прекращения. Во втором случае причину поступления проппанта в ствол скважины можно объяснить вероятностью его вымывания из прискважин-ной зоны пласта (ПЗП), например, из полостей, трещин цементного камня и т. д. При этом существует вероятность частичного смыкания созданной трещины вблизи ствола скважины, что в значительной степени может уменьшить ее проводимость.
В этой связи разработано значительное количество технологий гидроразрыва, а также материалов, которые в той или иной степени препятствуют ВП из продуктивного пласта после ГРП.
К примеру, интенсивность ВП удается уменьшить за счет применения проппанта, покрытого термореактивным олиго-мером фенолформальдегидной смолы (1^СР проппант). По данным производителей 1^СР проппанта, при давлении более 7 МПа и температуре выше 55°С олигомеры смолы должны досшиваться сувеличением адгезии между зернами покрытого проппанта. Однако практика освоения и эксплуатации скважин после ГРП с РСР проппантом показывает, что высыпание его на забой и вынос на устье являются распространенным явлением. Лабораторные тесты при
атмосферном давлении показали, что 1^СР проппант способен к объемному спеканию с образованием агломерата при температурах выше 90°С в течение 4 часов и более (рис.1). Необходимо отметить, что присутствие в скважине флюидов различной природы (следы кислот и щелочей, остатки геля ГРП, деструктора, пластовой воды и нефти) влияют на качество адгезии зерен 1^СР и снижают способность покрытого проппанта к закреплению [1]. Однако применение этих проппантов не универсально и связано с жесткими ограничениями, так как они чувстви-
1-отсутствует; 2- корка; 3-в объеме
60
„ 120 Время, мин
ISO
240
□ K2C03(pH-U) DHCL(pH-l)
IГПГ-3, MgpL2, (pH-5-8)
t> > > М. ч4" -
'gM-i' щвНат
Рис. 1 Влияние температуры на склеивание зерен RCP проппанта
56 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕГОТЕГАЗ \\
\\ № 4 \\ апрель \ 2D 1 □
\\ ТЕРРИТОРИЯ нефтегаз \\
№ 4 \\ апрель \ 2010
тельны к сдвигу, температуре, давлению закрытия трещины и времени закрытия скважины. Проводимость зачастую оказывается ниже предсказанной. В низкотемпературных скважинах необходимо добавлять к RCP дорогостоящие активаторы вулканизации смолы в концентрации от 0,5 до 2%. Период закрытия скважины может достигать 24 часов [2]. Необходимость качественного закрепления RCP проппанта на стадии строительства скважины вызвана низкой химической стойкостью его покрытия по отношению к кислотным и щелочным агентам, органическим растворителям. Литературные данные свидетельствуют о том, что после контакта в течение 2 ч с соляной или глинокислотной средой покрытие проппанта необратимо разрушается (рис.2 а), а сам проппант теряет свою прочность в краш-тестах и становится источником подвижных обломков с высокой твердостью и абразивной активностью (рис.2 б) [1]. Эти недостатки диктуют необходимость разработки более надежных методов борьбы с выносом проппанта, которые одновременно повысили бы эффективность очистки и уровень добычи. С точки зрения предотвращения ВП, интерес представляет технология концевого экранирования (TSO), которая является модификацией операции гидроразрыва. Технология TSO имеет несколько особенностей: предотвращение нежелательного распространения трещины после прекращения закачки и выноса проппанта, благодаря фильтрационным утечкам рабочей жидкости создаются высокие концентрации проппанта на фронте закачки, что обеспечивает более быстрое смыкание трещин и позволяет минимизировать вынос проппанта. Одним из эффективных мероприятий по предотвращению выноса проппанта из прискважинной части трещины является добавка стекловолокна PropNET в проппантовую пачку (рис.3). Стекловолокно на порядок величин длиннее диаметра типичной частицы проппанта, что позволяет каждому волокну контактировать примерно с пятью частицами. Волокна стабилизируют пачку, вплетаясь между частицами, обеспечивая повышение прочности и устойчивости. Они так же могут способствовать образованию перемычек и распределению нагрузки в пределах пачки. Этот
Рис. 2 Влияние кислотного воздействия результаты краш-теста (б)
материал, закачиваемый одновременно с проппантом в составе рабочей жидкости, образует сетку, которая стабилизирует проппантно-волоконную пачку. Проводимость трещин для проппантных пачек с волокнами гораздо выше, чем у проппанта со смоляным покрытием. Стеклянные волокна, добавляемые в последние порции суспензии проппанта в количестве 1,5% по весу, создают внутреннюю структуру, удерживающую частицы проппанта на месте[3].
Рис. 4 Схема транспортировки проппанта по технологии FiberFRAC
на покрытие RCP проппанта (а) и
Жидкостная технология FiberFRAC позволяет разобщить зависимость транспортировки проппанта от вязкости жидкости. Благодаря этой разработке в жидкости ГРП образуется волоконная сетка с механическими свойствами, необходимыми для транспортировки, удержания и размещения проппанта (рис.4).
Так как транспортировка проппанта в этом случае уже не зависит от вязкости жидкости ГРП, ее можно адаптировать к условиям данного пласта для оптимизации геометрии трещины. В ходе лабораторных и полевых испытаний установлено, что наличие волокна незначительно воздействует на остаточную проницаемость проппантной пачки или проводимость трещины [4]. Эффективность гидравлического разрыва пласта в большей степени определяется качеством закрепления трещин проппанта и проводимостью трещин. Компанией ООО НПФ «Геотерм» осуществлена разработка рецептур и технологий проведения экспериментальных лабораторных исследований
Рис.3 Схема закрепления проппанта по технологии PropNET
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ эксплуатация месторождений \\ 57
ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Рис. 5 Графики изменения проницаемости проппантовой пачки после крепления смолой «Геотерм - 001» (крепление) и обработка МДР (восстановление) при различной концентрации порообразователя
Концентрация порообразователя, %
—■— Кпр ♦ PI -Линейный (PI)
Рис. 6 Графики изменения проницаемости и твердости проппантовой пачки после крепления смолой «Геотерм - 001» и обработки МДР при различной концентрации порообразователя
по закреплению проппанта в трещине в Институте геологии и геоинформатики ГРП. Экспериментальные исследования ТюмГНГУ. В модель трещины ГРП продав-выполнялись в лаборатории моделиро- ливались разработанные композиции на вания и исследования пластовых систем основе смолы «Геотерм-001», порообра-
зователя, отвердителя «Геотерм-101» и модифицированного доотмывающего раствора (МДР), увеличивающего проницаемость и проводимость модели проппантовой пачки. Результаты некоторых экспериментов, имитирующих проведение ГРП с одновременным закреплением проппанта, восстановлением (увеличением) проницаемости проппантовой пачки (обработка ацетоном или ШФЛУ, ввод порообразователя, отвердителя, обработка водным раствором торфяной вытяжки) представлены на рис.5, 6. На рис. 7 приведены графики изменения проницаемости проппантовой пачки по семи образцам с начальной проницаемостью, полученной после прокачки через них жидкости ГРП,ацетона, комплексной крепящей композиции на основе смолы «Геотерм-001» с различным содержанием порообразователя, и последующей обработки водным раствором МДР на основе торфяной вытяжки при температуре 240С. Исследования показали, что проппант закрепляется достаточно прочно, проницаемость увеличивается с ростом концентрации порообразователя (концентрация в 7,0% порообразователя является критической, образец крепится недостаточно прочно, а концентрация порообразователя в 3-6% будет оптимальной).
Таким образом, нами предлагается существующие технологии разделить на группы в зависимости от принципа закрепления: 1) склеивание проппанта ^СР, смолы «Геотерм», полимерное покрытие зерен (ООО «ФОРЭС»); 2) армирование проппантовой пачки (р1'ЬегГгас, РгорМе^; 3) плотная упаковка зерен проппанта ^0).
Литература:
1. О.В. Акимов, В.Н. Гусаков, В.В. Мальцев, Д.Л. Худяков. Потенциал технологий закрепления проппанта для повышения эффективности гидроразрыва пласта // Нефтяное хозяйство. 2008. № 11.
2. К. Армстронг, Р. Кард, Р. Наваррет, Э. Нельсон, К. Нимерик, М. Самуэльсон, Н. Василисиа, Ж. Дюмон, М. Приаро, Д. Коллинс, Г. Слашер. Усовершенствованные рабочие жидкости для ГРП и улучшение экономических показателей скважин // Нефтегазовое обозрение. 1999. № 2
3. А. Губский. Технология концевого экранирования на месторождениях Западной Сибири // Нефтегазовое обозрение. 2000. № 4.
4. В.С. Аяла. Новые технологии компании «Шлюмберже» и повышение эффективности ГРП// Нефть и газ Евразия. 2006. № 10.
5. С.С. Демичев, О.ГОтрадных, Н.А. Могутов, И.И. Клещенко, А.А. Хайруллин. Экспериментальные исследования по закреплению проппанта в трещинах ГРП // Бурение и нефть. 2008 № 12.
Ключевые слова: гидравлический разрыв пласта, закрепление проппанта в трещинах, скважина, пластовый флюид, освоение, нефтяные месторождения
58 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № 4 \\ апрель \ 2010
¿&JUTI
Approved Event
Генеральный информационный партнер: специализированный журнал «Металлоснабжение и сбыт»
Через сотрудничество к успеху!
9-12 ноября 2010 г. Россия, Москва, ВВЦ, пав. 75
16-я Международная промышленная выставка
Металл-Экспо 2010
Совместно с II международной выставкой металлопродукции и металлоконструкций для строительной отрасли «МеталлСтройФорум'2010»
Оргкомитет выставки: тел./факс +7 (495) 734-99-66 www.metal-expo.ru
