Proppant kustība Frac apvalkā ir novērsta, bet cik svarīgi tas tiešām ir slānekļa urbumiem?

Proppant sastāv no smilšu lieluma daļiņām, kas injicētas ar fracēšanas šķidrumu. Slānekļa naftas un gāzes urbumos fraka šķidrums parasti ir ūdens, kam pievienots kāds berzes reduktors (piemēram, ziepes), lai pazeminātu fraku sūknēšanas spiedienu. Atbalsta mērķis ir apturēt izraisīto lūzumu aizvēršanos rezervuārā pēc plaisāšanas pārtraukšanas un paaugstinātā spiediena izzušanas.

Slānekļa naftas un slānekļa gāzes urbumos izmanto 100 acu smilšu un 40–70 acu smilšu maisījumu, un abi šie graudi ir mazāki par milimetru. Šādi mazi smilšu daļiņu izmēri ir nepieciešami, lai smiltis varētu iznest cauri šauriem lūzumiem lūzumu tīklā, kas izveidots šķelšanas operācijas rezultātā. Lielākas smiltis aizslēgtu tīklu un nebūtu injicējamas – tas tika noskaidrots slānekļa revolūcijas sākumā.

Parasti horizontālās akas slāneklī ir divas jūdzes garas, un tās tiek sūknētas ar 40 atsevišķām šķelšanas operācijām vai posmiem. Katrs posms ir aptuveni 250 pēdas garš, un metāla korpusā ir 10–20 perforāciju kopas ar vairākām perforācijām katrā klasterī. Ideālā gadījumā horizontālā aka ir rūpīgi perforēta ar šiem caurumiem.

Atbalsta graudu plūsmas ceļš ir nenotverams. Vispirms graudiem ir jāizliek taisnleņķa līkums, lai no plūsmas gar apvalku nonāktu perforācijā. Tad tas saskaras ar sarežģītu lūzumu ģeometriju — iespējams, galveno lūzumu, kas sazarojas papildu lūzumos, piemēram, koka stumbrs izplatās zaros un pēc tam zaros.

Vai atbalsta graudi varēs iekļūt visos šajos lūzumos, vai daži no tiem ir pārāk šauri? 100 sietu smilšu grauds var iespiesties šaurākā lūzumā, bet 40–70 siets nevar.

Naftas un gāzes ieguves uzlabošana, izmantojot stieņus, kuru graudu izmērs ir mazāks par 100 acs ir dokumentēts, un ierosina, ka ir lietderīgi dabūt pat sīkus atbalsta graudus mazākos lūzumos, lai tie būtu atvērti naftas vai gāzes molekulu plūsmai. Vienu šādu atbalsta līdzekli sauc DEEPROP.

Jauni atbalsta izplūdes no korpusa testi.

Nesen daži jauni testi ir veiktas, lai izmeklētu propāna plūsmat caur pašu apvalku, kas nozīmē īsu horizontālu apvalku, kas ir perforēts, lai izlaistu šķembu šķidrumu. Tas nav pazemes tests — cauruļvadi atrodas uz tvertnes virsmas, un vanna savāc atbalstu un šķidrumu, kas iziet no perforācijām.

Liels skaits operatoru ir atbalstījuši šo projektu, kurā ir izmantotas dažādas perforācijas kopas ar dažādu perforācijas lādiņu, dizainu un orientāciju. Ir pētīti dažādi sūknēšanas ātrumi, atbalsta izmēri un smilšu kvalitāte.

Testēšanas aparatūra bija pēc iespējas reālistiskāka. Korpuss bija 5.5 collu standarta, tāpat kā perforācijas diametrs. Sūkņu ātrums bija pat 90 sitieni minūtē (mucas minūtē), kas nekad iepriekš nebija izmantots atbalsta kustību testēšanā.

Tika pārbaudīta viena lūzuma stadija, perforējot dažādas kopas pa cauruli aptuveni 200 pēdu garumā. Katrai perf klasterim bija savs apvalks, kas novirzīja uztverto šķidrumu un proppantu savā tvertnē, lai tos varētu izmērīt.

Rezultāti tika prezentēti divām dažādām klasteru kopām: 8 klasteri stadijā ar 6 perf katrā klasterī vai 13 klasteri posmā ar 3 perf katrā klasterī. Testētāji izmantoja vai nu 40–70 acu smiltis, vai 100 sietu smiltis, ko nesa gluds ūdens šķidrums, kas sūknēts ar ātrumu 90 sitieni minūtē.

Šajos SPE dokumentos ziņots, ka atbalsta izplūde caur perf klasteriem un vannās ir nevienmērīga:

· Daži atbalsta izstrādājumi, jo īpaši lielāki acs izmēri, piemēram, 40–70 acs, izbrauc garām pirmajām klastera perforācijām un neietilpst veidojumā līdz tālākam posmam. Šīm lielākajām daļiņām ir lielāks impulss.

· Mazākas atbalsta daļiņas, piemēram, 100 siets, vienmērīgāk iekļūst klastera perforācijās.

· Ir izstrādāti ierobežoti ieejas dizaini, izmantojot tikai vienu perforāciju katrā korpusa augšdaļā.

· Īpaši lielākam atbalstam perforācijas korpusa apakšā piesaista pārāk daudz atbalsta (gravitācijas efekts), un tās var palielināties erozijas dēļ, tādējādi mazāk atbalsta vielas nokļūst klasteru perforācijās tālāk lūzuma stadijā.

Atbalsta izeja no korpusa ir nevienmērīga.

Visi testi atklāja nevienmērīgu atbalsta izejas sadalījumu. Tabulā parādīta lielākās atbalstītāja, kas iziet no klastera, attiecība: mazākā atbalstītāja, kas iziet no kopas (ti, maksimālā atbalstītāja: minimālā atbalstītāja), kā arī otrā lielākā atbalstītāja: otrā zemākā atbalsta attiecība. Šīs attiecības norāda uz nevienmērību — lielāka attiecība nozīmē nevienmērīgāku sadalījumu un otrādi.

Rezultāti rāda, ka 40-70 acu balsts (lielākas attiecības) ir mazāk vienmērīgi sadalīts nekā 100 acu balsts (mazākas attiecības) – abos klasteru scenārijos.

Ziņojumos sniegtā interpretācija ir tāda, ka lielākā daļa no 40–70 balsta elementiem, kas ir lielāki un smagāki smilšu graudi, ar savu impulsu mēdz tikt pārnesti garām agrākajām perf kopām, pirms iziet no vēlākajām perf kopām, salīdzinot ar 100 sietu balstu. .

Tas nav tik ideāli, jo mērķis ir panākt, lai balstviela vienmērīgi sadalītos pa visām perforācijas grupām vienā fracking posmā. Bet tagad pie lielā jautājuma par to, cik daudz tas atšķir?

Izaicinājums ir optimizēt procedūras, lai atbalsta izejas sadalījums būtu vienmērīgāks. No ziņojumiem testa rezultāti ir iekļauti skaitļošanas šķidruma dinamikas modelī (SPE 209178). Šī pieeja ir iebūvēta lūzumu konsultāciju programmā, ko sauc par StageCoach.

Tikmēr ziņojumos teikts, ka "nevienmērīga atbalsta plūsma korpusā var būt tikpat svarīga kā veidošanās mainīgums un stresa ēnojums." Paskatīsimies šajā jautājumā dziļāk.

Citi slānekļa ražošanas mainīguma avoti.

Patiesais jautājums ir par to, cik svarīga ir nevienmērīga proppanta sadale slānekļa naftas un gāzes ražošanā?

Slānekļa naftas un gāzes urbumu lielā mainīgums ir dokumentēts. Piemēram, horizontālās akas Bārneta slāneklī, kuru tipiskais garums ir 4000–5000 pēdas, parāda, ka apakšējie 10% urbumu veido mazāk nekā 600 Mcfd, bet augšējie 10% urbumu veido vairāk nekā 3,900 Mcfd.

Ir zināmi vairāki citi faktori, kas veicina slānekļa eļļas vai gāzes plūsmas plašo mainīgumu.

Ja tiek normalizēts horizontālais akas garums un urbuma orientācija, lai novērstu to mainīgumu, lūzumu stadijas, atbalsta izmēru un atbalsta daudzumu var uzskatīt par pirmās kārtas ietekmi. Šie pirmās kārtas efekti ir noteikti prioritāri un optimizēti nobriedušākās slānekļa spēlēs.

Turklāt ir ģeoloģiskās īpašības, piemēram, dabiskie slānekļa lūzumi, in situ spriegums un slānekļa iežu plaisāmība. Tos uzskata par otrās kārtas efektiem, jo ​​tos ir daudz grūtāk noteikt. Centieni samazināt šos mainīguma avotus ietver horizontālās urbuma reģistrēšanu, optiskā kabeļa vai skaņas instrumentu vai mikroseismisko ģeofonu uzstādīšanu, lai mērītu lūzumu izplatību un mijiedarbību ar vietējo ģeoloģiju gar horizontālo urbumu.

Ņemot vērā šos mainīguma avotus, korpusa izejas sadalījums un atbalsta vienmērīgums šķiet salīdzināms ar citiem otrās kārtas efektiem, piemēram, ģeoloģiju un sprieguma izmaiņām horizontālā urbumā. Nav nekādu iespēju, ka apvalka izejas viendabīgums var radīt ražošanas mainīgumu no 600 Mcfd līdz 3,900 Mcfd, kā novērots Barnett Shale.

Citiem vārdiem sakot, vissvarīgākais ir panākt, lai proppants izietu no lielākās daļas perf klasteru un nonāktu izveidotajos lūzumos. Tas ir panākts, sūknējot ļoti mazu, 100 acs vai 40–70 acu (un bieži vien abus) balsta materiālu un optimizējot atbalsta koncentrāciju un daudzumus konkrētai slānekļa kustībai.

Tas ir 90% no mērķa, kas ir sasniegts ar ievērojamiem panākumiem pēdējo 20 gadu slānekļa revolūcijā. Tāpēc no jaunajiem virsmas testiem ir grūti saprast, ka nelielas atšķirības balsta izejās no viena perforācijas klastera varētu radīt pirmās kārtas ietekmi uz naftas vai gāzes ražošanu.

Bet varbūt citu testu, dažādu testu rezultāti šajā projektā atklās būtiskāku ietekmi uz slānekļa ražošanu.