A Frac burkolat támasztó mozgását leszögezték, de mennyire fontos ez valójában a palakutak számára?

A támasztóanyag homokméretű részecskékből áll, amelyeket repedési művelet során törésfolyadékkal fecskendeznek be. A palaolaj- és gázkutakban a repedésfolyadék általában víz, amelyhez valamilyen súrlódáscsökkentőt (például szappant) adnak, hogy csökkentsék a frak-szivattyúzási nyomást. A támasztóanyag célja, hogy megakadályozza a tartályban keletkezett törések bezáródását, miután a repedés leáll, és a megnövekedett nyomás elmúlik.

A palaolaj- és palagázkutakban a támasztóanyag 100 mesh-es homok és 40-70 mesh-es homok keveréke, és ezek a szemcsék egy milliméternél kisebbek. Az ilyen kis homokszemcseméretek szükségesek ahhoz, hogy a homok a repesztési művelet által létrehozott töréshálózatban a keskeny repedéseken keresztül jusson át. A nagyobb homok bedugná a hálózatot, és nem lenne befecskendezhető – ez derült ki a palaforradalom első napjaiban.

Az agyagpalában lévő vízszintes kutak általában két mérföld hosszúak, és 40 különálló repesztési művelettel vagy fázissal szivattyúzzák őket. Mindegyik szakasz nagyjából 250 láb hosszú, és a fém burkolat 10-20 perforációcsoportot tartalmaz, mindegyik klaszterben több perforáció található. Ideális esetben a vízszintes kút alaposan át van perforálva ezekkel a lyukakkal.

A kitámasztó szemcse áramlási útja megfoghatatlan. Először a szemnek derékszögű hajlítást kell végeznie, hogy a burkolaton való áramlásból egy perforációba kerüljön. Ezután összetett törési geometriával kell szembenéznie – talán egy fő törés, amely melléktörésekké ágazik, mint ahogy a fatörzs ágakká, majd gallyakká szétterjed.

A kitámasztó szemcse be tud-e jutni ezeken a repedéseken, vagy némelyik túl keskeny? Egy 100 mesh-es homokszem képes benyomódni egy keskenyebb törésbe, amikor egy 40-70 szemcse nem.

Az olaj- és gáztermelés javítása 100 mesh-nél kisebb szemcseméretű támasztóanyagok használatával dokumentálva lett, és azt sugallja, hogy érdemes még az apró támasztószemcséket is kisebb törésekbe juttatni, hogy nyitva maradjanak az olaj- vagy gázmolekulák áramlása előtt. Az egyik ilyen támasztóanyag a DEEPROP.

Új tesztek a támasztóanyag kiáramlására a burkolatból.

Nemrégiben néhány új vizsgálatok megtörtént, hogy kivizsgálják a proppán áramlásat magán a burkolaton keresztül, ami egy rövid hosszúságú vízszintes burkolatot jelent, amelyet perforáltak, hogy kiengedje a repedésfolyadékot. Ez nem egy föld alatti teszt – a csővezeték egy kádon fekszik a felszínen, és a kád összegyűjti a támasztóanyagot és a folyadékot, amely kilép a perforációkból.

Számos üzemeltető támogatta ezt a projektet, amelyben különféle perforációs klasztereket használtak különböző perforációs töltéssel, kialakítással és orientációval. Különböző szivattyúzási sebességeket, támasztóanyag-méreteket és homokminőséget vizsgáltak.

A tesztelő hardver a lehető legvalószínűbb volt. A burkolat szabványos 5.5 hüvelykes volt, csakúgy, mint a perforáció átmérője. A szivattyúk sebessége elérte a 90 bpm-et (hordó/perc), amit korábban soha nem használtak a támasztóanyag mozgásának tesztelésére.

Egyetlen repesztési szakaszt teszteltek, különböző klaszterek perforálásával egy körülbelül 200 láb hosszú cső mentén. Mindegyik perf klaszternek megvolt a saját burkolata, amely a felfogott folyadékot és támasztóanyagot a saját tartályába irányította, így mérhetőek voltak.

Az eredményeket két különböző klaszterkészletre mutatták be: 8 klaszter egy szakaszban, minden klaszterben 6 perf, vagy 13 klaszter egy szakaszban, mindegyik klaszterben 3 perf. A tesztelők vagy 40-70 mesh méretű homokot vagy 100 mesh-es homokot használtak, amelyet 90 ütés/perc sebességgel szivattyúzott csúszós víz szállított.

Ezek az SPE-dokumentumok arról számolnak be, hogy a támasztóanyag kiáramlása a perf klasztereken keresztül a kádakba egyenetlen:

· Egyes kitámasztó cikkek, különösen a nagyobb hálóméretek, mint például a 40-70 mesh, áthaladnak a fürt első perforációján, és csak akkor lépnek be a formációba, amíg a szakasz továbbhalad. Ezek a nagyobb részecskék nagyobb lendülettel bírnak.

· A kisebb kitámasztó részecskék, például a 100 mesh méretű, egyenletesebben hatolnak be a klaszter perforációiba.

· Korlátozottan belépő kialakításokat fejlesztettek ki, a burkolat tetején lévő klaszterenként csak egy perforációval.

· Különösen nagyobb támasztóanyag esetén a burkolat alján lévő perforációk túl sok támasztóanyagot vonzanak magukhoz (gravitációs hatás), és az erózió megnövelheti őket, így kevesebb támasztóanyag jut a repedési szakaszban távolabbi klaszter perforációkba.

A burkolatból való kitámasztás egyenetlen.

Minden teszt egyenetlen támasztó kilépési eloszlást mutatott ki. A táblázat a klaszterből kilépő legnagyobb támaszték arányát mutatja: a klaszterből kilépő legkisebb támasztóanyag (azaz maximális támasztóanyag: minimális támasztóanyag), valamint a második legnagyobb támasztóanyag: a második legalacsonyabb támasztóanyag. Ezek az arányok az egyenetlenségek helyettesítői – a nagyobb arány egyenlőtlenebb eloszlást jelent, és fordítva.

Az eredmények azt mutatják, hogy a 40-70 mesh-es támasztóanyag (nagyobb arányok) kevésbé egyenletesen oszlik el, mint a 100 mesh-es támasztóanyag (alacsonyabb arányok) – mindkét klaszter-forgatókönyvben.

A jelentések értelmezése szerint a 40-70 támasztóanyag közül többet, mivel nagyobb és nehezebb homokszemcsék, hajlamosak a lendületük túlhaladni a korábbi perf klasztereken, mielőtt kilép a későbbi perf klaszterekből, szemben a 100 mesh-es támasztóanyaggal. .

Ez nem annyira ideális, mert a cél az, hogy a támasztóanyag egyenletesen oszlik el az összes perforációs klaszter között a repedés egy szakaszában. De most arra a nagy kérdésre, hogy ez mekkora különbséget jelent?

A kihívás az eljárások optimalizálása, hogy a proppant kilépési eloszlások egyenletesebbek legyenek. A jelentésekből a vizsgálati eredményeket beépítették egy számítási folyadékdinamikai modellbe (SPE 209178). Ezt a megközelítést a StageCoach nevű törési tanácsadó programba építették be.

Eközben a jelentések azt állítják, hogy „a támasztóanyag nem egyenletes áramlása a házban ugyanolyan fontos lehet, mint a formáció változékonysága és a feszültségárnyékolás”. Nézzünk ebbe mélyebbre.

A palatermelés változékonyságának egyéb forrásai.

Az igazi kérdés az, hogy mennyire fontos a kitámasztóanyag egyenetlen eloszlása ​​a palaolaj és -gáz kitermelésében?

A palaolaj- és gázkutak nagy változatossága dokumentálva lett. Például a Barnett-palában található, tipikusan 4000-5000 láb hosszúságú vízszintes kutak a kutak alsó 10%-ában kevesebb mint 600 Mcfd-t, míg a kutak felső 10%-a több mint 3,900 Mcfd-t mutat.

Számos egyéb tényező is ismert, amelyek hozzájárulnak a palaolaj vagy -gáz áramlási sebességének nagymértékű változékonyságához.

Ha a kút vízszintes hosszát és tájolását normalizáljuk, hogy kiküszöböljük azok változékonyságát, akkor a töredékek szakaszai, a támasztóanyag mérete és a támasztóanyag mennyisége elsőrendű hatásnak tekinthető. Ezeket az elsőrendű effektusokat prioritásként kezelték és optimalizálták az érettebb palajátékokban.

Aztán vannak olyan geológiai tulajdonságok, mint a pala természetes repedése, az in situ feszültség és a palakőzet törhetősége. Ezeket másodrendű hatásoknak tekintik, mert sokkal nehezebb számszerűsíteni őket. A változékonyság ezen forrásainak minimalizálására irányuló erőfeszítések közé tartozik a vízszintes kút naplózása, optikai kábel vagy hangos műszerek vagy mikroszeizmikus geofonok felszerelése a repedések terjedésének és a helyi geológiával való kölcsönhatásnak a vízszintes kút mentén történő mérésére.

Ezekkel a változékonysági forrásokkal szemben a burkolat kilépési eloszlása ​​és a támasztóanyag egyenletessége hasonló fontosságúnak tűnik, mint más másodrendű hatások, például a geológia és a feszültségváltozások a vízszintes kút mentén. Nincs mód arra, hogy a burkolat kilépési egyenletessége magyarázza a 600 Mcfd és 3,900 Mcfd közötti termelési ingadozást, amint azt a Barnett Shale-ben megfigyelték.

Másképp fogalmazva, a kritikus dolog az, hogy a legtöbb perf klaszterből a támasztóanyag kilépjen a létrehozott törésekbe. Ezt nagyon kis, 100 mesh vagy 40-70 mesh (és gyakran mindkettő) támasztóanyag szivattyúzásával, valamint a támasztóanyag koncentrációjának és mennyiségének optimalizálásával érték el egy adott palajátékhoz.

Ez 90%-a annak a célnak, amelyet az elmúlt 20 év palaforradalmában figyelemre méltó sikerrel sikerült elérni. Így az új felületi tesztekből nehéz belátni, hogy az egyik perforációs klaszterből a másikba való kitámasztóanyag-kilépések kisebb eltérései elsőrendű hatással lehetnek az olaj- vagy gáztermelésre.

De talán más tesztek, különböző tesztek eredményei ebben a projektben jelentősebb hatásokat fognak feltárni a palatermelésre.