Вязкасць кіслотнай вадкасці для гідраўлічнага разрыву пласта вызначае ціск разрыву пласта, неабходны для пачатку разрыву, і рэгулюе распаўсюджванне разрыву ў горных пародах. Дакладнае вымярэнне і кантроль глейкасці вадкасці маюць вырашальнае значэнне для аптымізацыі геаметрыі разрыву, падтрымкі развіцця крывалінейных разрываў і забеспячэння раўнамернага размеркавання кіслаты ўздоўж граняў разрыву. Выбар адпаведнай глейкасці прадухіляе празмерную ўцечку вадкасці ў пласт і паляпшае кіслотнае травленне для ўзмацнення разрыву, што ў канчатковым выніку ўплывае на ступень пашырэння разрываў кіслатой і дазваляе больш эфектыўна аптымізаваць зону дрэнажу нафтавых пластоў.
Асноўнае прызначэнне кіслотнай вадкасці для гідраразрыву пласта
Апрацоўка кіслотнымі вадкасцямі для гідраразрыву пласта - гэтаэсэнтial inстымуляцыя пластаofСланцавыя фармацыі, якія характарызуюцца нізкай парыстасцю і нізкай пранікальнасцю. Асноўная мэта — пераадолець натуральныя бар'еры для фільтрацыі і павялічыць здабычу вуглевадародаў шляхам стварэння праводзячых шляхоў у шчыльных горных пародах. Кіслотны гідраўлічны разрыў пласта дасягае гэтага з дапамогай двайнога механізму: фарміравання расколін шляхам увядзення кіслаты пад ціскам, а затым пашырэння і пратраўлення гэтых расколін праз кантраляваныя рэакцыі кіслаты і пароды. Гэта пашырае плошчу дрэнажу нафтавага пласта і павышае прадукцыйнасць зон, якія раней былі стрымліваны пашкоджаннем пласта або недастатковай пранікальнасцю.
Яшчэ адна праблема заключаецца ў адаптацыі складу вадкасці для гідраўлічнага разрыву пласта да літалогіі і механікі мэтавага пласта. Механізм рэакцыі кіслата-парода і хуткасць рэакцыі кіслата-парода значна адрозніваюцца ў залежнасці ад мінералогіі, ціску, тэмпературы і выкарыстання дабавак да вадкасці для гідраўлічнага разрыву пласта. Гэта ўплывае не толькі на хуткасць і стыль травлення, але і на рызыку блакавання пласта, набракання гліны або неспрыяльных геахімічных узаемадзеянняў, што можа пагоршыць праводнасць разрыву і абмежаваць доўгатэрміновы прырост здабычы.
Радовішча сланцавай нафты
*
Асновы кіслотнага гідраўлічнага разрыву пласта ў радовішчах сланцавай нафты
Механізмы ўтварэння пераломаў
Утварэнне расколін у шчыльных сланцавых нафтавых радовішчах абапіраецца на пераадоленне высокіх унутраных напружанняў і трываласці горных парод шляхам гідраўлічнага або кіслотнага разрыву пласта. У гэтых асяроддзях з нізкай пранікальнасцю рэдка існуюць буйныя шляхі для патоку нафты. Прынцып заключаецца ў нагнятванні кіслотнай вадкасці для разрыву пласта пад дастатковым ціскам, каб перавысіць ціск разрыву пры гідраўлічным разрыве пласта — мінімум, неабходны для ініцыяцыі расколін у матрыцы горных парод. Гэты працэс непасрэдна абапіраецца на фундаментальную механіку горных парод: як толькі прыкладзены ціск перавышае парог разрыву, утвараюцца новыя расколіны, часцей за ўсё ідучы па шляхах найменшага супраціву, які дыктуецца плоскасцямі напластавання, натуральнымі расколінамі і механічнай анізатрапіяй унутры горнай пароды.
Ціск разбурэння змяняецца ў залежнасці ад тыпу горнай пароды і вадкасці для разрыву пласта. Даследаванні паказваюць, што такія вадкасці, як CO₂, ствараюць больш высокі ціск разбурэння і больш складаную сетку расколін у параўнанні з H₂O або N₂. Механіка таксама залежыць ад трываласці пласта на расцяжэнне, модуля пругкасці і наяўнасці слабых плоскасцяў. Тэорыя крытычнай адлегласці, заснаваная на лабараторных і палявых выпрабаваннях, мадэлюе неабходны ціск пачатку разбурэння як функцыю інтэнсіўнасці напружання на кончыку расколіны, прагназуючы, дзе і калі ўзнікне няўстойлівае пашырэнне расколіны.
Складанасць створанай сеткі расколін дадаткова дасягаецца за кошт арыентацыі росту расколін па крывалінейных лініях, а не па прамых плоскасцях. Гэты падыход павялічвае аб'ём стымуляванага пласта. Такія метады, як цыклічны ўдарны гідраўлічны разрыў пласта, выклікаюць імпульсы ціску, што прыводзіць да паўторнага зараджэння і зліцця расколін, якія галінуюцца і выгінаюцца, эфектыўна пераадольваючы літалагічныя бар'еры і неаднароднасць слаістасці. Складаныя, шматгалінаваныя расколіны, якія ўтвараюцца такім чынам, максімізуюць плошчу дрэнажу і паляпшаюць доступ да раней ізаляваных вуглевадародаў.
Стварэнне расколін таксама залежыць ад інтэграцыі геалагічных умоў і аперацыйнага кантролю. Геалагічныя фактары, такія як рэжым напружання, стратыфікацыя, мінералогія і наяўнасць слабых пластоў, вызначаюць шляхі развіцця расколін. Інжынерныя карэкціроўкі, у тым ліку падрыхтоўка кіслотнай вадкасці для разрыву пласта і кіраванне дынамічным ціскам, дазваляюць праектаваць сеткі, якія найлепшым чынам адпавядаюць прыродным уласцівасцям пласта.
Характарыстыкі слаёў, якія ўплываюць на кіслотны гідраўлічны разрыў пласта
Нізкая пранікальнасць і нізкая парыстасць з'яўляюцца вызначальнымі рысамі сланцавых нафтавых радовішчаў. Абедзве ўласцівасці абмяжоўваюць натуральны паток флюіду, што робіць эфектыўнае распаўсюджванне расколін крытычна важным для здабычы. У звышшчыльных матрычных сістэмах індукаваныя расколіны павінны быць дастаткова шырокімі, каб злучыцца з існуючымі сеткамі пор або мікратрэшчынамі. Аднак пашырэнне расколін кіслатой часта нераўнамернае з-за неаднароднасці складу горных парод, мінералогіі і тэкстуры.
Парыстасць і пранікальнасць кантралююць уцечку вадкасці і транспарт кіслаты. У пародах з дрэннай структурай пор або абмежаванымі ўзаемазвязанымі мікратрэшчынамі ўцечка кіслаты абмежаваная, што робіць кіслотнае травленне пры гідраўлічным разрыве пласта менш эфектыўным. Там, дзе натуральныя каналы фільтрацыі адсутнічаюць або вельмі звілістыя, неабходныя метады паляпшэння злучэння каналаў. Недастатковыя рашэнні для натуральных каналаў фільтрацыі могуць уключаць паўторныя цыклы разрыву пласта, выкарыстанне адводных прылад або гібрыдныя паслядоўнасці апрацоўкі.
Неаднароднасць горных парод — розныя пласты, шчыльнасць расколін і размеркаванне мінералаў — стварае пераважныя шляхі як для распаўсюджвання расколін, так і для ўцечкі. Механізм рэакцыі кіслата-парода і хуткасць рэакцыі кіслата-парода адрозніваюцца па ўсім калектары, асабліва паблізу мяжы паміж кантраснымі тыпамі парод. Там, дзе кіслата сустракаецца з багатымі карбанатамі палосамі, хуткая рэакцыя можа стварыць нераўнамерную шырыню расколін і разгалінаваныя структуры расколін. Гэта можа па альтэрнатыве спрыяць або перашкаджаць сувязнасці ў залежнасці ад прасторавай неаднароднасці.
Уцечка вадкасці — яшчэ адна праблема ў неаднародна трэшчынаватых сланцах. Высокая ўцечка ў зонах падвышанай парыстасці або адкрытых расколінах можа абмежаваць эфектыўнае пашырэнне асноўных індукаваных расколін. І наадварот, зоны нізкай уцечкі могуць перашкаджаць пранікненню кіслаты і наступнаму пашырэнню сеткі расколін. Склад кіслотных вадкасцей для разрыву пласта, у тым ліку выкарыстанне гелепадобных або зшытых кіслот і дабавак да вадкасці, адаптаваных да тыпу пароды, непасрэдна ўплывае на гэтыя вынікі, дазваляючы аператарам паляпшаць пранікальнасць парод з нізкай парыстасцю і аптымізаваць плошчу дрэнажу нафтавых пластоў.
Эфектыўная стымуляцыя ў гэтых складаных асяроддзях патрабуе двайнога фокусу: дакладнага кантролю механікі разбурэння і мэтанакіраванага паляпшэння ўласцівасцей пераносу горных парод праз абгрунтаваны выбар рэцэптуры і эксплуатацыі вадкасці для гідраўлічнага разрыву пласта. Кіслотнае травленне для ўзмацнення разбурэння пласта, кантраляваная ўцечка і разрыў пласта ўздоўж крывалінейных траекторый з'яўляюцца неад'емнай часткай пераадолення прыроджаных бар'ераў, якія ўзнікаюць з-за нізкай пранікальнасці і дрэннай прыроднай сувязі ў радовішчах сланцавай нафты.
Кіслотная вадкасць для гідраразрыву пласта: склад, глейкасць і прадукцыйнасць
Кампаненты і рэцэптура кіслотных вадкасцей для гідраразрыву пласта
Распрацоўка кіслотнай вадкасці для гідраразрыву пласта сканцэнтравана на наладжванні хімічных сістэм для максімізацыі праводнасці разрыву пласта і здабычы нафты. Найбольш распаўсюджанай кіслотнай сістэмай з'яўляецца саляная кіслата (HCl), звычайна ў канцэнтрацыях ад 5% да 28%, якія выбіраюцца ў залежнасці ад літалогіі пласта і мэтаў апрацоўкі. Іншыя кіслоты ўключаюць арганічныя кіслоты, такія як воцатная або мурашыная кіслата, для больш мяккіх або...тэмпературна-адчувальныя ўтварэнніДля выкарыстання розных рэакцыйных здольнасцей на працягу інтэрвалу апрацоўкі можна выкарыстоўваць сумесі або паэтапныя кіслотныя сістэмы.
Разам з кіслатой дадаюцца неабходныя дабаўкі. Інгібітары карозіі, узмацняльнікі, агенты кантролю жалеза і неэмульгатары абараняюць трубчастыя матэрыялы, змякчаюць асадкі і перашкаджаюць утварэнню эмульсій. Сінтэтычныя палімеры ўсё часцей выкарыстоўваюцца ў якасці загушчальнікаў — часта часткова гідралізаваны поліакрыламід (HPAM) або новыя сапалімеры — для павышэння глейкасці для лепшага размяшчэння кіслаты, суспензіі прапанта і кантролю ўцечак. Павярхоўна-актыўныя рэчывы, як аніённыя (напрыклад, дадэцылсульфат натрыю), так і неіённыя (напрыклад, этоксилированные спірты), маюць вырашальнае значэнне для стабілізацыі пенапластавых сістэм, паляпшэння змены змочвальнасці і зніжэння павярхоўнага нацяжэння для больш эфектыўнага кантакту паміж пародай і кіслатой.
Кіраванне ўцечкамі і рэшткамі мае жыццёва важнае значэнне. Дабаўкі, якія прадухіляюць страты вадкасці, такія як палімеры на аснове крухмалу або перадавыя сінтэтычныя палімеры, памяншаюць пранікненне ў матрыцу, утрымліваючы кіслату ў расколінах. Для раскладання загушчальнікаў пасля апрацоўкі выкарыстоўваюцца разбуральнікі — акісляльныя (напрыклад, персульфатныя) або ферментатыўныя, што зніжае рызыку ўтварэння рэшткаў і наступнага пашкоджання пласта. Аднак узаемадзеянне з пластовай вадой або разбуральнікамі пры нізкай тэмпературы можа прывесці да другасных мінеральных ападкаў, такіх як барыт, што патрабуе дбайнай праверкі сумяшчальнасці сістэмы.
Прыкладамі прагрэсіўных фармулёвак з'яўляюцца:
- Запавольныя кіслотныя сістэмы: выкарыстанне павярхоўна-актыўных рэчываў-палімерных геляў для запаволення рэакцый кіслаты і горных парод для больш глыбокага пранікнення ў шчыльныя карбанатныя пласты.
- Высокатэмпературныя, солеўстойлівыя палімеры (напрыклад, сінтэтычныя сапалімеры P3A) для стабільнай глейкасці і мінімальнага рэшткаў у глыбокіх свідравінах.
- Зялёная хімія, якая ўключае L-аскарбінавую кіслату, што дазваляе захоўваць глейкасць і антыаксідантную абарону пры тэмпературы да 300°F без экалагічна ўстойлівых пабочных прадуктаў.
Вымярэнне глейкасці і яе значэнне пры кіслотным гідраўлічным разрыве пласта
Дакладнае вымярэнне глейкасці кіслотнай вадкасці для гідраразрыву пласта патрабуевісказіметры высокага ціску і высокай тэмпературы (HPHT)здольны мадэляваць профілі напружання і тэмпературы ў свідравіне. Асноўныя метады ўключаюць:
- Ратацыйныя вісказіметры для вызначэння базавай глейкасці.
- Вісказіметры HPHT для прасунутых пратаколаў, якія ацэньваюць глейкапругкія ўласцівасці пры цыклічных тэрмічных або ціскавых нагрузках.
Важнасць глейкасці шматгранная:
- Траўленне малюнкаў і павелічэнне пераломуКіслата з меншай глейкасцю прыводзіць да больш дамінантных чарвячных нор або кропкавага травлення; больш высокая глейкасць спрыяе развіццю больш шырокіх і раўнамерных каналаў, непасрэдна кіруючы праводнасцю расколіны і патэнцыялам пашырэння. Павелічэнне канцэнтрацыі загушчальніка, напрыклад, прыводзіць да больш шырокай плошчы травлення і росту складаных расколін, што пацвярджаюць палявыя і лабараторныя выпрабаванні з выкарыстаннем фарбавальніка.
- Даступнасць і распаўсюджванне пераломаўГлейкія вадкасці лепш кантралююць размяшчэнне кіслаты, спрыяючы яе пранікненню ў другасныя прыродныя расколіны і максімізуючы плошчу дрэнажу нафтавых пластоў. Колькасная ацэнка з выкарыстаннем вымярэнняў праводнасці пасля травлення звязвае больш высокую глейкасць з больш размеркаванымі і ўстойлівымі сеткамі праводных расколін, што карэлюе з больш высокімі дэбітамі здабычы.
Напрыклад, у багатых карбанатамі сланцах Марцелус выкарыстанне самагенеруючых або зшытых кіслотных сістэм, дзе дынамічная глейкасць падтрымліваецца нават пры тэмпературах пласта, прыводзіць да павышэння складанасці разрываў і пакрыцця дрэнажу як мінімум на 20-30% у параўнанні з немадыфікаваным HCl.
Рэакцыя кіслата-горная парода пры кіслотным гідраўлічным разрыве пласта
*
Кінетыка рэакцыі кіслата-горная парода і яе сувязь з глейкасцю
Механізм рэакцыі кіслата-парода моцна залежыць ад глейкасці вадкасці. Класічныя кіслотныя сістэмы хутка рэагуюць з карбанатнымі мінераламі, факусуючы растварэнне паблізу свідравіны і абмяжоўваючы глыбіню пранікнення. Запаволеныя кіслотныя сістэмы, якія выкарыстоўваюць глейкапругкія павярхоўна-актыўныя рэчывы або палімерна-кіслотныя эмульсіі, зніжаюць хуткасць дыфузіі іонаў вадароду, запавольваючы агульную хуткасць рэакцыі кіслата-парода. Гэта дазваляе кіслаце пранікаць глыбей у нізкапранікальныя або нізкапарыстасныя пласты, перш чым яна вычарпаецца, што спрыяе больш шырокаму травленню і больш доўгім расколінам.
Мадуляцыю хуткасці рэакцыі можна рэгуляваць з дапамогай:
- Карэкцыя суадносін павярхоўна-актыўных рэчываў і палімераў для дакладнай рэгулявання дыфузіі кіслаты.
- Паслядоўнае кіслотнае атручванне — чаргаванне запаволеных і рэгулярных кіслотных ін'екцый — дазваляе дасягнуць балансу паміж травленнем каля свідравіны і ў глыбіні пласта, як паказана ў эксперыментах па паслядоўнай ін'екцыі, дзе чаргуюцца кіслотныя сістэмы, якія забяспечваюць паступовае травленне і паляпшаюць стымуляцыю пласта.
Сінергічныя эфекты ўзнікаюць пры спалучэннях:
- Палімеры ў спалучэнні з неіённымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі ствараюць трывалае загушчэнне і павялічваюць тэрмаўстойлівасць і солеўстойлівасць, што пацверджана ацэнкай рэалагічных уласцівасцей і ўласцівасцей, якія пераносяць пясок, у мадэляваных умовах пласта.
- Сумесі шчолач-павярхоўна-актыўныя рэчывы-палімеры (ASP) і нанакампазітныя сістэмы (напрыклад, аксід графену-палімер) паляпшаюць як глейкасць, якая кантралюе хуткасць, так і стабільнасць кіслаты, а таксама спрыяюць кантролю профілю і выдаленню рэшткавай кіслаты, што мае вырашальнае значэнне для аптымізацыі кіслотнага гідраўлічнага разрыву пласта ў гетэрагенных прыродных каналах фільтрацыі і для паляпшэння здабычы з нізкапранікальных або нізкапарыстасных фармацый.
Выпрабаванні на мікрамадэлях шкла і заводненне керна пацвярджаюць, што гэтыя спецыяльна распрацаваныя склады павялічваюць час кантакту з кіслатой, запавольваюць рэакцыю з мінераламі, паляпшаюць плошчу травлення і, у канчатковым выніку, пашыраюць дрэнаж нафтавых пластоў, што ілюструе практычную сувязь паміж складам кіслотнай вадкасці для гідраўлічнага разрыву пласта, глейкасцю, кінетыкай рэакцыі кіслата-парода і агульнай эфектыўнасцю стымуляцыі пласта.
Уплыў геаметрыі разлома на пранікненне кіслаты і яе эфектыўнасць
Геаметрыя расколіны, у прыватнасці даўжыня, шырыня (адтуліна) і прасторавае размеркаванне, крытычна вызначаюць пранікненне кіслаты і, такім чынам, эфектыўнасць кіслотнага разрыву пласта. Доўгія, шырокія расколіны спрыяюць шырокаму размеркаванню кіслаты, але эфектыўнасць можа зніжацца з-за «прарыву» кіслаты, калі нявыкарыстаная кіслата хутка дасягае кончыка расколіны, не ўступаючы ў поўную рэакцыю па шляху. Зменлівасць адтуліны, асабліва каналізаваныя або шурпатасценныя расколіны, утвораныя нераўнамерным травленнем, спрыяе большаму пранікненню, забяспечваючы пераважныя шляхі і памяншаючы заўчасную страту кіслаты.
- Зменлівасць дыяфрагмы:Каналізуемыя паверхні, распрацаваныя шляхам кіслотнага травлення, падтрымліваюць праводнасць пад напружаннем і забяспечваюць пераважныя шляхі транспарту кіслаты.
- Прасторавае размяшчэнне:Трэшчыны, размешчаныя блізка да свідравіны, дазваляюць больш раўнамерна размеркаваць кіслату, у той час як аддаленыя або моцна разгалінаваныя тршчыны выгадныя ад паэтапнай ін'екцыі кіслаты або чаргавання закачвання кіслай/нейтральнай вадкасці.
- Шматступенчатая ін'екцыя:Чаргаванне кіслаты і распорных вадкасцей можа аднавіць травленне ўздоўж пашыраных граняў расколін, што прывядзе да глыбейшага пранікнення і больш эфектыўнага пашырэння натуральных і штучных расколін.
Палявыя і лабараторныя даследаванні з выкарыстаннем мікра-КТ-сканавання і лікавага мадэлявання паказваюць, што геаметрычная складанасць і шурпатасць кантралююць як хуткасць рэакцыі кіслата-парода, так і канчатковую ступень павышэння пранікальнасці. Такім чынам, правільная канструкцыя кіслотнага гідраўлічнага разрыву пласта аптымальна суадносіць уласцівасці кіслотнай сістэмы і схемы ўвядзення з геаметрыяй трэшчыны, спецыфічнай для калектара, забяспечваючы максімальную, трывалую праводнасць трэшчыны і павышаную нафтааддачу.
Стратэгіі аптымізацыі для эфектыўнага кіслотнага гідраўлічнага разрыву пласта
Выбар кіслотных сістэм і дабавак
Аптымізацыя кіслотнага гідраўлічнага разрыву пласта ў значнай ступені залежыць ад выбару правільных кіслотных сістэм. Запавольныя кіслотныя сістэмы, такія як гелепадобныя або эмульгаваныя кіслоты, распрацаваны для запаволення хуткасці рэакцыі кіслата-парода. Гэта дазваляе дасягнуць больш глыбокага пранікнення ўздоўж расколіны і больш раўнамернага кіслотнага травлення. Наадварот, традыцыйныя кіслотныя сістэмы, звычайна немадыфікаваная саляная кіслата, рэагуюць хутка, часта абмяжоўваючы глыбіню пранікнення кіслаты і пашырэнне расколіны, асабліва ў карбанатных і высокатэмпературных сланцавых пласцінах. Апошнія распрацоўкі ўключаюць цвёрдыя кіслотныя сістэмы, прызначаныя для звышвысокатэмпературных пласцін, якія яшчэ больш запавольваюць хуткасць рэакцыі, зніжаючы карозію і павялічваючы эфектыўнасць за кошт працяглага дзеяння кіслаты і паляпшэння растварэння горных парод.
Пры параўнанні сістэм з запаволеным кірункам і традыцыйных сістэм:
- Запаволеныя кіслотыпераважнейшыя ў пластах, дзе хуткае выдаткаванне кіслаты паблізу свідравіны памяншае ахоп і раўнамернасць апрацоўкі. Было паказана, што гэтыя кіслоты спрыяюць лепшаму пашырэнню расколін кіслатой і паляпшаюць праводнасць пасля разрыву пласта і плошчу дрэнажу нафты.
- Звычайныя кіслотыможа быць дастаткова для неглыбокіх апрацоўак або высокапранікальных зон, дзе прымальныя хуткая рэакцыя і мінімальнае пранікненне.
Выбар мадыфікатараў глейкасці, такіх як глейкапругкія павярхоўна-актыўныя рэчывы (VCA-сістэмы) або гелеўтваральныя агенты на аснове палімераў, залежыць ад спецыфічных для пласта фактараў:
- Тэмпература пласта і мінералогія вызначаюць хімічную стабільнасць і прадукцыйнасць мадыфікатараў глейкасці.
- Для высокатэмпературных ужыванняў неабходныя тэрмаўстойлівыя разбуральнікі геля, такія як інкапсуляваныя акісляльнікі або капсулы для кіслотнага травлення, каб забяспечыць расшчапленне гелеўтваральнай кіслаты і эфектыўную ачыстку пасля апрацоўкі.
- Профіль бачнай глейкасці павінен быць падабраны такім чынам, каб кіслотная вадкасць для гідраразрыву пласта падтрымліваладастатковая глейкасцьпадчас адпампоўвання (павялічваючы шырыню разлому і суспензію прапанта), але можа быць цалкам разбураны гелеразбуральнікамі для эфектыўнага зваротнага патоку.
Правільны выбар дабавак мінімізуе пашкоджанне пласта, забяспечвае эфектыўнае кіслотнае травленне для ўзмацнення разрыву пласта і максімізуе паляпшэнне ў нізкапранікальных і нізкапарыстасных пласцінах. Нядаўнія палявыя прымяненні паказваюць, што склады кіслотных вадкасцей для разрыву пласта на аснове VCA з старанна падабранымі разбуральнікамі геля забяспечваюць палепшаную ачыстку, меншыя страты вадкасці і паляпшаюць стымуляцыю пласта ў параўнанні з традыцыйнымі сістэмамі.
Аперацыйныя параметры, якія ўплываюць на поспех стымуляцыі кіслатой
Аперацыйны кантроль падчас кіслотнага гідраўлічнага разрыву пласта істотна ўплывае на вынікі. Асноўныя аперацыйныя параметры ўключаюць хуткасць помпы, аб'ём запампоўванай кіслаты і кіраванне профілем ціску:
- Хуткасць помпыВызначае хуткасць распаўсюджвання і геаметрыю расколіны. Больш высокая хуткасць спрыяе больш глыбокаму пранікненню кіслаты і ўстойліваму ўзаемадзеянню кіслаты з пародай, але павінна быць збалансаванай, каб пазбегнуць заўчаснага расходавання кіслаты або некантраляванага росту расколіны.
- Аб'ём ін'екцыі кіслатыУплывае на даўжыню і шырыню расколін, пратраўленых кіслатой. Для нізкапранікальных фармацый звычайна патрабуюцца большыя аб'ёмы, хоць аптымізацыя аб'ёму кіслаты разам з мадыфікатарамі глейкасці можа паменшыць непатрэбнае выкарыстанне хімікатаў, захоўваючы пры гэтым праводнасць.
- Кантроль ціскуМаніпуляванне ціскам на забое і паверхні ў рэжыме рэальнага часу гарантуе, што расколіна застаецца адкрытай, кампенсуе страту вадкасці і накіроўвае размяшчэнне кіслаты ўздоўж мэтавых зон расколіны.
На практыцы было паказана, што паэтапная або чаргуючаяся схема ўвядзення кіслаты, пры якой чаргуюцца тыпы або глейкасці кіслаты, паляпшае фарміраванне каналаў, спрыяе развіццю крывалінейных расколін і аптымізуе плошчу дрэнажу нафтавых пластоў. Напрыклад, двухэтапная чаргуючаяся ўвядзенне кіслаты можа ствараць больш глыбокія, больш праводныя каналы, пераўзыходзячы аднаэтапныя метады як у лабараторных, так і ў палявых умовах.
Супастаўленне метадаў кіслотнай апрацоўкі з неаднароднасцю пласта мае жыццёва важнае значэнне. У сланцавых пластах са зменнай мінералогіяй і натуральнымі расколінамі выкарыстоўваецца прагнастычнае мадэляванне і маніторынг у рэжыме рэальнага часу для вызначэння часу і паслядоўнасці ін'екцый. Карэкціроўкі, заснаваныя на атрыбутах расколін (напрыклад, арыентацыя, злучанасць, паляпшэнне натуральнага канала фільтрацыі), дазваляюць аператарам дакладна рэгуляваць эксплуатацыйныя параметры для максімальнай стымуляцыі і мінімальнага пашкоджання пласта.
Прагнастычнае мадэляванне і інтэграцыя дадзеных
Сучаснае праектаванне кіслотнага гідраўлічнага разрыву пласта цяпер інтэгруе прагнастычныя мадэлі, якія карэлююць эксплуатацыйныя параметры, уласцівасці вадкасці для кіслотнага разрыву пласта і праводнасць пасля гідраразрыву пласта. Пашыраныя мадэлі ўлічваюць:
- Механізм і хуткасць рэакцыі кісла-горнай пароды, якія фіксуюць, як развіваюцца марфалогія кіслаты і травленне ў палявых умовах.
- Фактары, спецыфічныя для вадасховішчатакія як парыстасць і пранікальнасць, мінералагічная неаднароднасць і існуючыя сеткі расколін.
Гэтыя мадэлі выкарыстоўваюць эмпірычныя дадзеныя, лабараторныя вынікі і машыннае навучанне для прагназавання таго, як змены глейкасці, хуткасці перапампоўвання, канцэнтрацыі кіслаты і цеплавых профіляў уплываюць на метады стварэння расколін пры гідраўлічным разрыве пласта і аптымізацыі зоны дрэнажу пласта ў доўгатэрміновай перспектыве.
Асноўныя рэкамендацыі па ўзгадненні абмежаванняў на месцах і аперацыйнага праектавання ўключаюць:
- Выбар глейкасці і рэцэптуры кіслаты на аснове меркаванай кінетыкі рэакцыі кіслата-парода, меркаванага тэмпературнага профілю і мэтаў завяршэння работ (напрыклад, максімізацыя пранікальнасці парод з нізкай парыстасцю або вырашэнне праблем з дрэннымі натуральнымі каналамі фільтрацыі).
- Выкарыстанне падыходаў, заснаваных на дадзеных, для дынамічнай карэкціроўкі графікаў закачкі кіслаты, хуткасці адпампоўвання і дазоўкі бурыльніка, аптымізуючы як памер трэшчыны, так і аддачу пасля апрацоўкі.
Прыклады нядаўніх прамысловых работ паказваюць, што гэтыя прагнастычныя метады павялічваюць праводнасць пасля разрыву пласта і паляпшаюць прагнозы здабычы нафты, што дазваляе выкарыстоўваць больш эфектыўныя і надзейныя стратэгіі кіслотнага разрыву пласта ў складаных сланцавых і карбанатных пласцінах.
Пашырэнне зоны дэнатурацыі нафты і падтрыманне праводнасці трэшчыны
Выдаленне закаркавання пласта і паляпшэнне сувязі
Кіслотнае травленне з'яўляецца асноўным механізмам прымянення кіслотных вадкасцей для разрыву пласта для пераадолення праблемы блакавання пласта, напрыклад, назапашвання кандэнсату і мінеральнага адкладу, у сланцавых пластах. Пры ўвядзенні кіслаты, звычайна салянай кіслаты (HCl), яна рэагуе з рэакцыйнымі мінераламі, такімі як кальцыт і даламіт. Гэты механізм рэакцыі кіслата-парода растварае мінеральныя адклады, пашырае поры і злучае раней ізаляваныя пары, непасрэдна паляпшаючы парыстасць і пранікальнасць у нафтавых пластах. Хуткасць рэакцыі кіслата-парода, а таксама канкрэтны склад кіслотнай вадкасці для разрыву пласта, вар'іруецца ў залежнасці ад мінералогіі сланца і складу блакавання.
У багатых карбанатамі сланцах больш высокія канцэнтрацыі HCl прыводзяць да больш выяўленага травлення і выдалення закаркаванняў з-за больш хуткай і эфектыўнай рэакцыі кіслата-парода. Падбор кіслотнага складу ў адпаведнасці з канкрэтным утрыманнем карбанатаў і сілікатаў у пласце аптымізуе працэс выдалення, эфектыўна аднаўляючы натуральныя каналы фільтрацыі і вырашаючы праблемы з натуральнымі каналамі фільтрацыі. Шурпатасць паверхні існуючых граняў расколін павялічваецца ў выніку растварэння кіслаты, што непасрэдна карэлюе з палепшанай праводнасцю расколін і больш трывалымі каналамі патоку для вуглевадародаў. Гэты механізм быў пацверджаны эксперыментальнымі дадзенымі, якія паказваюць значнае паляпшэнне здабычы газу і індэкса прыёмнасці пасля адаптаванай кіслотнай апрацоўкі ў нізкапранікальных пластах.
Падтрыманне праводнасці расколін мае вырашальнае значэнне для доўгатэрміновай прадукцыйнасці сланцавых нафтавых свідравін. З часам штучныя расколіны могуць страціць праводнасць з-за драбнення прапанта, дыягенезу, укаранення або міграцыі дробных часціц. Гэтыя працэсы памяншаюць адкрытыя шляхі, створаныя ціскам разрыву пры гідраўлічным разрыве пласта, што сур'ёзна ўплывае на здабычу вуглевадародаў. Матэматычнае мадэляванне і лабараторныя даследаванні паказваюць, што без належнага кіравання дэградацыя прапанта можа знізіць здабычу да 80% на працягу 10 гадоў. Такія фактары, як ціск закрыцця, памер прапанта і ўласцівасці першапачатковай паверхні расколіны, адыгрываюць ключавую ролю. Выбар адпаведнага прапанта і актыўнае кіраванне ціскам у свідравіне маюць важнае значэнне для падтрымання пашыраных шляхоў, створаных кіслотным травленнем, для падтрымання патоку нафты і газу.
Пашырэнне і падтрыманне сеткі пераломаў
Стратэгічнае пашырэнне зоны дрэнажу нафтавых радовішчаў абапіраецца на эфектыўнае праектаванне і ўкараненне кантраляваных кіслотных сістэм. Гэта інжынерныя сістэмы кіслотных вадкасцей для гідраўлічнага разрыву пласта, якія змяшчаюць дабаўкі, такія як запавольнікі, гелеўтваральныя агенты і павярхоўна-актыўныя рэчывы, для рэгулявання размяшчэння кіслаты, кантролю хуткасці рэакцыі кіслата-парода і мінімізацыі ўцечкі вадкасці падчас апрацоўкі. У выніку атрымліваецца больш мэтанакіраваны працэс травлення, які максімізуе метады стварэння расколін пры гідраўлічным разрыве пласта і спрыяе распаўсюджванню як першасных, так і другасных (крыволінійных) расколін.
Кантраляваныя кіслотныя сістэмы, асабліва гелепадобныя і in situ гелепадобныя кіслоты, дапамагаюць кантраляваць размяшчэнне і працягласць знаходжання кіслаты ў расколінах. Гэтыя сістэмы запавольваюць узаемадзеянне кіслаты з пародай, павялічваючы адлегласць пранікнення і дазваляючы больш поўнае кіслотнае травленне для ўзмацнення разломаў. Гэты падыход павялічвае аб'ём стымуляванай пароды, пашырае плошчу дрэнажу нафтавага пласта і вырашае праблемы, звязаныя з дрэннымі натуральнымі рашэннямі каналаў фільтрацыі як у карбанатных, так і ў сланцавых умовах. Палявыя выпадкі паказваюць, што гэтыя метады ствараюць больш шырокія, больш звязаныя сеткі расколін, што спрыяе большай здабычы вуглевадародаў.
Падтрыманне паляпшэнняў пранікальнасці пры дынамічным напружанні пласта з'яўляецца яшчэ адным ключавым фактарам. Распаўсюджванне расколін у пародах, якія падвяргаюцца высокаму напружанню закрыцця, часта прыводзіць да памяншэння шырыні расколін або іх заўчаснага закрыцця, што пагаршае праводнасць. Для процідзеяння гэтаму выкарыстоўваецца некалькі стратэгій:
- Тэхналогія перфарацыі з улікам напружання:Гэты метад дазваляе кантраляваць ініцыяцыю і распаўсюджванне расколін, аптымізуючы кампраміс паміж уводам энергіі стымуляцыі і пашырэннем сеткі расколін. Напрыклад, у дэпрэсіі Цзіян гэтая тэхналогія знізіла неабходную энергію на 37%, адначасова палепшыўшы як сувязі, так і экалагічныя наступствы.
- Папярэдняя апрацоўка падкіслення:Выкарыстанне полівадародных кіслотных сістэм або іншых перадкіслотных вадкасцей для гідраразрыву пласта можа знізіць ціск разбурэння трэшчыны і паменшыць пачатковую блакіроўку пласта, ствараючы ўмовы для больш эфектыўнага і трывалага стварэння трэшчыны.
- Геамеханічнае мадэляванне:Інтэграцыявымярэнне напружання ў рэжыме рэальнага часуа маніторынг слаёў дазваляе прагназаваць і карэктаваць параметры кіслотнай апрацоўкі, што дапамагае падтрымліваць праводнасць трэшчыны, нягледзячы на змяненне ўмоў напружання ў пластах.
Гэтыя метады — у спалучэнні з аптымізаванымі дадаткамі да вадкасці для гідраўлічнага разрыву пласта і фармулёўкай кіслотнай вадкасці для разрыву пласта — гарантуюць захаванне павышэння пранікальнасці. Яны дапамагаюць нафтавым аператарам пашыраць і падтрымліваць сеткі расколін, павялічваючы пранікальнасць парод з нізкай парыстасцю і падтрымліваючы доўгатэрміновую здабычу рэсурсаў.
Карацей кажучы, дзякуючы спалучэнню інавацыйных метадаў кіслотнага травлення, перадавых сістэм кантраляванага кіслотнага разрыву пласта і геамеханічна абгрунтаваных стратэгій гідраўлічнага разрыву пласта, сучасныя метады стымуляцыі пласта цяпер сканцэнтраваны як на максімізацыі плошчаў непасрэднага дрэнажу вуглевадародаў, так і на захаванні праводнасці расколін, неабходнай для бесперапыннай здабычы.
Выснова
Эфектыўнае вымярэнне і аптымізацыя глейкасці вадкасці для кіслотнага разрыву пласта маюць вырашальнае значэнне для максімізацыі стварэння расколін, эфектыўнасці кіслотнага травлення і доўгатэрміновага дрэнажу нафтавых пластоў у сланцавых фармацыях. Перадавы вопыт заснаваны на тонкім разуменні дынамікі вадкасцей ва ўмовах пласта, а таксама на інтэграцыі лабараторных і палявых дадзеных для забеспячэння аперацыйнай актуальнасці.
Часта задаваныя пытанні
Пытанне 1: Якое значэнне мае глейкасць кіслотнай вадкасці для гідраразрыву пласта ў радовішчах сланцавай нафты?
Вязкасць вадкасці для кіслотнага разрыву пласта мае вырашальнае значэнне для кантролю стварэння і распаўсюджвання расколін у сланцавых нафтавых пластах. Высокавязкія вадкасці, такія як зшытыя або гелепадобныя кіслоты, ствараюць больш шырокія і разгалінаваныя расколіны. Гэта дазваляе лепш размяшчаць кіслату і падаўжае кантакт паміж кіслатой і пародай, аптымізуючы механізм рэакцыі кіслата-парода і забяспечваючы глыбокае і раўнамернае травленне. Аптымальная вязкасць вадкасці максімізуе шырыню і складанасць расколін, непасрэдна ўплываючы на эфектыўнасць кіслотнага травлення для ўзмацнення расколін і агульную аптымізацыю плошчы дрэнажу нафтавых пластоў. Напрыклад, было паказана, што загушчаныя вадкасці CO₂ паляпшаюць шырыню расколін і падтрымліваюць пранікальнасць пасля апрацоўкі, у той час як вадкасці з нізкай вязкасцю дазваляюць ствараць больш доўгія і вузкія расколіны з больш лёгкім распаўсюджваннем, але могуць рызыкаваць недастатковай праводнасцю або накіраваннем патоку кіслаты. Выбар правільнай вязкасці ў рэцэптуры вадкасці для кіслотнага разрыву пласта забяспечвае эфектыўнае разбурэнне блакавання пласта, доўгатэрміновую праводнасць расколін і істотнае пашырэнне прадуктыўнай плошчы дрэнажу.
Пытанне 2: Як ціск разрыву пласта пры гідраўлічным разрыве пласта ўплывае на ўтварэнне расколін?
Ціск прарыву — гэта мінімальная сіла, неабходная для ініцыявання расколін у пародзе падчас гідраўлічнага разрыву пласта. У радовішчах сланцавай нафты з нізкай пранікальнасцю дакладнае кіраванне ціскам прарыву мае фундаментальнае значэнне. Калі прыкладзены ціск занадта нізкі, расколіны могуць не раскрыцца, што абмяжоўвае паступленне вадкасці. Занадта высокі — і разрыў пласта можа стаць некантралюемым, што рызыкуе непажаданым распаўсюджваннем расколін. Правільны кантроль спрыяе развіццю расколін уздоўж натуральных плоскасцей і нават крывалінейных траекторый, паляпшаючы стымуляцыю пласта. Больш высокі ціск прарыву пры належным кіраванні стварае больш складаныя сеткі расколін і паляпшае сувязь, неабходную для таго, каб кіслата дасягала больш шырокай плошчы і пратраўляла яе. Такія метады, як надрэз свідравіны, выкарыстоўваюцца для зніжэння ціску прарыву і лепшага кантролю пачатку расколін, што ўплывае як на геаметрыю расколін, так і на эфектыўнасць іх распаўсюджвання. Гэты абгрунтаваны кантроль ціску прарыву пры гідраўлічным разрыве пласта з'яўляецца цэнтральным для перадавых метадаў стварэння расколін у нетрадыцыйных радовішчах.
Пытанне 3: Чаму кіслотнае травленне і павелічэнне карысныя для нізкапранікальных і нізкапарыстасных пласцін?
Калектары з нізкай пранікальнасцю і нізкай парыстасцю маюць абмежаваныя натуральныя каналы фільтрацыі, што абмяжоўвае рухомасць і здабычу нафты. Кіслотнае травленне пры гідраўлічным разрыве пласта выкарыстоўвае рэактыўныя вадкасці для растварэння частак горнай матрыцы ўздоўж граняў разрываў, тым самым пашыраючы гэтыя шляхі патоку. Гэта памяншае блакаванне пласта і стварае новыя каналы для больш свабоднага руху вадкасцей. Сучасныя метады стымуляцыі пласцін, у тым ліку кампазітныя і перадкіслотныя сістэмы, дазволілі дасягнуць палепшанай, працяглай праводнасці і паляпшэння нафтааддачы. Гэтыя метады асабліва каштоўныя для паляпшэння нізкапранікальных пласцін і павышэння пранікальнасці парод з нізкай парыстасцю, як паказана як у палявых, так і ў лабараторных даследаваннях. Вынікам з'яўляецца значнае павелічэнне прадукцыйнасці свідравін, прычым пратраўленыя кіслатой і пашыраныя расколіны функцыянуюць як палепшаныя каналы для патоку вуглевадародаў.
Пытанне 4: Якую ролю адыгрываюць парыстасць і пранікальнасць горных парод у поспеху кіслотнага гідраўлічнага разрыву пласта?
Парыстасць і пранікальнасць непасрэдна вызначаюць рух вадкасці і даступнасць кіслаты ў нафтавых радовішчах. Пароды з нізкай парыстасцю і нізкай пранікальнасцю перашкаджаюць распаўсюджванню і эфектыўнасці кіслотных вадкасцей для разрыву пласта, абмяжоўваючы поспех аперацый па стымуляцыі. Для вырашэння гэтай праблемы рэцэптура кіслотных вадкасцей для разрыву пласта спецыяльна распрацоўваецца з уключэннем дабавак, якія кантралююць рэакцыю, і мадыфікатараў глейкасці. Павышэнне парыстасці праз рэакцыю кіслата-парода павялічвае даступную пустую прастору для захоўвання вуглевадародаў, а павышэнне пранікальнасці дазваляе лягчэй пранікаць праз сеткі расколін. Пасля апрацоўкі кіслатой шматлікія даследаванні паказалі значнае павелічэнне як парыстасці, так і пранікальнасці, асабліва там, дзе натуральныя каналы фільтрацыі раней былі дрэннымі. Паляпшэнне гэтых параметраў дазваляе аптымізаваць распаўсюджванне расколін, падтрымліваць дэбіт здабычы і пашыраць плошчу кантакту з пласцінай.
Пытанне 5: Як рэакцыя кіслаты і горных парод уплывае на эфектыўнасць пашырэння плошчы дрэнажу?
Механізм рэакцыі кіслата-парода вызначае, як раствараецца парода, а таксама як пратраўліваюцца і пашыраюцца расколіны падчас кіслотнага разрыву пласта. Эфектыўны кантроль хуткасці рэакцыі кіслата-парода мае жыццёва важнае значэнне: занадта хуткая рэакцыя прывядзе да таго, што кіслата будзе расходавацца паблізу свідравіны, абмяжоўваючы пранікненне; занадта павольная — да недастатковага пратраўлення. Кіруючы рэакцыяй з дапамогай глейкасці вадкасці, канцэнтрацыі кіслаты і дабавак, дасягаецца мэтанакіраванае пратраўленне ўздоўж граняў расколін, што дазваляе павялічыць іх шырыню і глыбейшую сувязь. Пашыранае мадэляванне і лабараторныя даследаванні пацвярджаюць, што аптымізацыя рэакцыі кіслата-парода прыводзіць да каналападобных, высокаправодных расколін, якія значна пашыраюць плошчу дрэнажу нафты. Напрыклад, было задакументавана, што каналападобныя расколіны, пратраўленыя кіслатой, маюць праводнасць да пяці разоў вышэйшую, чым непратраўленыя расколіны ў карбанатных пластах. Такім чынам, старанная карэкціроўка складу вадкасці для кіслотнага разрыву пласта і параметраў ін'екцыі непасрэдна вызначае маштаб і эфектыўнасць паляпшэння плошчы дрэнажу.
Час публікацыі: 10 лістапада 2025 г.
