Happelise purustamisvedeliku viskoossus määrab hüdraulilise purustamise rõhu, mis on vajalik murru tekkimiseks, ja reguleerib murru levikut kivimites. Vedeliku viskoossuse täpne mõõtmine ja kontrollimine on kriitilise tähtsusega murru geomeetria optimeerimiseks, kõvera murru arengu toetamiseks ja happe ühtlase jaotumise tagamiseks murrupindadel. Sobiva viskoossuse valimine hoiab ära vedeliku liigse lekke formatsiooni ja parandab happe söövitamist murru suurenemiseks, mõjutades lõppkokkuvõttes happe poolt pragude suurenemise astet ja võimaldades õlimahuti äravooluala tõhusamat optimeerimist.
Happepurustusvedeliku peamine eesmärk
Happega purustamise vedelikuga töötlemise meetodid onessential inreservuaari stimuleerimineofPõlevkivikihistused, mida iseloomustab madal poorsus ja madal läbilaskvus. Peamine eesmärk on ületada looduslikud imbtõkked ja parandada süsivesinike taaskasutamist, luues tihedates kivimimaterjalides juhtivaid teid. Happemurdmine saavutab selle kahese mehhanismi abil: pragude moodustamine rõhu all oleva happe sissepritse teel ning seejärel nende pragude suurendamine ja söövitamine kontrollitud happe-kivimi reaktsioonide abil. See laiendab naftareservuaari äravooluala ja parandab nende tsoonide tootlikkust, mida varem takistasid kihistu kahjustused või ebapiisav läbilaskvus.
Täiendav väljakutse on happelise purustamisvedeliku koostise kohandamine sihtmaardla litoloogia ja mehaanikaga. Happe-kivimi reaktsioonimehhanism ja happe-kivimi reaktsiooni kiirus varieeruvad oluliselt sõltuvalt mineraloogiast, rõhust, temperatuurist ja hüdraulilise purustamisvedeliku lisandite kasutamisest. See mõjutab mitte ainult söövitamise kiirust ja viisi, vaid ka formatsiooni ummistumise, savi turse või ebasoodsate geokeemiliste interaktsioonide ohtu, mis kõik võivad kahjustada murdude juhtivust ja piirata pikaajalist tootmise kasvu.
Põlevkiviõli reservuaar
*
Põlevkiviõli reservuaaride happelise purustamise põhitõed
Murdude tekkimise mehhanismid
Pragude teke tihedates põlevkivimaardlates sõltub suurte kohapealsete pingete ja kivimi tugevuse ületamisest hüdraulilise või happelise purustamise abil. Nendes madala läbilaskvusega keskkondades on naftavoo ulatuslikud teed harva olemas. Põhimõte hõlmab happelise purustamisvedeliku sissepritsimist piisava rõhu all, et ületada hüdraulilise purustamise purunemisrõhku – miinimumi, mis on vajalik pragude tekkimiseks kivimi maatriksis. See protsess tugineb otseselt kivimi põhimehaanikale: kui rakendatav rõhk ületab purunemisläve, tekivad uued praod, mis tavaliselt järgivad madalaima takistusega teid, mille määravad kihistustasandid, looduslikud praod ja kivimi mehaaniline anisotroopia.
Purunemisrõhk varieerub olenevalt kivimitüübist ja purustamisvedelikust. Uuringud näitavad, et vedelikud, nagu CO₂, tekitavad võrreldes H₂O või N₂-ga kõrgemaid purunemisrõhke ja keerukamaid pragudevõrgustikke. Mehaanika sõltub ka moodustise tõmbetugevusest, elastsusmoodulist ja nõrkade tasapindade olemasolust. Kriitilise kauguse teooria – mis põhineb labori- ja välikatsetel – modelleerib vajalikku prao algusrõhku prao tipu pinge intensiivsuse funktsioonina, ennustades, kus ja millal tekib ebastabiilne prao ulatus.
Loodud murdude võrgustiku keerukust saavutatakse veelgi, suunates murdude kasvu piki kõveraid jooni, mitte sirgeid tasapindu. See lähenemisviis suurendab stimuleeritud reservuaari mahtu. Sellised meetodid nagu tsükliline rõhulöökmurdmine kutsuvad esile rõhuimpulsse, mis põhjustavad murdude korduvat initsieerimist ja ühinemist, mis hargnevad ja kõverduvad, navigeerides tõhusalt litoloogiliste barjääride ja kihistumise heterogeensuse vahel. Sel viisil moodustunud keerulised, mitmeharulised murrud maksimeerivad äravooluala ja parandavad juurdepääsu varem isoleeritud süsivesinikele.
Pragude teke sõltub ka geoloogiliste tingimuste ja operatiivsete kontrollimeetmete integreerimisest. Geoloogilised tegurid – nagu pingerežiim, kihistumine, mineraloogia ja nõrkade kihtide olemasolu – määravad pragude võimalikud suunad. Insenertehnilised kohandused, sealhulgas happelise purustamisvedeliku koostis ja dünaamilise rõhu juhtimine, võimaldavad projekteerida võrgustikke, mis vastavad kõige paremini reservuaari looduslikele omadustele.
Happemurdumist mõjutavad reservuaari omadused
Madal läbilaskvus ja madal poorsus on põlevkiviõli reservuaaride iseloomulikud tunnused. Mõlemad omadused piiravad loomulikku vedeliku voolu, mistõttu on efektiivne murdude levik tootmise seisukohalt kriitilise tähtsusega. Ülitihedas maatrikssüsteemis peavad indutseeritud murdud olema piisavalt ulatuslikud, et ühenduda olemasolevate poorivõrgustike või mikropragudega. Happe poolt tekitatud murdude suurenemine on aga sageli ebaühtlane kivimi koostise, mineraloogia ja tekstuuri heterogeensuse tõttu.
Poorsus ja läbilaskvus kontrollivad vedeliku lekkimist ja happe transporti. Halva pooristruktuuriga või piiratud omavahel ühendatud mikropragudega kivimites on happe lekkimine piiratud, mistõttu on happe söövitamine hüdraulilise purustamise puhul vähem efektiivne. Kui looduslikud imbkanalid puuduvad või on väga looklevad, muutuvad kanalite ühenduvuse parandamise tehnikad oluliseks. Halvad looduslike imbkanalite lahendused võivad hõlmata korduvaid purustamistsükleid, suunajate kasutamist või hübriidseid töötlusjärjestusi.
Kivimite heterogeensus – erinevad kihid, murdude tihedus ja mineraalide jaotus – loob eelistatud teed nii murdude levikuks kui ka lekkeks. Happelise kivimi reaktsioonimehhanism ja happelise kivimi reaktsiooni kiirus varieeruvad kogu reservuaari ulatuses, eriti vastandlike kivimitüüpide piirpindade lähedal. Kohtades, kus hape kohtub karbonaadirikaste triipudega, võib kiire reaktsioon tekitada ebaühtlase murdude laiuse ja hargnenud murdumismustrid. See võib olenevalt ruumilisest heterogeensusest soodustada või takistada ühenduvust.
Heterogeenselt lõhenenud põlevkivi puhul on vedeliku leke veel üks probleem. Suur leke suurenenud poorsusega või avatud pragudega tsoonides võib piirata peamiste indutseeritud pragude efektiivset laienemist. Seevastu madala lekkega tsoonid võivad takistada hapete läbitungimist ja sellele järgnevat pragude võrgustiku laienemist. Happeliste purustamisvedelike koostis – sealhulgas geelistatud või ristseotud hapete ja kivimitüübile kohandatud vedelate lisandite kasutamine – mõjutab otseselt neid tulemusi, võimaldades operaatoritel suurendada madala poorsusega kivimite läbilaskvust ja optimeerida naftareservuaari äravooluala.
Tõhus stimuleerimine nendes keerulistes keskkondades nõuab kahte fookust: murdumismehaanika täpset kontrolli ja kivimi transpordi omaduste sihipärast parandamist teadliku hüdraulilise purustamisvedeliku koostise ja toimimise abil. Happega söövitamine murdude tugevdamiseks, hallatud leke ja purustamine mööda kõveraid trajektoore on lahutamatu osa põlevkiviõli reservuaaride madala läbilaskvuse ja kehva loodusliku ühenduvuse põhjustatud kaasasündinud barjääride ületamisel.
Happega purustamisvedelik: koostis, viskoossus ja jõudlus
Happepurustusvedelike komponendid ja koostis
Happelise purustamisvedeliku koostis keskendub keemiliste süsteemide häälestamisele, et maksimeerida purunemise juhtivust ja õli eraldamist. Kõige sagedamini kasutatav happesüsteem on vesinikkloriidhape (HCl), tavaliselt kontsentratsioonis 5–28%, mis valitakse reservuaari litoloogia ja töötlemise eesmärkide põhjal. Muude hapete hulka kuuluvad orgaanilised happed, näiteks äädikhape või sipelghape pehmema või ...temperatuuritundlikud moodustisedTöötlemisintervalli jooksul saab erineva reaktsioonivõime ärakasutamiseks kasutada segusid või etapiviisilisi happesüsteeme.
Happega kaasnevad olulised lisandid. Korrosiooni inhibiitorid, intensiivistajad, rauasisaldust kontrollivad ained ja mitteemulgaatorid kaitsevad torusid, leevendavad sadestumist ja pärsivad emulsiooni teket. Sünteetilisi polümeere integreeritakse üha enam paksendajatena – sageli osaliselt hüdrolüüsitud polüakrüülamiidina (HPAM) või uudsete kopolümeeridena –, et tõsta viskoossust happe paremaks paigutamiseks, tugiaine suspensiooniks ja lekke kontrollimiseks. Pindaktiivsed ained, nii anioonsed (nt naatriumdodetsüülsulfaat) kui ka mitteioonsed (nt etoksüülitud alkoholid), on olulised vahusüsteemide stabiliseerimiseks, märguvuse muutmise parandamiseks ja pindpinevuse vähendamiseks, et tagada tõhusam kivihappe kontakt.
Lekke ja jääkide haldamine on ülioluline. Vedeliku kadu vähendavad lisandid, näiteks tärklisepõhised või täiustatud sünteetilised polümeerid, vähendavad sissetungi maatriksisse, hoides happe pragude sees. Paksendajate lagundamiseks pärast töötlemist kasutatakse oksüdatiivseid (nt persulfaat) või ensümaatilisi lahusteid, vähendades jääkide ja järgnevate formatsioonikahjustuste ohtu. Siiski võib koostoime toodetud vee või madalal temperatuuril olevate lahustitega põhjustada sekundaarset mineraalide sadestumist, näiteks barüüti, mis nõuab hoolikat süsteemi ühilduvuse kontrollimist.
Progressiivsete ravimvormide näideteks on:
- Aeglustatud happesüsteemid: pindaktiivsete ainete ja polümeeride geelide kasutamine happe-kivimi reaktsioonide aeglustamiseks, et tungida sügavamale tihedatesse karbonaatkihtidesse.
- Kõrge temperatuuri taluvad, soola taluvad polümeerid (nt P3A sünteetilised kopolümeerid) stabiilse viskoossuse ja minimaalse jäägi tagamiseks sügavates puuraukudes.
- Roheline keemia, mis sisaldab L-askorbiinhapet, võimaldab viskoossuse säilimist ja antioksüdantide kaitset kuni 167 °C juures ilma keskkonnale püsivate kõrvalsaadusteta.
Viskoossuse mõõtmine ja tähtsus happemurrutamisel
Happelise purustamisvedeliku viskoossuse täpne mõõtmine nõuabkõrgsurve- ja kõrgtemperatuurilised (HPHT) viskosimeetridmis on võimeline simuleerima puuraugu pinge- ja temperatuuriprofiile. Peamised tehnikad hõlmavad järgmist:
- Pöörlevad viskosimeetrid baasviskoossuse määramiseks.
- HPHT viskosimeetrid täiustatud protokollide jaoks, mis hindavad viskoelastset käitumist tsükliliste termiliste või rõhukoormuste korral.
Viskoossuse tähtsus on mitmetahuline:
- Söövitusmustrid ja luumurdude suurenemineMadalama viskoossusega hape viib domineerivamate ussiauku- või süvendumustritega söövitamise mustrite tekkeni; kõrgem viskoossus soodustab laiema ja ühtlasema kanali arengut, mis otseselt reguleerib murdude juhtivust ja laienemispotentsiaali. Näiteks paksendaja kontsentratsiooni suurendamine toob kaasa ulatuslikuma söövitatud ala ja keerukama murdude kasvu, nagu kinnitavad nii väli- kui ka värvainejälgimise laborikatsed.
- Luumurdude ligipääsetavus ja jaotusViskoossed vedelikud kontrollivad happe paigutamist paremini, soodustades happe sisenemist sekundaarsetesse looduslikesse pragudesse ja maksimeerides õlimahuti äravooluala. Kvantitatiivne hindamine, kasutades juhtivuse mõõtmisi pärast söövitamist, seob suurema viskoossuse hajutatumate ja püsivamate juhtivate pragude võrgustikega, mis on korrelatsioonis suurema tootmiskiirusega.
Näiteks karbonaadirikkas Marcelluse põlevkivis annab iseenesest genereerivate või ristseotud happesüsteemide kasutamine – kus dünaamiline viskoossus säilib isegi reservuaari temperatuuridel – vähemalt 20–30% suurema murdude keerukuse ja drenaaži katvuse võrreldes modifitseerimata HCl-ga.
Happe-kivimi reaktsioon happelise purustamise ajal
*
Happe-kivimi reaktsiooni kineetika ja selle seos viskoossusega
Happe ja kivimi reaktsioonimehhanismi mõjutab tugevalt vedeliku viskoossus. Klassikalised happesüsteemid reageerivad kiiresti karbonaatsete mineraalidega, koondades lahustumise puuraugu lähedale ja piirates läbitungimissügavust. Aeglustatud happesüsteemid, mis kasutavad viskoelastseid pindaktiivseid aineid või polümeer-happe emulsioone, vähendavad vesinikioonide difusioonikiirust, aeglustades üldist happe ja kivimi reaktsiooni kiirust. See võimaldab happel tungida sügavamale madala läbilaskvusega või madala poorsusega formatsioonidesse enne, kui see ära kulub, soodustades laiemat söövitust ja pikemaid pragusid.
Reaktsioonikiiruse moduleerimist saab kohandada järgmiselt:
- Pindaktiivsete ainete/polümeeride suhete reguleerimine happe difusiooni peenhäälestamiseks.
- Järjestikune hapestamine – vaheldumisi aeglustatud ja regulaarseid happe sissepritseid – saavutab tasakaalu puuraugu lähedal ja sügaval formatsioonis söövitamise vahel, nagu on näidatud järjestikuste sissepritsekatsetes, kus vahelduvad happesüsteemid annavad astmelise söövitamise ja parema reservuaari stimuleerimise.
Sünergistlikud efektid tekivad kombinatsioonidest:
- Polümeerid koos mitteioonsete pindaktiivsete ainetega loovad tugeva paksenemise ning suurendavad termilist ja soolakindlust, mida kinnitavad reoloogiliste ja liivakandvate omaduste hindamine simuleeritud reservuaaritingimustes.
- Leeliselise pindaktiivse aine ja polümeeri (ASP) segud ja nanokomposiitsüsteemid (nt grafeenoksiid-polümeer) parandavad nii happe kiirust kontrollivat viskoossust kui ka stabiilsust, aidates samal ajal kaasa profiili kontrollimisele ja jääkhappe eemaldamisele – see on kriitilise tähtsusega happelise purustamise optimeerimiseks heterogeensetes looduslikes imbkanalites ja madala läbilaskvusega või madala poorsusega formatsioonidest taaskasutamise parandamiseks.
Klaasmikromudeli ja südamiku üleujutuse testid kinnitavad, et need kohandatud koostised pikendavad happega kokkupuuteaega, aeglustavad reaktsiooni mineraalidega, parandavad söövitatud ala ja laiendavad lõppkokkuvõttes naftareservuaari äravoolu, illustreerides praktilist seost happelise purustamisvedeliku koostise, viskoossuse, happe ja kivimi reaktsiooni kineetika ja reservuaari üldise stimuleerimise efektiivsuse vahel.
Murru geomeetria mõju happe läbitungimisele ja efektiivsusele
Murru geomeetria – täpsemalt pikkus, laius (ava) ja ruumiline jaotus – määravad kriitiliselt happe läbitungimise ja seega happemurrutuse efektiivsuse. Pikad ja laiad murrud soodustavad ulatuslikku happe jaotumist, kuid efektiivsus võib väheneda happe „läbimurde“ tõttu, kus kasutamata hape jõuab kiiresti murru tippu ilma kogu tee ulatuses reageerimata. Ava varieeruvus, eriti ebaühtlase söövitamise tagajärjel tekkinud kanaliseerunud või kareda seinaga murrud, soodustab suuremat läbitungimist, pakkudes eelistatud teid ja vähendades enneaegset happekadu.
- Ava varieeruvus:Happega söövitamise teel loodud kanaliseeritud pinnad säilitavad juhtivuse pinge all ja pakuvad eelistatud happe transporditeid.
- Ruumiline paigutus:Puuraugu lähedal asuvad murrud võimaldavad ühtlasemat happe jaotumist, samas kui kaugemate või väga hargnenud murrude korral on kasulik etapiviisiline happe sissepritse või vahelduvad happe/neutraalse vedeliku sissepritsmed.
- Mitmeastmeline süstimine:Vahelduvad happe- ja vahevedelikud võivad pikendatud murdumispindadel söövitust taastada, mis viib sügavamale tungimisele ja looduslike ja indutseeritud murdude efektiivsemale suurenemisele.
Mikro-KT-skaneerimist ja numbrilist modelleerimist kasutavad väli- ja laboriuuringud näitavad, et geomeetriline keerukus ja karedus kontrollivad nii happelise kivimi reaktsiooni kiirust kui ka läbilaskvuse suurenemise lõplikku ulatust. Seega sobitab õige happelise purustamise disain happelise süsteemi omadused ja sissepritseskeemid optimaalselt reservuaarispetsiifiliste murdude geomeetriatega, tagades maksimaalse ja püsiva murdude juhtivuse ning parema õli taaskasutuse.
Efektiivse happemurrutamise optimeerimisstrateegiad
Happesüsteemide ja lisandite valik
Happelise purustamise optimeerimine sõltub suuresti õigete happesüsteemide valikust. Aeglustatud happesüsteemid, näiteks geelistatud või emulgeeritud happed, on loodud happe ja kivimi reaktsioonikiiruse aeglustamiseks. See võimaldab sügavamat tungimist mööda pragu ja ühtlasemat happe söövitamist. Seevastu tavapärased happesüsteemid – tavaliselt modifitseerimata vesinikkloriidhape – reageerivad kiiresti, piirates sageli happe tungimise sügavust ja piirates pragude laienemist, eriti karbonaat- ja kõrge temperatuuriga põlevkivimaardlates. Hiljutised arengud hõlmavad tahkete happesüsteemide kasutamist, mis on kohandatud ülikõrge temperatuuriga reservuaaride jaoks ja mis aeglustavad reaktsioonikiirust veelgi, vähendades korrosiooni ja suurendades efektiivsust pikaajalise happe toime ja parema kivimi lahustumise kaudu.
Aeglase ja tavapärase süsteemi võrdlemisel:
- Aeglustunud happedon eelistatud formatsioonides, kus happe kiire kulu puuraugu lähedal vähendab töötlemise ulatust ja ühtlust. On näidatud, et need happed soodustavad pragude paremat laienemist happe abil ning parandavad pragunemisjärgset juhtivust ja õli äravooluala.
- Tavapärased happedvõib piisata madalate töötluste või suure läbilaskvusega alade puhul, kus kiire reaktsioon ja minimaalne penetratsioon on vastuvõetavad.
Viskoossusmodifikaatorite – näiteks viskoelastsete pindaktiivsete ainete (VCA-süsteemide) või polümeeridel põhinevate geelistavate ainete – valik sõltub reservuaarispetsiifilistest teguritest:
- Viskoossusmodifikaatorite keemilist stabiilsust ja toimivust määravad reservuaari temperatuur ja mineraloogia.
- Kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks on geelistunud happe lagunemise ja tõhusa järeltöötluse tagamiseks vajalikud termiliselt stabiilsed geeli lagundajad, näiteks kapseldatud oksüdeerijad või happega söövitavad kapslid.
- Nähtava viskoossuse profiil tuleb kohandada nii, et happelise purustamise vedelik säilitakspiisav viskoossuspumpamise ajal (suurendades luumurru laiust ja toestusvahendi suspensiooni), kuid geelipurustajate abil saab seda täielikult lagundada, et tagada efektiivne tagasivool.
Õige lisandivalik minimeerib formatsioonikahjustusi, tagab tõhusa happega söövitamise murdude tugevdamiseks ning maksimeerib madala läbilaskvusega ja madala poorsusega reservuaaride parendusi. Hiljutised välirakendused näitavad, et VCA-põhised happemurdmisvedeliku formulatsioonid koos hoolikalt valitud geelisulatajatega tagavad parema puhastuse, väiksema vedelikukao ja parema reservuaari stimuleerimise võrreldes traditsiooniliste süsteemidega.
Happe stimulatsiooni edukust mõjutavad tööparameetrid
Happega purustamise ajal on töökorraldusel tulemustele märkimisväärne mõju. Peamised tööparameetrid hõlmavad pumba kiirust, sissepritsetud happe mahtu ja rõhuprofiili haldamist:
- Pumba kiirusMäärab murru levimiskiiruse ja geomeetria. Suurem kiirus soodustab happe sügavamat läbitungimist ja püsivat happe ja kivimi interaktsiooni, kuid see peab olema tasakaalustatud, et vältida happe enneaegset kulumist või murru kontrollimatut kasvu.
- Happe süstimise mahtMõjutab happega söövitatud pragude pikkust ja laiust. Madala läbilaskvusega formatsioonide jaoks on üldiselt vaja suuremaid koguseid, kuigi happe mahu optimeerimine koos viskoossuse modifikaatoritega võib vähendada tarbetut kemikaalide kasutamist, säilitades samal ajal juhtivuse.
- Rõhu reguleeriminePõhja- ja pinnarõhu reaalajas manipuleerimine tagab, et luumurd jääb avatuks, kohaneb vedelikukaotusega ja suunab happe paigutamist sihtotstarbelistesse murdetsoonidesse.
Praktikas on näidatud, et etapiviisilised või vahelduvad happe sissepritse graafikud – kus happe tüüpe või viskoossust vahelduvad – soodustavad kanalite moodustumist, soodustavad kõverate murdude teket ja optimeerivad õlimahuti äravooluala. Näiteks kaheastmeline vahelduv happe sissepritse võib luua sügavamaid ja juhtivamaid kanaleid, ületades üheastmelisi meetodeid nii laboris kui ka välitingimustes.
Hapestumistehnikate sobitamine reservuaari heterogeensusega on ülioluline. Muutuva mineraloogia ja looduslike lõhedega põlevkivireservuaarides kasutatakse süstimise ajastuse ja järjestuse juhtimiseks ennustavat modelleerimist ja reaalajas jälgimist. Murru omadustel (nt orientatsioon, ühenduvus, loodusliku imbkanali paranemine) põhinevad kohandused võimaldavad operaatoritel tööparameetreid peenhäälestada maksimaalse stimulatsiooni ja minimaalse formatsioonikahjustuse saavutamiseks.
Ennustav modelleerimine ja andmete integreerimine
Kaasaegne happelise purustamise disain integreerib nüüd ennustusmudeleid, mis korreleerivad tööparameetreid, happelise purustamise vedeliku omadusi ja purustamisjärgset juhtivust. Täiustatud mudelid arvestavad:
- Happe-kivimi reaktsiooni mehhanism ja kiirus, jäädvustades, kuidas happemorfoloogia ja söövitamine välitingimustes arenevad.
- Veehoidlaspetsiifilised teguridnäiteks poorsus ja läbilaskvus, mineraloogiline heterogeensus ja olemasolevad murdude võrgustikud.
Need mudelid kasutavad empiirilisi andmeid, laboritulemusi ja masinõpet, et prognoosida, kuidas viskoossuse, pumpamiskiiruse, happe kontsentratsiooni ja termiliste profiilide muutused mõjutavad hüdraulilise purustamise käigus kasutatavaid murdude loomise tehnikaid ja reservuaari drenaažiala pikaajalist optimeerimist.
Väljakupiirangute ja operatiivse kavandamise ühtlustamise peamised juhised on järgmised:
- Viskoossuse ja happelise koostise valimine eeldatava happe-kivimi reaktsioonikineetika, eeldatava temperatuuriprofiili ja valmimise eesmärkide (nt madala poorsusega kivimi läbilaskvuse maksimeerimine või halbade looduslike imbkanalite probleemide lahendamine) põhjal.
- Andmepõhiste lähenemisviiside kasutamine happe sissepritse ajakavade, pumpamiskiiruste ja purustusseadmete annuste dünaamiliseks kohandamiseks, optimeerides nii murru suurust kui ka töötlusjärgset taastumist.
Hiljutiste välitööde näited näitavad, et need ennustusmeetodid suurendavad purunemisjärgset juhtivust ja parandavad naftatootmise prognoose, võimaldades keerukates põlevkivi- ja karbonaatreservuaarides tõhusamaid ja usaldusväärsemaid happemurrutamise strateegiaid.
Õli äravooluala laiendamine ja murdude juhtivuse säilitamine
Moodustumise blokeerimise eemaldamine ja ühenduvuse parandamine
Happega söövitamine on happelise purustamisvedeliku rakenduste peamine mehhanism, mis aitab ületada kilda reservuaarides tekkivate formatsioonide ummistuste, näiteks kondensaadi kogunemise ja mineraalide katlakivi tekkimise probleeme. Kui hapet – tavaliselt vesinikkloriidhapet (HCl) – süstitakse, reageerib see reaktiivsete mineraalidega nagu kaltsiit ja dolomiit. See happe-kivimi reaktsioonimehhanism lahustab mineraalladestusi, suurendab pooride tühimikke ja ühendab eelnevalt isoleeritud poorid, parandades otseselt poorsust ja läbilaskvust naftareservuaarides. Happe-kivimi reaktsiooni kiirus ja kasutatava happelise purustamisvedeliku konkreetne koostis varieeruvad sõltuvalt kilda mineraloogiast ja ummistuse koostisest.
Karbonaadirikastes põlevkivides annab kõrgem HCl kontsentratsioon selgema söövituse ja ummistuste eemaldamise tänu kiiremale ja tõhusamale happe-kivimi reaktsioonile. Happelise koostise kohandamine reservuaari spetsiifilisele karbonaadi- ja silikaadisisaldusele optimeerib eemaldamisprotsessi, taastades tõhusalt looduslikud imbkanalid ja lahendades halvad looduslike imbkanalite lahendused. Olemasolevate murdepindade pinna karedus suureneb happe lahustumise tagajärjel, mis on otseselt korrelatsioonis parema murdumisjuhtivuse ja vastupidavamate süsivesinike voolukanalitega. Seda mehhanismi on valideeritud eksperimentaalsete andmetega, mis näitavad gaasitootmise ja süstitavuse indeksi olulist paranemist pärast kohandatud happetöötlust madala läbilaskvusega formatsioonides.
Püsiv pragude juhtivus on põlevkivipuuraukude pikaajalise tootlikkuse jaoks kriitilise tähtsusega. Aja jooksul võivad indutseeritud praod kaotada juhtivust proppandi purustamise, diageneesi, kinnijäämise või peenosakeste migratsiooni tõttu. Need protsessid vähendavad hüdraulilise purustamise purunemisrõhu tekitatud avatud teid, mõjutades tõsiselt süsivesinike eraldamist. Matemaatiline modelleerimine ja laboriuuringud näitavad, et ilma nõuetekohase haldamiseta võib proppandi lagunemine vähendada tootmist kuni 80% 10 aasta jooksul. Olulist rolli mängivad sellised tegurid nagu sulgemisrõhk, proppandi suurus ja algsed pragunemispinna omadused. Sobiva proppandi valimine ja puuraugu rõhu aktiivne haldamine on olulised, et säilitada happega söövitamise teel loodud laienenud teid püsiva nafta- ja gaasivoo tagamiseks.
Murdude võrgustiku laiendamine ja hooldamine
Naftareservuaari drenaažiala strateegiline laiendamine tugineb kontrollitud happesüsteemide tõhusale projekteerimisele ja kasutuselevõtule. Need on konstrueeritud happelise purustamise vedeliku süsteemid, mis sisaldavad lisandeid – näiteks aeglusteid, tarretavaid aineid ja pindaktiivseid aineid – happe paigutuse reguleerimiseks, happe ja kivimi reaktsiooni kiiruse kontrollimiseks ja vedeliku lekke minimeerimiseks töötlemise ajal. Tulemuseks on sihipärasem söövitusprotsess, mis maksimeerib hüdraulilise purustamise pragude loomise tehnikaid ja toetab nii primaarsete kui ka sekundaarsete (kõverate) pragude levikut.
Kontrollitud happesüsteemid, eriti geelistatud ja kohapealsed geelistatud happed, aitavad hallata happe paigutust ja pikaealisust pragudes. Need süsteemid aeglustavad happe ja kivimi vastastikmõju, pikendades läbitungimiskaugust ja võimaldades ulatuslikumat happega söövitamist pragude tugevdamiseks. See lähenemisviis suurendab stimuleeritud kivimi mahtu, laiendab naftareservuaari äravooluala ja lahendab probleeme, mis on seotud kehvade looduslike imbkanalite lahendustega nii karbonaat- kui ka põlevkivikeskkonnas. Välijuhtumid näitavad, et need meetodid loovad laiemad ja paremini ühendatud pragude võrgustikud, mis suurendab süsivesinike taastumist.
Läbilaskvuse parandamise säilitamine dünaamilise reservuaari pinge all on veel üks oluline kaalutlus. Murdude levik kivimites, mis on allutatud suurele sulgumispingele, viib sageli murru laiuse vähenemiseni või enneaegse sulgumiseni, mis kahjustab juhtivust. Selle vastu võitlemiseks kasutatakse mitmeid strateegiaid:
- Pingestatud perforatsioonitehnoloogia:See meetod võimaldab murdude kontrollitud teket ja levikut, optimeerides kompromissi stimulatsioonienergia sisendi ja murdude võrgustiku laienemise vahel. Näiteks Jiyangi depressioonis vähendas see tehnoloogia vajalikku energiat 37% võrra, parandades samal ajal nii ühenduvust kui ka keskkonnaalaseid tulemusi.
- Eelhapestamine:Polüvesinikhappesüsteemide või muude happeeelsete purustamisvedelike kasutamine võib vähendada murdude purunemisrõhku ja vähendada esialgset moodustise blokeerimist, luues eeldused tõhusamaks ja vastupidavamaks murdude loomiseks.
- Geomehaaniline modelleerimine:Integreeriminereaalajas stressi mõõtmineJa reservuaari jälgimine võimaldab ennustada ja reguleerida happega töötlemise parameetreid, aidates säilitada murdude juhtivust hoolimata muutuvatest kohapealsetest pingetingimustest.
Need meetodid – koos optimeeritud hüdraulilise purustamisvedeliku lisandite ja happelise purustamisvedeliku koostisega – tagavad läbilaskvuse paranemise säilimise. Need aitavad naftatööstusettevõtetel laiendada ja säilitada pragude võrgustikke, suurendades madala poorsusega kivimite läbilaskvust ja toetades pikaajalist ressursside kaevandamist.
Kokkuvõttes keskenduvad tänapäevased reservuaaride stimuleerimise meetodid uuenduslike happega söövitamise tavade, täiustatud kontrollitud happesüsteemide ja geomehaaniliselt informeeritud purustamisstrateegiate kombinatsiooni abil nii vahetute süsivesinike äravoolualade maksimeerimisele kui ka jätkuva tootmistulemuse jaoks vajaliku murdumisjuhtivuse säilitamisele.
Kokkuvõte
Happelise purustamisvedeliku viskoossuse efektiivne mõõtmine ja optimeerimine on kildakivimites murdude tekkimise, happelise söövitamise efektiivsuse ja pikaajalise naftareservuaari äravoolu maksimeerimise keskmes. Parimad tavad tuginevad reservuaari tingimustes toimuva vedeliku dünaamika nüansirikkale mõistmisele ning labori- ja väliandmete integreerimisele, et tagada operatiivne asjakohasus.
KKK
K1: Kui oluline on happelise purustamisvedeliku viskoossus põlevkiviõli reservuaarides?
Happelise purustamisvedeliku viskoossus on kriitilise tähtsusega pragude tekkimise ja leviku kontrollimiseks põlevkiviõli reservuaarides. Kõrge viskoossusega vedelikud, näiteks ristseotud või geelistunud happed, tekitavad laiemaid ja hargnenud pragusid. See võimaldab paremat happe paigutamist ja pikendab happe ja kivimi vahelist kontakti, optimeerides happe-kivimi reaktsioonimehhanismi ning tagades nii sügavuse kui ka ühtlase söövituse. Optimaalne vedeliku viskoossus maksimeerib pragude laiuse ja keerukuse, mõjutades otseselt happelise söövituse efektiivsust pragude suurendamisel ja kogu naftareservuaari äravooluala optimeerimisel. Näiteks on näidatud, et paksendatud CO₂ vedelikud parandavad pragude laiust ja säilitavad pärast töötlemist läbilaskvuse, samas kui madala viskoossusega vedelikud võimaldavad pikemaid ja kitsamaid pragusid, millel on lihtsam levik, kuid mis võivad ohustada ebapiisavat söövitust või happevoolu kanaliseerimist. Õige viskoossuse valimine happelise purustamisvedeliku koostises tagab formatsiooni ummistuse tõhusa lagundamise, pikaajalise pragude juhtivuse ja produktiivse äravooluala olulise laienemise.
K2: Kuidas mõjutab purunemisrõhk hüdraulilise purustamise ajal murdude teket?
Purunemisrõhk on minimaalne jõud, mida on vaja kivimi pragude tekitamiseks hüdraulilise purustamise ajal. Madala läbilaskvusega põlevkiviõli reservuaarides on purunemisrõhu täpne juhtimine ülioluline. Kui rakendatav rõhk on liiga madal, ei pruugi praod avaneda, mis piirab vedeliku sissepääsu. Liiga kõrge rõhu korral võib purunemine muutuda kontrollimatuks, mis võib põhjustada soovimatut pragude levikut. Nõuetekohane kontroll soodustab pragude teket mööda looduslikke tasapindu ja isegi kõveraid trajektoore, parandades reservuaari stimuleerimist. Kõrgem purunemisrõhk, kui seda piisavalt hallata, tekitab keerukamaid pragude võrgustikke ja parandab ühenduvust, mis on oluline happe jõudmiseks ja laiema ala söövitamiseks. Selliseid meetodeid nagu puuraugu sälgustamine kasutatakse purunemisrõhu vähendamiseks ja pragude tekkimise paremaks kontrollimiseks, mis mõjutab nii pragude geomeetriat kui ka leviku efektiivsust. See hüdraulilise purustamise purunemisrõhu teadlik juhtimine on kesksel kohal ebatraditsiooniliste reservuaaride täiustatud pragude tekitamise tehnikate jaoks.
K3: Miks on happega söövitamine ja suurendamine kasulikud madala läbilaskvuse ja poorsusega reservuaaride puhul?
Madala läbilaskvuse ja poorsusega reservuaaridel on piiratud looduslikud imbkanalid, mis piiravad nafta liikuvust ja tootmist. Hüdraulilise purustamise happega söövitamine kasutab reaktiivseid vedelikke, et lahustada kivimimaatriksi osi mööda murdumispindu, laiendades seeläbi neid vooluteid. See vähendab formatsiooni ummistumist ja loob uusi kanaleid vedelike vabamaks liikumiseks. Hiljutised reservuaari stimuleerimise meetodid, sealhulgas komposiit- ja eelhappesüsteemid, on saavutanud parema ja pikaajalise juhtivuse ning parema nafta taaskasutuse. Need meetodid on eriti väärtuslikud madala läbilaskvusega reservuaaride parandamiseks ja madala poorsusega kivimite läbilaskvuse suurendamiseks, nagu on näidatud nii väli- kui ka laboriuuringutes. Tulemuseks on puurkaevude tootlikkuse oluline suurenemine, kusjuures happega söövitatud ja suurendatud praod toimivad süsivesinike voolu täiustatud kanalitena.
K4: Milline roll on kivimite poorsusel ja läbilaskvusel happelise purustamise edukuses?
Poorsus ja läbilaskvus määravad otseselt vedeliku liikumise ja hapete ligipääsetavuse naftareservuaarides. Madala poorsuse ja madala läbilaskvusega kivimid takistavad happelise purustamisvedeliku levikut ja efektiivsust, piirates stimuleerimisoperatsioonide edukust. Selle probleemi lahendamiseks on happelise purustamisvedeliku koostis spetsiaalselt kohandatud nii, et see sisaldab reaktsiooni kontrollivaid lisandeid ja viskoossuse modifikaatoreid. Poorsuse suurendamine happe-kivimi reaktsiooni kaudu suurendab süsivesinike ladustamiseks saadaolevat tühimikku, samal ajal kui läbilaskvuse suurendamine võimaldab lihtsamat voolamist läbi murdevõrgustike. Pärast happega töötlemist on mitmed uuringud näidanud nii poorsuse kui ka läbilaskvuse olulist suurenemist, eriti kohtades, kus looduslikud imbkanalid olid varem halvad. Nende parameetrite parandamine võimaldab optimeerida murdude levikut, säilitada tootmiskiirust ja laiendada reservuaari kokkupuuteala.
K5: Kuidas mõjutab happe-kivimi reaktsioon drenaažiala laienemise efektiivsust?
Happe-kivimi reaktsioonimehhanism reguleerib seda, kuidas kivim lahustub ning kuidas praod happelise purustamise ajal söövitatakse ja laienevad. Happe-kivimi reaktsiooni kiiruse tõhus kontroll on ülioluline: liiga kiire reaktsiooni korral kulub hape puuraugu lähedale, piirates läbitungimist; liiga aeglase reaktsiooni korral võib söövitamine olla ebapiisav. Reaktsiooni juhtimisega vedeliku viskoossuse, happe kontsentratsiooni ja lisandite abil saavutatakse sihipärane söövitamine pragude pindadel, võimaldades laiemat ja sügavamat pragude ühenduvust. Täiustatud modelleerimine ja laboriuuringud kinnitavad, et happe-kivimi reaktsiooni optimeerimine viib kanalitaoliste, väga juhtivate pragude tekkeni, mis laiendavad dramaatiliselt õli äravooluala. Näiteks on dokumenteeritud, et kanaliseeritud happega söövitatud praod annavad karbonaatsetes formatsioonides kuni viis korda suurema juhtivuse kui söövitamata praod. Happelise purustamise vedeliku koostise ja sissepritseparameetrite hoolikas reguleerimine määrab seega otseselt äravooluala parandamise ulatuse ja efektiivsuse.
Postituse aeg: 10. november 2025
