Viskositas fluida peretakan asam menentukan tekanan pecah peretakan hidrolik yang dibutuhkan untuk inisiasi retakan dan mengatur perambatan retakan di batuan. Pengukuran dan pengendalian viskositas fluida yang akurat sangat penting untuk mengoptimalkan geometri retakan, mendukung pengembangan retakan melengkung, dan memastikan distribusi asam yang seragam di sepanjang permukaan retakan. Pemilihan viskositas yang tepat mencegah kebocoran fluida yang berlebihan ke dalam formasi dan meningkatkan pengikisan asam untuk peningkatan retakan, yang pada akhirnya memengaruhi tingkat pembesaran retakan oleh asam dan memungkinkan optimasi area drainase reservoir minyak yang lebih efektif.
Tujuan Utama Cairan Asam untuk Pengeboran Patahan
Perawatan cairan frakturisasi asam adalahesential instimulasi reservoirofFormasi batuan serpih ditandai dengan porositas rendah dan permeabilitas rendah. Tujuan utamanya adalah untuk mengatasi hambatan rembesan alami dan meningkatkan perolehan hidrokarbon dengan menciptakan jalur konduktif di dalam matriks batuan yang rapat. Patahan asam mencapai hal ini melalui mekanisme ganda: membentuk retakan dengan injeksi asam bertekanan, dan selanjutnya memperbesar dan mengikis retakan ini melalui reaksi asam-batuan yang terkontrol. Hal ini memperluas area drainase reservoir minyak dan meningkatkan produktivitas zona yang sebelumnya terhambat oleh kerusakan formasi atau permeabilitas yang tidak mencukupi.
Tantangan selanjutnya adalah menyesuaikan formulasi fluida peretakan asam agar sesuai dengan litologi dan mekanika reservoir target. Mekanisme reaksi asam-batuan dan laju reaksi asam-batuan sangat bervariasi tergantung pada mineralogi, tekanan, suhu, dan penggunaan aditif fluida peretakan hidrolik. Hal ini tidak hanya memengaruhi laju dan gaya pengikisan, tetapi juga risiko penyumbatan formasi, pembengkakan lempung, atau interaksi geokimia yang merugikan, yang semuanya dapat mengganggu konduktivitas retakan dan membatasi peningkatan produksi jangka panjang.
Cadangan Minyak Serpih
*
Dasar-Dasar Patahan Asam di Reservoir Minyak Serpih
Mekanisme Pembentukan Retak
Pembentukan retakan pada reservoir minyak serpih ketat bergantung pada upaya mengatasi tegangan in-situ yang tinggi dan kekuatan batuan melalui peretakan hidrolik atau asam. Di lingkungan dengan permeabilitas rendah ini, jalur aliran minyak skala besar jarang ada. Prinsipnya melibatkan penyuntikan cairan peretakan asam pada tekanan yang cukup untuk melebihi tekanan pecah peretakan hidrolik—tekanan minimum yang diperlukan untuk memulai retakan pada matriks batuan. Proses ini bergantung langsung pada mekanika batuan fundamental: begitu tekanan yang diberikan melampaui ambang batas pecah, retakan baru terbentuk, paling sering mengikuti jalur resistensi terendah yang ditentukan oleh bidang perlapisan, retakan alami, dan anisotropi mekanis di dalam batuan.
Tekanan pecah bervariasi tergantung pada jenis batuan dan fluida peretakan. Studi menunjukkan bahwa fluida seperti CO₂ menciptakan tekanan pecah yang lebih tinggi dan jaringan retakan yang lebih rumit dibandingkan dengan H₂O atau N₂. Mekanika juga bergantung pada kekuatan tarik formasi, modulus elastisitas, dan keberadaan bidang lemah. Teori jarak kritis—yang didasarkan pada pengujian laboratorium dan lapangan—memodelkan tekanan inisiasi retakan yang diperlukan sebagai fungsi dari intensitas tegangan di ujung retakan, memprediksi di mana dan kapan perpanjangan retakan yang tidak stabil akan muncul.
Kompleksitas dalam jaringan retakan yang terbentuk semakin meningkat dengan menargetkan pertumbuhan retakan sepanjang garis lengkung daripada bidang lurus. Pendekatan ini meningkatkan volume reservoir yang distimulasi. Teknik seperti peretakan kejut tekanan siklik menginduksi denyut tekanan, menyebabkan inisiasi dan penggabungan retakan berulang yang bercabang dan melengkung, secara efisien mengatasi hambatan litologi dan heterogenitas laminasi. Retakan kompleks dan bercabang banyak yang terbentuk dengan cara ini memaksimalkan area drainase dan meningkatkan akses ke hidrokarbon yang sebelumnya terisolasi.
Pembentukan retakan juga bergantung pada pengintegrasian kondisi geologi dan kontrol operasional. Faktor geologi—seperti rezim tegangan, stratifikasi, mineralogi, dan keberadaan lapisan lemah—menentukan jalur yang dapat ditempuh retakan. Penyesuaian teknik, termasuk formulasi cairan peretakan asam dan manajemen tekanan dinamis, memungkinkan desain jaringan yang paling sesuai dengan sifat alami reservoir.
Karakteristik Reservoir yang Mempengaruhi Rekah Asam
Permeabilitas rendah dan porositas rendah merupakan ciri khas reservoir minyak serpih. Kedua sifat ini membatasi aliran fluida alami, sehingga propagasi retakan yang efisien sangat penting untuk produksi. Dalam sistem matriks ultraketat, retakan yang diinduksi harus cukup luas untuk terhubung dengan jaringan pori atau retakan mikro yang sudah ada. Namun, pembesaran retakan oleh asam seringkali tidak merata karena heterogenitas dalam komposisi batuan, mineralogi, dan tekstur.
Porositas dan permeabilitas mengontrol kebocoran fluida dan transportasi asam. Pada batuan dengan struktur pori yang buruk atau retakan mikro yang saling terhubung terbatas, kebocoran asam dibatasi, sehingga pengikisan asam dalam rekahan hidrolik menjadi kurang efektif. Di tempat di mana saluran rembesan alami tidak ada atau sangat berliku-liku, teknik untuk meningkatkan konektivitas saluran menjadi sangat penting. Solusi untuk saluran rembesan alami yang buruk dapat mencakup siklus rekahan berulang, penggunaan pengalih, atau rangkaian perawatan hibrida.
Heterogenitas batuan—perbedaan lapisan, kepadatan retakan, dan distribusi mineral—menciptakan jalur preferensial untuk perambatan retakan dan kebocoran. Mekanisme reaksi asam-batuan dan laju reaksi asam-batuan bervariasi di seluruh reservoir, terutama di dekat antarmuka antara jenis batuan yang berbeda. Di tempat asam bertemu dengan lapisan kaya karbonat, reaksi cepat dapat menciptakan lebar retakan yang tidak merata dan pola retakan bercabang. Hal ini dapat secara bergantian mendorong atau menghambat konektivitas tergantung pada heterogenitas spasial.
Kebocoran fluida merupakan tantangan lain dalam batuan serpih yang retak secara heterogen. Kebocoran yang tinggi di zona dengan porositas tinggi atau retakan terbuka dapat membatasi perluasan efektif retakan utama yang diinduksi. Sebaliknya, zona dengan kebocoran rendah dapat menghambat penetrasi asam dan perluasan jaringan retakan selanjutnya. Formulasi fluida peretakan asam—termasuk penggunaan asam yang digelkan atau dihubungkan silang, dan aditif fluida yang disesuaikan dengan jenis batuan—secara langsung memengaruhi hasil ini, memungkinkan operator untuk meningkatkan permeabilitas batuan berporositas rendah dan mengoptimalkan area drainase reservoir minyak.
Stimulasi yang efektif di lingkungan yang kompleks ini membutuhkan fokus ganda: kontrol yang tepat terhadap mekanika retakan dan peningkatan yang ditargetkan pada sifat transportasi batuan melalui formulasi dan pengoperasian fluida peretakan hidrolik yang tepat. Pengasaman untuk peningkatan retakan, kebocoran yang terkontrol, dan peretakan sepanjang lintasan melengkung merupakan bagian integral untuk mengatasi hambatan bawaan yang disebabkan oleh permeabilitas rendah dan konektivitas alami yang buruk di reservoir minyak serpih.
Cairan Asam untuk Rekahan: Komposisi, Viskositas, dan Kinerja
Komponen dan Formulasi Cairan Asam untuk Rekahan
Formulasi fluida peretakan asam berfokus pada penyempurnaan sistem kimia untuk memaksimalkan konduktivitas retakan dan perolehan minyak. Sistem asam yang paling umum digunakan adalah asam klorida (HCl), biasanya dalam konsentrasi 5% hingga 28%, dipilih berdasarkan litologi reservoir dan tujuan perawatan. Asam lain termasuk asam organik seperti asam asetat atau asam format untuk lapisan yang lebih lunak atauformasi yang sensitif terhadap suhuCampuran atau sistem asam bertahap dapat digunakan untuk memanfaatkan reaktivitas yang berbeda sepanjang interval perawatan.
Aditif penting menyertai asam. Inhibitor korosi, penguat, agen pengontrol besi, dan non-emulsifier melindungi pipa, mengurangi pengendapan, dan menekan pembentukan emulsi. Polimer sintetis semakin banyak diintegrasikan sebagai pengental—seringkali poliakrilamida terhidrolisis sebagian (HPAM) atau kopolimer baru—untuk meningkatkan viskositas guna penempatan asam yang lebih baik, suspensi proppant, dan pengendalian kebocoran. Surfaktan, baik anionik (misalnya, natrium dodesil sulfat) maupun non-ionik (misalnya, alkohol etoksilasi), sangat penting untuk menstabilkan sistem busa, meningkatkan perubahan keterbasahan, dan menurunkan tegangan permukaan untuk kontak batuan-asam yang lebih efektif.
Pengelolaan kebocoran dan residu sangat penting. Aditif pengurang kehilangan cairan seperti polimer berbasis pati atau polimer sintetis canggih mengurangi penetrasi ke dalam matriks, menjaga asam tetap berada di dalam retakan. Pemecah—oksidatif (misalnya, persulfat) atau enzimatik—digunakan untuk mendegradasi pengental setelah perawatan, mengurangi risiko residu dan kerusakan formasi selanjutnya. Namun, interaksi dengan air hasil produksi atau pemecah pada suhu rendah dapat menghasilkan pengendapan mineral sekunder seperti barit, sehingga memerlukan pemeriksaan kompatibilitas sistem yang cermat.
Contoh formulasi progresif meliputi:
- Sistem asam terhambat: menggunakan gel surfaktan-polimer untuk memperlambat reaksi asam-batuan agar dapat menembus lebih dalam ke lapisan karbonat yang rapat.
- Polimer tahan suhu tinggi dan tahan garam (misalnya, kopolimer sintetis P3A) untuk viskositas stabil dan residu minimum di sumur dalam.
- Kimia hijau, yang menggabungkan asam L-askorbat, memungkinkan retensi viskositas dan perlindungan antioksidan hingga suhu 300°F tanpa produk sampingan yang persisten terhadap lingkungan.
Pengukuran Viskositas dan Pentingnya dalam Pengeboran Asam
Pengukuran viskositas fluida peretakan asam yang akurat membutuhkanviskometer tekanan tinggi, suhu tinggi (HPHT)Mampu mensimulasikan profil tegangan dan suhu di dalam sumur. Teknik-teknik utamanya meliputi:
- Viskometer putar untuk penentuan viskositas dasar.
- Viskometer HPHT untuk protokol tingkat lanjut, menilai perilaku viskoelastis di bawah beban termal atau tekanan siklik.
Pentingnya viskositas memiliki banyak aspek:
- Pola Etching dan Pembesaran RetakanAsam dengan viskositas rendah menghasilkan pola etsa lubang cacing atau lubang berlubang yang lebih dominan; viskositas yang lebih tinggi mendorong perkembangan saluran yang lebih luas dan seragam, yang secara langsung mengatur konduktivitas retakan dan potensi pembesarannya. Meningkatkan konsentrasi pengental, misalnya, menghasilkan area etsa yang lebih luas dan pertumbuhan retakan yang lebih kompleks, seperti yang dikonfirmasi oleh uji lapangan dan uji laboratorium dengan pelacakan pewarna.
- Aksesibilitas dan Distribusi FrakturCairan kental lebih baik dalam mengontrol penempatan asam, mendorong masuknya asam ke dalam retakan alami sekunder dan memaksimalkan area drainase reservoir minyak. Penilaian kuantitatif menggunakan pengukuran konduktivitas pasca-etsa menghubungkan viskositas yang lebih tinggi dengan jaringan retakan konduktif yang lebih tersebar dan persisten, yang berkorelasi dengan tingkat produksi yang lebih tinggi.
Sebagai contoh, pada serpihan Marcellus yang kaya karbonat, penggunaan sistem asam yang menghasilkan sendiri atau terikat silang—di mana viskositas dinamis dipertahankan bahkan pada suhu reservoir—menghasilkan kompleksitas retakan dan cakupan drainase setidaknya 20–30% lebih tinggi dibandingkan dengan HCl yang tidak dimodifikasi.
Reaksi Asam-Batuan dalam Rekahan Asam
*
Kinetika Reaksi Asam-Batuan dan Hubungannya dengan Viskositas
Mekanisme reaksi asam-batuan sangat dipengaruhi oleh viskositas fluida. Sistem asam klasik bereaksi cepat dengan mineral karbonat, memfokuskan pelarutan di dekat lubang sumur dan membatasi kedalaman penetrasi. Sistem asam yang diperlambat, menggunakan surfaktan viskoelastik atau emulsi polimer-asam, mengurangi laju difusi ion hidrogen, memperlambat laju reaksi asam-batuan secara keseluruhan. Hal ini memungkinkan asam untuk menembus lebih dalam ke dalam formasi dengan permeabilitas rendah atau porositas rendah sebelum habis, sehingga mendorong pengikisan yang lebih luas dan retakan yang lebih panjang.
Modulasi laju reaksi dapat disesuaikan melalui:
- Menyesuaikan rasio surfaktan/polimer untuk menyempurnakan difusi asam.
- Pengasaman berurutan—penginjeksian asam yang tertunda dan teratur secara bergantian—mencapai keseimbangan antara pengikisan di dekat lubang sumur dan di formasi yang dalam, seperti yang ditunjukkan dalam eksperimen injeksi berurutan di mana sistem asam bergantian menghasilkan pengikisan bertingkat dan stimulasi reservoir yang lebih baik.
Efek sinergis muncul dari kombinasi:
- Polimer yang dikombinasikan dengan surfaktan nonionik menciptakan pengentalan yang kuat dan meningkatkan ketahanan terhadap panas dan garam, sebagaimana divalidasi oleh evaluasi sifat reologi dan daya angkut pasir di bawah kondisi reservoir simulasi.
- Campuran alkali-surfaktan-polimer (ASP), dan sistem nanokomposit (misalnya, graphene oksida-polimer), meningkatkan viskositas dan stabilitas asam yang mengontrol laju reaksi, sekaligus membantu pengendalian profil dan penghilangan asam residu—hal yang sangat penting untuk mengoptimalkan frakturisasi asam di saluran rembesan alami yang heterogen dan untuk meningkatkan perolehan dari formasi dengan permeabilitas rendah atau porositas rendah.
Pengujian mikromodel kaca dan pengujian aliran inti mengkonfirmasi bahwa formulasi yang disesuaikan ini meningkatkan waktu kontak asam, memperlambat reaksi dengan mineral, meningkatkan area tererosi, dan pada akhirnya memperluas drainase reservoir minyak, yang menggambarkan hubungan praktis antara komposisi fluida peretakan asam, viskositas, kinetika reaksi asam-batuan, dan efisiensi stimulasi reservoir secara keseluruhan.
Pengaruh Geometri Retakan terhadap Penetrasi dan Efektivitas Asam
Geometri retakan—khususnya panjang, lebar (apertur), dan distribusi spasial—sangat menentukan penetrasi asam dan dengan demikian efektivitas peretakan asam. Retakan yang panjang dan lebar mendorong distribusi asam yang luas, tetapi efisiensi dapat menurun karena "terobosan" asam, di mana asam yang belum terpakai dengan cepat mencapai ujung retakan tanpa bereaksi sepenuhnya di sepanjang jalurnya. Variabilitas apertur, terutama retakan yang berbentuk saluran atau berdinding kasar yang terbentuk oleh pengikisan yang tidak seragam, mendorong penetrasi yang lebih besar dengan menyediakan jalur preferensial dan mengurangi kehilangan asam prematur.
- Variabilitas bukaan:Permukaan berkanal yang dikembangkan melalui pengikisan asam mempertahankan konduktivitas di bawah tekanan dan menyediakan jalur transportasi asam yang lebih disukai.
- Penempatan spasial:Retakan yang dekat dengan lubang sumur memungkinkan distribusi asam yang lebih seragam, sedangkan retakan yang jauh atau bercabang banyak mendapat manfaat dari injeksi asam bertahap atau aliran fluida asam/netral secara bergantian.
- Injeksi bertahap:Penggunaan cairan asam dan cairan pengisi secara bergantian dapat merevitalisasi pengikisan di sepanjang permukaan patahan yang memanjang, sehingga menghasilkan penetrasi yang lebih dalam dan pembesaran patahan alami dan patahan yang diinduksi secara lebih efektif.
Investigasi lapangan dan laboratorium menggunakan pemindaian mikro-CT dan pemodelan numerik menunjukkan bahwa kompleksitas geometris dan kekasaran mengontrol laju reaksi asam-batuan dan tingkat peningkatan permeabilitas maksimum. Dengan demikian, desain peretakan asam yang tepat secara optimal mencocokkan sifat sistem asam dan skema injeksi dengan geometri retakan spesifik reservoir, memastikan konduktivitas retakan maksimum dan tahan lama serta peningkatan perolehan minyak.
Strategi Optimasi untuk Rekahan Asam yang Efektif
Pemilihan Sistem Asam dan Aditif
Optimalisasi peretakan asam sangat bergantung pada pemilihan sistem asam yang tepat. Sistem asam yang diperlambat, seperti asam gel atau emulsi, diformulasikan untuk memperlambat laju reaksi asam-batuan. Hal ini memungkinkan penetrasi yang lebih dalam di sepanjang retakan dan pengikisan asam yang lebih seragam. Sebaliknya, sistem asam konvensional—biasanya asam klorida yang tidak dimodifikasi—bereaksi dengan cepat, seringkali membatasi kedalaman penetrasi asam dan membatasi perluasan retakan, terutama di reservoir karbonat dan serpih bersuhu tinggi. Perkembangan terbaru mencakup sistem asam padat, yang dirancang khusus untuk reservoir bersuhu sangat tinggi, yang lebih memperlambat laju reaksi, mengurangi korosi dan meningkatkan efektivitas melalui aksi asam yang lebih lama dan pelarutan batuan yang lebih baik.
Saat membandingkan sistem yang mengalami keterlambatan perkembangan versus sistem konvensional:
- Asam terhambatAsam-asam ini lebih disukai pada formasi di mana pengeluaran asam yang cepat di dekat lubang sumur mengurangi jangkauan dan keseragaman perawatan. Asam-asam ini telah terbukti memfasilitasi pembesaran retakan yang lebih baik oleh asam dan meningkatkan konduktivitas pasca-retakan serta area drainase minyak.
- Asam konvensionalMungkin cukup untuk perawatan dangkal atau zona dengan permeabilitas tinggi di mana reaksi cepat dan penetrasi minimal dapat diterima.
Pemilihan pengubah viskositas—seperti surfaktan viskoelastik (sistem VCA) atau agen pembentuk gel berbasis polimer—bergantung pada faktor-faktor spesifik reservoir:
- Suhu dan mineralogi reservoir menentukan stabilitas kimia dan kinerja pengubah viskositas.
- Untuk aplikasi suhu tinggi, pemecah gel yang stabil secara termal seperti agen pengoksidasi yang dikapsulasi atau kapsul pengikis asam diperlukan untuk memastikan pemecahan asam yang mengental dan pembersihan pasca-perlakuan yang efisien.
- Profil viskositas semu harus disesuaikan agar cairan peretakan asam tetap terjaga.viskositas yang cukupselama pemompaan (meningkatkan lebar retakan dan suspensi proppant) namun dapat sepenuhnya terdegradasi oleh pemecah gel untuk aliran balik yang efektif.
Pemilihan aditif yang tepat meminimalkan kerusakan formasi, memastikan pengikisan asam yang efektif untuk peningkatan rekahan, dan memaksimalkan peningkatan pada reservoir dengan permeabilitas dan porositas rendah. Aplikasi lapangan terbaru menunjukkan bahwa formulasi fluida peretakan asam berbasis VCA, dengan pemecah gel yang disesuaikan dengan cermat, menghasilkan pembersihan yang lebih baik, kehilangan fluida yang lebih rendah, dan stimulasi reservoir yang lebih baik dibandingkan dengan sistem tradisional.
Parameter Operasional yang Mempengaruhi Keberhasilan Stimulasi Asam
Pengendalian operasional selama proses frakturisasi asam sangat memengaruhi hasilnya. Parameter operasional inti meliputi laju pemompaan, volume asam yang disuntikkan, dan manajemen profil tekanan:
- Laju pompa: Menentukan kecepatan dan geometri perambatan retakan. Laju yang lebih tinggi mendorong penetrasi asam yang lebih dalam dan interaksi asam-batuan yang berkelanjutan, tetapi harus diimbangi untuk menghindari pengeluaran asam yang terlalu dini atau pertumbuhan retakan yang tidak terkontrol.
- Volume injeksi asam: Mempengaruhi panjang dan lebar retakan yang diukir dengan asam. Volume yang lebih besar umumnya diperlukan untuk formasi dengan permeabilitas rendah, meskipun mengoptimalkan volume asam bersamaan dengan pengubah viskositas dapat mengurangi penggunaan bahan kimia yang tidak perlu sambil mempertahankan konduktivitas.
- Kontrol tekananManipulasi tekanan dasar lubang dan tekanan permukaan secara real-time memastikan retakan tetap terbuka, mengakomodasi kehilangan fluida, dan mengarahkan penempatan asam di sepanjang zona retakan yang ditargetkan.
Dalam praktiknya, jadwal injeksi asam bertahap atau bergantian—di mana jenis atau viskositas asam diubah-ubah—telah terbukti meningkatkan pembentukan saluran, mendorong pengembangan retakan melengkung, dan mengoptimalkan area drainase reservoir minyak. Misalnya, injeksi asam bergantian dua tahap dapat menciptakan saluran yang lebih dalam dan lebih konduktif, mengungguli metode satu tahap baik di laboratorium maupun di lapangan.
Menyesuaikan teknik pengasaman dengan heterogenitas reservoir sangat penting. Pada reservoir serpih dengan mineralogi yang bervariasi dan retakan alami, pemodelan prediktif dan pemantauan waktu nyata digunakan untuk memandu waktu dan urutan injeksi. Penyesuaian berdasarkan atribut retakan (misalnya, orientasi, konektivitas, peningkatan saluran rembesan alami) memungkinkan operator untuk menyempurnakan parameter operasional guna memaksimalkan stimulasi dan meminimalkan kerusakan formasi.
Pemodelan Prediktif dan Integrasi Data
Desain frakturisasi asam modern kini mengintegrasikan model prediktif yang mengkorelasikan parameter operasional, sifat fluida frakturisasi asam, dan konduktivitas pasca-frakturisasi. Model canggih memperhitungkan:
- Mekanisme dan laju reaksi batuan asam, menangkap bagaimana morfologi asam dan etsa berkembang di bawah kondisi lapangan.
- Faktor-faktor spesifik reservoirseperti porositas dan permeabilitas, heterogenitas mineralogi, dan jaringan retakan yang sudah ada sebelumnya.
Model-model ini memanfaatkan data empiris, hasil laboratorium, dan pembelajaran mesin untuk memprediksi bagaimana perubahan viskositas, laju pemompaan, konsentrasi asam, dan profil termal memengaruhi teknik pembuatan retakan dalam rekahan hidrolik dan optimasi area drainase reservoir jangka panjang.
Pedoman utama dalam menyelaraskan kendala lapangan dan desain operasional meliputi:
- Memilih viskositas dan formulasi asam berdasarkan kinetika reaksi asam-batuan yang diantisipasi, profil suhu yang diharapkan, dan tujuan penyelesaian (misalnya, memaksimalkan permeabilitas batuan berporositas rendah atau mengatasi masalah saluran rembesan alami yang buruk).
- Menggunakan pendekatan berbasis data untuk menyesuaikan jadwal injeksi asam, laju pemompaan, dan dosis pemecah secara dinamis, mengoptimalkan ukuran retakan dan pemulihan pasca perawatan.
Contoh dari penerapan lapangan baru-baru ini menunjukkan bahwa teknik prediktif ini meningkatkan konduktivitas pasca-patahan dan memperbaiki perkiraan produksi minyak, sehingga memungkinkan strategi peretakan asam yang lebih efektif dan andal di seluruh reservoir serpihan dan karbonat yang kompleks.
Memperluas Area Drainase Minyak dan Mempertahankan Konduktivitas Rekahan
Penghilangan Hambatan Formasi dan Peningkatan Konektivitas
Pengikisan asam merupakan mekanisme utama dalam aplikasi fluida peretakan asam untuk mengatasi tantangan penyumbatan formasi, seperti akumulasi kondensat dan kerak mineral, di reservoir serpih. Ketika asam—umumnya asam klorida (HCl)—disuntikkan, asam tersebut bereaksi dengan mineral reaktif seperti kalsit dan dolomit. Mekanisme reaksi asam-batuan ini melarutkan endapan mineral, memperbesar ruang pori, dan menghubungkan pori-pori yang sebelumnya terisolasi, secara langsung meningkatkan porositas dan permeabilitas di reservoir minyak. Laju reaksi asam-batuan, serta formulasi fluida peretakan asam spesifik yang digunakan, bervariasi tergantung pada mineralogi serpih dan komposisi penyumbatan.
Pada batuan serpih yang kaya karbonat, konsentrasi HCl yang lebih tinggi menghasilkan pengikisan dan penghilangan penyumbatan yang lebih nyata karena reaksi asam-batuan yang lebih cepat dan efisien. Menyesuaikan komposisi asam dengan kandungan karbonat dan silikat spesifik reservoir mengoptimalkan proses penghilangan, secara efektif memulihkan saluran rembesan alami dan mengatasi solusi saluran rembesan alami yang buruk. Kekasaran permukaan pada bidang retakan yang ada meningkat sebagai akibat dari pelarutan asam, yang secara langsung berkorelasi dengan peningkatan konduktivitas retakan dan saluran aliran hidrokarbon yang lebih tahan lama. Mekanisme ini telah divalidasi oleh data eksperimental yang menunjukkan peningkatan signifikan dalam produksi gas dan indeks injektivitas setelah perawatan asam yang disesuaikan pada formasi dengan permeabilitas rendah.
Konduktivitas retakan yang berkelanjutan sangat penting untuk produktivitas jangka panjang sumur minyak serpih. Seiring waktu, retakan yang diinduksi dapat kehilangan konduktivitas karena penghancuran proppant, diagenesis, penanaman, atau migrasi partikel halus. Proses-proses ini mengurangi jalur terbuka yang diciptakan oleh tekanan pecah rekahan hidrolik, yang sangat berdampak pada perolehan hidrokarbon. Pemodelan matematis dan studi laboratorium menunjukkan bahwa tanpa pengelolaan yang tepat, degradasi proppant dapat mengurangi produksi hingga 80% selama 10 tahun. Faktor-faktor seperti tekanan penutupan, ukuran proppant, dan sifat permukaan retakan asli memainkan peran penting. Memilih proppant yang tepat dan secara aktif mengelola tekanan di bawah permukaan sumur sangat penting untuk mempertahankan jalur yang diperbesar yang diciptakan oleh pengikisan asam untuk aliran minyak dan gas yang berkelanjutan.
Perluasan dan Pemeliharaan Jaringan Retakan
Perluasan strategis area drainase reservoir minyak bergantung pada desain dan penerapan sistem asam terkontrol yang efektif. Ini adalah sistem fluida frakturisasi asam yang direkayasa yang mengandung aditif—seperti penghambat, zat pembentuk gel, dan surfaktan—untuk mengatur penempatan asam, mengontrol laju reaksi asam-batuan, dan meminimalkan kebocoran fluida selama perawatan. Hasilnya adalah proses pengikisan yang lebih terarah yang memaksimalkan teknik pembuatan retakan dalam frakturisasi hidrolik dan mendukung penyebaran retakan primer dan sekunder (melengkung).
Sistem asam terkontrol, terutama asam gel dan asam gel in situ, membantu mengelola penempatan dan umur asam di dalam retakan. Sistem ini memperlambat interaksi asam-batuan, memperpanjang jarak penetrasi, dan memungkinkan pengikisan asam yang lebih komprehensif untuk peningkatan retakan. Pendekatan ini meningkatkan volume batuan yang distimulasi, memperluas area drainase reservoir minyak, dan mengatasi tantangan dengan solusi saluran rembesan alami yang buruk baik di lingkungan karbonat maupun serpihan. Studi kasus lapangan menunjukkan bahwa teknik ini menciptakan jaringan retakan yang lebih luas dan lebih terhubung, mendorong pemulihan hidrokarbon yang lebih besar.
Mempertahankan peningkatan permeabilitas di bawah tekanan reservoir dinamis adalah pertimbangan kunci lainnya. Perambatan retakan pada batuan yang mengalami tekanan penutupan tinggi sering menyebabkan pengurangan lebar retakan atau penutupan prematur, sehingga mengganggu konduktivitas. Untuk mengatasi hal ini, beberapa strategi diterapkan:
- Teknologi perforasi yang dihubungkan dengan tegangan:Metode ini memungkinkan inisiasi dan propagasi retakan yang terkontrol, mengoptimalkan keseimbangan antara masukan energi stimulasi dan perluasan jaringan retakan. Di Cekungan Jiyang, misalnya, teknologi ini mengurangi energi yang dibutuhkan sebesar 37% sekaligus meningkatkan konektivitas dan hasil lingkungan.
- Perlakuan pra-pengasaman:Penggunaan sistem asam polihidrogen atau cairan pra-asam untuk peretakan dapat menurunkan tekanan pecah retakan dan mengurangi penyumbatan formasi awal, sehingga membuka jalan bagi pembentukan retakan yang lebih efisien dan tahan lama.
- Pemodelan geomekanik:Mengintegrasikanpengukuran stres waktu nyatadan pemantauan reservoir memungkinkan prediksi dan penyesuaian parameter perawatan asam, membantu mempertahankan konduktivitas retakan meskipun kondisi tegangan in-situ berubah.
Metode-metode ini—dikombinasikan dengan aditif fluida peretakan hidrolik yang dioptimalkan dan formulasi fluida peretakan asam—memastikan bahwa peningkatan permeabilitas tetap terjaga. Metode ini membantu operator minyak memperbesar dan memelihara jaringan retakan, meningkatkan permeabilitas batuan berporositas rendah, dan mendukung ekstraksi sumber daya jangka panjang.
Singkatnya, melalui kombinasi praktik etsa asam yang inovatif, sistem asam terkontrol tingkat lanjut, dan strategi peretakan yang didasarkan pada geomekanika, metode stimulasi reservoir modern kini berfokus pada memaksimalkan area drainase hidrokarbon langsung dan menjaga konduktivitas retakan yang dibutuhkan untuk kinerja produksi yang berkelanjutan.
Kesimpulan
Pengukuran dan optimasi viskositas fluida peretakan asam yang efektif sangat penting untuk memaksimalkan pembentukan retakan, efisiensi pengikisan asam, dan drainase reservoir minyak jangka panjang di formasi serpih. Praktik terbaik didasarkan pada pemahaman yang mendalam tentang dinamika fluida dalam kondisi reservoir, serta integrasi data laboratorium dan lapangan untuk memastikan relevansi operasional.
Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)
Q1: Seberapa pentingkah viskositas fluida peretakan asam dalam reservoir minyak serpih?
Viskositas fluida peretakan asam sangat penting untuk mengendalikan pembentukan dan perambatan retakan di dalam reservoir minyak serpih. Fluida dengan viskositas tinggi, seperti asam yang terikat silang atau berbentuk gel, menghasilkan retakan yang lebih lebar dan bercabang. Hal ini memungkinkan penempatan asam yang lebih baik dan memperpanjang kontak antara asam dan batuan, mengoptimalkan mekanisme reaksi asam-batuan dan memastikan pengikisan yang dalam dan seragam. Viskositas fluida yang optimal memaksimalkan lebar dan kompleksitas retakan, secara langsung memengaruhi efisiensi pengikisan asam untuk peningkatan retakan dan optimalisasi area drainase reservoir minyak secara keseluruhan. Misalnya, fluida CO₂ yang dikentalkan telah terbukti meningkatkan lebar retakan dan mempertahankan permeabilitas pasca-perawatan, sementara fluida dengan viskositas rendah memungkinkan retakan yang lebih panjang dan sempit dengan perambatan yang lebih mudah tetapi dapat berisiko pengikisan yang tidak memadai atau penyaluran aliran asam. Memilih viskositas yang tepat dalam formulasi fluida peretakan asam memastikan pemecahan penyumbatan formasi yang efektif, konduktivitas retakan jangka panjang, dan perluasan substansial area drainase produktif.
Q2: Bagaimana tekanan pecah dalam rekahan hidrolik memengaruhi pembentukan retakan?
Tekanan tembus adalah gaya minimum yang dibutuhkan untuk memulai retakan pada batuan selama rekahan hidrolik. Pada reservoir minyak serpih dengan permeabilitas rendah, pengelolaan tekanan tembus yang tepat sangat penting. Jika tekanan yang diterapkan terlalu rendah, retakan mungkin tidak terbuka, sehingga membatasi masuknya fluida. Jika terlalu tinggi, rekahan dapat menjadi tidak terkendali, sehingga berisiko menyebabkan penyebaran retakan yang tidak diinginkan. Pengendalian yang tepat mendorong retakan untuk berkembang di sepanjang bidang alami dan bahkan jalur melengkung, sehingga meningkatkan stimulasi reservoir. Tekanan tembus yang lebih tinggi, jika dikelola dengan baik, menghasilkan jaringan retakan yang lebih kompleks dan meningkatkan konektivitas yang penting agar asam dapat mencapai dan mengikis area yang lebih luas. Teknik seperti pembuatan takik pada lubang bor digunakan untuk menurunkan tekanan tembus dan mengendalikan inisiasi retakan dengan lebih baik, yang memengaruhi geometri retakan dan efisiensi penyebarannya. Pengendalian tekanan tembus rekahan hidrolik yang tepat ini sangat penting untuk teknik pembuatan retakan tingkat lanjut di reservoir nonkonvensional.
Q3: Mengapa pengikisan asam dan pembesaran bermanfaat untuk reservoir dengan permeabilitas dan porositas rendah?
Reservoir dengan permeabilitas dan porositas rendah memiliki saluran rembesan alami yang terbatas, yang membatasi mobilitas dan produksi minyak. Pengikisan asam dalam rekahan hidrolik menggunakan cairan reaktif untuk melarutkan sebagian matriks batuan di sepanjang permukaan retakan, sehingga memperbesar jalur aliran ini. Hal ini mengurangi penyumbatan formasi dan menyediakan saluran baru bagi cairan untuk bergerak lebih bebas. Metode stimulasi reservoir terbaru, termasuk sistem komposit dan pra-asam, telah mencapai peningkatan konduktivitas yang tahan lama dan peningkatan perolehan minyak. Metode ini sangat berharga untuk meningkatkan reservoir permeabilitas rendah dan meningkatkan permeabilitas batuan porositas rendah, seperti yang ditunjukkan dalam studi lapangan dan laboratorium. Hasilnya adalah peningkatan substansial dalam produktivitas sumur, dengan retakan yang dikikis asam dan diperbesar berfungsi sebagai saluran yang lebih baik untuk aliran hidrokarbon.
Q4: Apa peran porositas dan permeabilitas batuan dalam keberhasilan rekahan asam?
Porositas dan permeabilitas secara langsung menentukan pergerakan fluida dan aksesibilitas asam dalam reservoir minyak. Batuan dengan porositas dan permeabilitas rendah menghambat penyebaran dan efektivitas fluida peretakan asam, sehingga membatasi keberhasilan operasi stimulasi. Untuk mengatasi hal ini, formulasi fluida peretakan asam secara khusus dirancang untuk menyertakan aditif pengontrol reaksi dan pengubah viskositas. Peningkatan porositas melalui reaksi asam-batuan meningkatkan ruang kosong yang tersedia untuk penyimpanan hidrokarbon, sementara peningkatan permeabilitas memungkinkan aliran yang lebih mudah melalui jaringan retakan. Setelah perlakuan asam, beberapa penelitian telah menunjukkan peningkatan yang signifikan baik pada porositas maupun permeabilitas, terutama di tempat-tempat di mana saluran rembesan alami sebelumnya buruk. Peningkatan parameter ini memungkinkan propagasi retakan yang optimal, laju produksi yang berkelanjutan, dan area kontak reservoir yang lebih luas.
Q5: Bagaimana reaksi asam-batuan memengaruhi efisiensi perluasan area drainase?
Mekanisme reaksi asam-batuan mengatur bagaimana batuan larut dan bagaimana retakan terukir dan diperbesar selama peretakan asam. Pengendalian laju reaksi asam-batuan yang efisien sangat penting: terlalu cepat, dan asam akan habis di dekat lubang sumur, membatasi penetrasi; terlalu lambat, dan pengukiran mungkin tidak mencukupi. Dengan mengelola reaksi melalui viskositas fluida, konsentrasi asam, dan aditif, pengukiran yang ditargetkan di sepanjang permukaan retakan dapat dicapai, memungkinkan konektivitas retakan yang lebih luas dan lebih dalam. Pemodelan canggih dan penelitian laboratorium mengkonfirmasi bahwa pengoptimalan reaksi asam-batuan menghasilkan retakan seperti saluran yang sangat konduktif yang secara dramatis memperluas area drainase minyak. Misalnya, retakan yang diukir asam berbentuk saluran telah didokumentasikan menghasilkan konduktivitas hingga lima kali lebih tinggi daripada retakan yang tidak diukir di formasi karbonat. Penyesuaian yang cermat terhadap komposisi fluida peretakan asam dan parameter injeksi secara langsung menentukan skala dan efisiensi peningkatan area drainase.
Waktu posting: 10 November 2025
