Rūgštinio plėšymo skysčio klampumas lemia hidraulinio plėšymo slėgį, reikalingą lūžiui pradėti, ir reguliuoja lūžio plitimą uolienose. Tikslus skysčio klampumo matavimas ir kontrolė yra labai svarbūs norint optimizuoti lūžio geometriją, palaikyti lenktų lūžių vystymąsi ir užtikrinti tolygų rūgšties pasiskirstymą išilgai lūžio paviršių. Tinkamo klampumo pasirinkimas apsaugo nuo per didelio skysčio nutekėjimo į formaciją ir pagerina rūgšties ėsdinimą, dėl kurio lūžis sustiprėja, o tai galiausiai turi įtakos lūžių padidėjimo rūgšties poveikiui laipsniui ir leidžia efektyviau optimizuoti naftos rezervuaro drenažo plotą.
Pagrindinė rūgštinio ardymo skysčio paskirtis
Rūgštinio skaldymo skysčio apdorojimas yraesėentasial inrezervuaro stimuliacijaofSkalūnų dariniai, pasižymintys mažu poringumu ir mažu pralaidumu. Pagrindinis tikslas – įveikti natūralius filtracijos barjerus ir pagerinti angliavandenilių išgavimą, sukuriant laidžias trajektorijas tankiose uolienų matricose. Rūgštinis plėšymas tai pasiekia dvigubu mechanizmu: plyšiai formuojami slėginės rūgšties injekcijos būdu, o vėliau šie plyšiai plečiami ir ėsdinami kontroliuojamų rūgšties ir uolienų reakcijų metu. Tai išplečia naftos telkinio drenažo plotą ir pagerina zonų, kurioms anksčiau trukdė formacijos pažeidimai arba nepakankamas pralaidumas, produktyvumą.
Dar vienas iššūkis – pritaikyti rūgštinio plėšymo skysčio formulę prie tikslinio telkinio litologijos ir mechanikos. Rūgšties ir uolienų reakcijos mechanizmas ir greitis labai skiriasi priklausomai nuo mineralogijos, slėgio, temperatūros ir hidraulinio plėšymo skysčio priedų naudojimo. Tai turi įtakos ne tik ėsdinimo greičiui ir būdui, bet ir formacijos užsikimšimo, molio brinkimo ar neigiamos geocheminės sąveikos rizikai, o visa tai gali pakenkti lūžio laidumui ir apriboti ilgalaikį gamybos augimą.
Skalūnų naftos rezervuaras
*
Rūgštinio plėšymo pagrindai skalūnų naftos rezervuaruose
Lūžių susidarymo mechanizmai
Įtrūkimų susidarymas tankiuose skalūnų naftos telkiniuose priklauso nuo didelių in situ įtempių ir uolienų stiprumo įveikimo hidrauliniu arba rūgštiniu plėšymu. Šiose mažo pralaidumo aplinkose retai yra didelio masto naftos tekėjimo keliai. Principas apima rūgštinio plėšymo skysčio įpurškimą tokiu slėgiu, kad jis viršytų hidraulinio plėšymo slėgį – minimalų, reikalingą įtrūkimams uolienų matricoje sukelti. Šis procesas tiesiogiai priklauso nuo pagrindinės uolienų mechanikos: kai taikomas slėgis viršija trūkimo slenkstį, susidaro nauji įtrūkimai, dažniausiai einantys mažiausio pasipriešinimo keliais, kuriuos lemia sluoksnio plokštumos, natūralūs įtrūkimai ir mechaninė anizotropija uolienoje.
Skilimo slėgis priklauso nuo uolienų tipo ir plėšymo skysčio. Tyrimai rodo, kad tokie skysčiai kaip CO₂ sukuria didesnį skilimo slėgį ir sudėtingesnius lūžių tinklus, palyginti su H₂O arba N₂. Mechanika taip pat priklauso nuo formacijos tempiamojo stiprio, elastingumo modulio ir silpnų plokštumų buvimo. Kritinio atstumo teorija, pagrįsta laboratoriniais ir lauko bandymais, modeliuoja reikiamą lūžio pradžios slėgį kaip įtempio intensyvumo įtrūkio viršūnėje funkciją, prognozuodama, kur ir kada atsiras nestabilus lūžio išplitimas.
Sukurto lūžių tinklo sudėtingumas dar labiau pasiekiamas nukreipiant lūžių augimą išilgai išlenktų linijų, o ne tiesių plokštumų. Šis metodas padidina stimuliuojamo rezervuaro tūrį. Tokie metodai kaip ciklinis slėgio smūginis plėšymas sukelia slėgio impulsus, kurie sukelia pakartotinę lūžių, kurie šakojasi ir kreivėja, inicijavimą ir koalescenciją, efektyviai naršydami litologinius barjerus ir sluoksniuotumo nevienalytiškumą. Tokiu būdu susidarę sudėtingi, daugiašakiai lūžiai maksimaliai padidina drenažo plotą ir pagerina prieigą prie anksčiau izoliuotų angliavandenilių.
Lūžių susidarymas taip pat priklauso nuo geologinių sąlygų ir eksploatavimo kontrolės integravimo. Geologiniai veiksniai, tokie kaip įtempių režimas, stratifikacija, mineralogija ir silpnų siūlių buvimas, lemia lūžių kryptis. Inžineriniai koregavimai, įskaitant rūgštinio plėšymo skysčio formulavimą ir dinaminio slėgio valdymą, leidžia suprojektuoti tinklus, kurie geriausiai atitinka natūralias telkinio savybes.
Rūgštinį ardymą įtakojančios rezervuaro charakteristikos
Mažas pralaidumas ir mažas poringumas yra skalūnų naftos telkinių bruožai. Abi savybės riboja natūralų skysčių srautą, todėl efektyvus lūžių sklidimas yra labai svarbus gamybai. Itin sandariose matricos sistemose sukelti lūžiai turi būti pakankamai platūs, kad galėtų susijungti su esamais porų tinklais arba mikroįtrūkimais. Tačiau rūgšties sukeliamas lūžių padidėjimas dažnai būna netolygus dėl uolienų sudėties, mineralogijos ir tekstūros nevienalytiškumo.
Poringumas ir pralaidumas kontroliuoja skysčio nuotėkį ir rūgščių pernašą. Uolienose, kuriose prasta porų struktūra arba riboti tarpusavyje susiję mikroįtrūkimai, rūgščių nuotėkis yra ribotas, todėl rūgšties ėsdinimas hidraulinio ardymo metu yra mažiau efektyvus. Kai natūralių filtracijos kanalų nėra arba jie labai vingiuoti, būtini kanalų jungiamumo gerinimo metodai. Prastos natūralių filtracijos kanalų problemos sprendimo būdai gali būti pakartotiniai skaldymo ciklai, nukreipiklių naudojimas arba hibridinės apdorojimo sekos.
Uolienų heterogeniškumas – skirtingi sluoksniai, lūžių tankis ir mineralų pasiskirstymas – sukuria pirmenybę teikiančius kelius tiek lūžių plitimui, tiek nuotėkiui. Rūgšties ir uolienų reakcijos mechanizmas ir greitis rezervuare skiriasi, ypač šalia skirtingų uolienų tipų sąsajų. Kai rūgštis susiduria su karbonatų turtingomis juostomis, greita reakcija gali sukurti nevienodą lūžių plotį ir išsišakojusius lūžių modelius. Tai gali skatinti arba trukdyti jungiamumui, priklausomai nuo erdvinio heterogeniškumo.
Skysčių nuotėkis yra dar vienas iššūkis nevienalyčiai suskaidytuose skalūnuose. Didelis nuotėkis padidėjusio poringumo arba atvirų lūžių zonose gali apriboti pagrindinių sukeltų lūžių efektyvų išplitimą. Ir atvirkščiai, mažas nuotėkio lygis gali trukdyti rūgščių prasiskverbimui ir vėlesniam lūžių tinklo padidėjimui. Rūgštinio ardymo skysčių formulė, įskaitant geliuotų arba susiūtų rūgščių naudojimą ir skysčių priedus, pritaikytus uolienų tipui, tiesiogiai veikia šiuos rezultatus, leisdama operatoriams padidinti mažo poringumo uolienų pralaidumą ir optimizuoti naftos telkinio drenažo plotą.
Efektyvi stimuliacija šiose sudėtingose aplinkose reikalauja dvejopo dėmesio: tikslaus lūžių mechanikos valdymo ir tikslingo uolienų pernašos savybių gerinimo, naudojant pagrįstą hidraulinio plėšymo skysčio formulę ir veikimą. Rūgštinis ėsdinimas lūžiams sustiprinti, valdomas nuotėkis ir plėšymas išilgai išlenktų trajektorijų yra būtini norint įveikti įgimtas kliūtis, kurias sukelia mažas pralaidumas ir prastas natūralus jungiamumas skalūnų naftos telkiniuose.
Rūgštinio plėšymo skystis: sudėtis, klampumas ir eksploatacinės savybės
Rūgštinio plėšymo skysčių komponentai ir formulė
Rūgštinio hidraulinio ardymo skysčio formulė daugiausia skirta cheminių sistemų derinimui, siekiant maksimaliai padidinti lūžio laidumą ir naftos išgavimą. Dažniausiai naudojama rūgščių sistema yra druskos rūgštis (HCl), kurios koncentracija paprastai yra nuo 5 % iki 28 %, parenkama atsižvelgiant į rezervuaro litologiją ir apdorojimo tikslus. Kitos rūgštys apima organines rūgštis, tokias kaip acto arba skruzdžių rūgštis, skirtas minkštesniam arba...temperatūrai jautrių dariniųNorint išnaudoti skirtingą reaktyvumą apdorojimo intervale, galima naudoti mišinius arba pakopines rūgščių sistemas.
Kartu su rūgštimi naudojami esminiai priedai. Korozijos inhibitoriai, stiprintuvai, geležies kontrolės medžiagos ir neemulsikliai apsaugo vamzdelius, mažina kritulių susidarymą ir slopina emulsijos susidarymą. Sintetiniai polimerai vis dažniau integruojami kaip tirštikliai – dažnai iš dalies hidrolizuoti poliakrilamidai (HPAM) arba nauji kopolimerai – siekiant padidinti klampumą, kad rūgštis geriau pasiskirstytų, atraminė medžiaga geriau suspenduotų ir būtų galima kontroliuoti nuotėkį. Paviršinio aktyvumo medžiagos, tiek anijoninės (pvz., natrio dodecilsulfatas), tiek nejoninės (pvz., etoksilinti alkoholiai), yra labai svarbios putų sistemų stabilizavimui, drėkinamumo pokyčiams didinti ir paviršiaus įtempčiai mažinti, kad būtų užtikrintas efektyvesnis uolienų ir rūgšties sąlytis.
Nuotėkių ir likučių valdymas yra gyvybiškai svarbūs. Skysčių netekimą mažinantys priedai, tokie kaip krakmolo pagrindu pagaminti arba pažangūs sintetiniai polimerai, sumažina įsiskverbimą į matricą, išlaikydami rūgštį plyšiuose. Tirštikliai – oksidaciniai (pvz., persulfatas) arba fermentiniai – naudojami tirštikliais po apdorojimo suskaidyti, taip sumažinant likučių ir vėlesnės formacijos pažeidimo riziką. Tačiau sąveika su pagamintu vandeniu arba žemos temperatūros skilikliais gali sukelti antrinius mineralinius nusėdimus, tokius kaip baritas, todėl reikia atidžiai patikrinti sistemos suderinamumą.
Progresyviųjų formulių pavyzdžiai:
- Lėtintos rūgščių sistemos: paviršinio aktyvumo medžiagų ir polimerų gelių naudojimas rūgščių ir uolienų reakcijoms sulėtinti, siekiant gilesnio įsiskverbimo į tankius karbonato sluoksnius.
- Aukštai temperatūrai atsparūs, druskai polimerai (pvz., P3A sintetiniai kopolimerai), užtikrinantys stabilų klampumą ir minimalų likučių kiekį giliuose gręžiniuose.
- Žalioji chemija, kurios sudėtyje yra L-askorbo rūgšties, leidžia išlaikyti klampumą ir apsaugoti nuo antioksidantų iki 167 °C temperatūroje be aplinkai nepalankių šalutinių produktų.
Klampumo matavimas ir jo svarba rūgštiniame ardyme
Norint tiksliai išmatuoti rūgštinio plėšymo skysčio klampumą, reikiaaukšto slėgio, aukštos temperatūros (HPHT) viskozimetraigalintis imituoti gręžinio įtempių ir temperatūros profilius. Pagrindiniai metodai apima:
- Rotaciniai viskozimetrai bazinės klampos nustatymui.
- HPHT viskozimetrai, skirti pažangiems protokolams, vertinantys klampų elastingumą esant ciklinėms šiluminėms arba slėgio apkrovoms.
Klampumo svarba yra daugialypė:
- Ėsdinimo raštai ir lūžių padidėjimasMažesnio klampumo rūgštis lemia labiau vyraujančius sliekgraužių arba įdubimų ėsdinimo raštus; didesnis klampumas skatina platesnį, vienodesnį kanalų vystymąsi, tiesiogiai nulemiantį lūžio laidumą ir padidėjimo potencialą. Pavyzdžiui, padidinus tirštiklio koncentraciją, susidaro didesnis ėsdintas plotas ir sudėtingas lūžio augimas, kaip patvirtina lauko ir dažų sekimo laboratoriniai tyrimai.
- Lūžių prieinamumas ir pasiskirstymasKlampūs skysčiai geriau kontroliuoja rūgšties pasiskirstymą, skatina rūgšties patekimą į antrinius natūralius įtrūkimus ir maksimaliai padidina naftos rezervuaro drenažo plotą. Kiekybinis laidumo matavimų po ėsdinimo įvertinimas susieja didesnį klampumą su labiau paskirstytais ir patvaresniais laidžiais įtrūkimų tinklais, o tai koreliuoja su didesniu gamybos greičiu.
Pavyzdžiui, karbonatų turtinguose Marcellus skalūnuose, naudojant savaime generuojančias arba susietas rūgščių sistemas, kuriose dinaminis klampumas išlieka net esant rezervuaro temperatūrai, lūžių sudėtingumas ir drenažo padengimas yra bent 20–30 % didesnis, palyginti su nemodifikuotu HCl.
Rūgšties ir uolienos reakcija rūgštinio ardymo metu
*
Rūgščių ir uolienų reakcijos kinetika ir jos ryšys su klampumu
Rūgšties ir uolienos reakcijos mechanizmui didelę įtaką daro skysčio klampumas. Klasikinės rūgštinės sistemos greitai reaguoja su karbonatiniais mineralais, koncentruodamos tirpimą šalia gręžinio ir ribodamos įsiskverbimo gylį. Lėtai veikiančios rūgštinės sistemos, kuriose naudojamos klampūs paviršinio aktyvumo medžiagos arba polimerų ir rūgščių emulsijos, sumažina vandenilio jonų difuzijos greitį, sulėtindamos bendrą rūgšties ir uolienos reakcijos greitį. Tai leidžia rūgščiai giliau įsiskverbti į mažo pralaidumo arba mažo poringumo formacijas prieš jai sunaudojant, skatinant platesnį ėsdinimą ir ilgesnius įtrūkimus.
Reakcijos greičio moduliavimą galima pritaikyti šiais būdais:
- Paviršinio aktyvumo medžiagų ir polimerų santykių reguliavimas rūgščių difuzijos tikslumui.
- Nuoseklus rūgštinimas – pakaitomis sulėtintas ir reguliarus rūgšties įpurškimas – pasiekia gręžinio arti ir gilaus ėsdinimo pusiausvyrą, kaip parodyta nuoseklaus įpurškimo eksperimentuose, kur pakaitomis naudojamos rūgščių sistemos užtikrina laipsnišką ėsdinimą ir pagerina rezervuaro stimuliavimą.
Sinerginis poveikis atsiranda dėl derinių:
- Polimerai kartu su nejoninėmis paviršinio aktyvumo medžiagomis sukuria tvirtą tirštiklį ir padidina atsparumą karščiui bei druskoms, tai patvirtina reologinių ir smėlio nešiojimo savybių vertinimas imituojamomis rezervuaro sąlygomis.
- Šarmų, paviršinio aktyvumo medžiagų ir polimerų (ASP) mišiniai ir nanokompozitų sistemos (pvz., grafeno oksido ir polimero) pagerina tiek rūgšties greitį reguliuojančią klampumą, tiek stabilumą, tuo pačiu metu padėdami kontroliuoti profilį ir pašalinti likutinę rūgštį – tai labai svarbu norint optimizuoti rūgšties skilimą nevienalyčiuose natūraliuose filtracijos kanaluose ir pagerinti išgavimą iš mažo pralaidumo arba mažo poringumo darinių.
Stiklo mikromodelio ir užtvindymo bandymai patvirtina, kad šios pritaikytos formulės padidina rūgšties sąlyčio laiką, sulėtina reakciją su mineralais, pagerina išėsdinto ploto pralaidumą ir galiausiai išplečia naftos rezervuaro drenažą, iliustruojant praktinį ryšį tarp rūgštinio plėšymo skysčio sudėties, klampumo, rūgšties ir uolienos reakcijos kinetikos ir bendro rezervuaro stimuliavimo efektyvumo.
Lūžio geometrijos įtaka rūgščių prasiskverbimui ir efektyvumui
Lūžio geometrija – konkrečiai ilgis, plotis (diafragma) ir erdvinis pasiskirstymas – kritiškai lemia rūgšties prasiskverbimą ir tokiu būdu rūgštinio plėšymo efektyvumą. Ilgi, platūs lūžiai skatina platų rūgšties pasiskirstymą, tačiau efektyvumas gali sumažėti dėl rūgšties „proveržio“, kai nepanaudota rūgštis greitai pasiekia lūžio viršūnę iki galo nereaguodama. Diafragmos kintamumas, ypač kanalizuoti arba šiurkščiasieniai lūžiai, susidarę dėl netolygaus ėsdinimo, skatina didesnį prasiskverbimą, nes suteikia pirmenybę keliams ir sumažina priešlaikinį rūgšties netekimą.
- Diafragmos kintamumas:Rūgšties ėsdinimo būdu sukurti kanalizuoti paviršiai išlaiko laidumą esant įtempiui ir suteikia pirmenybę rūgščių transportavimo keliams.
- Erdvinis išdėstymas:Arti gręžinio esantys lūžiai leidžia tolygiau paskirstyti rūgštį, o toli esantiems arba labai išsišakojusiems lūžiams naudingas laipsniškas rūgšties įpurškimas arba pakaitomis rūgšties / neutralaus skysčio įpurškimas.
- Daugiapakopis įpurškimas:Kaitaliojami rūgšties ir tarpinių skysčių junginiai gali atnaujinti ėsdinimą išilgai lūžių paviršių, todėl natūralius ir sukeltus lūžius galima giliau įsiskverbti ir efektyviau padidinti.
Lauko ir laboratoriniai tyrimai, naudojant mikrokompiuterinę tomografiją ir skaitmeninį modeliavimą, rodo, kad geometrinis sudėtingumas ir šiurkštumas kontroliuoja tiek rūgšties ir uolienos reakcijos greitį, tiek galutinį pralaidumo padidėjimo laipsnį. Tinkamas rūgštinio plėšymo projektas optimaliai suderina rūgšties sistemos savybes ir įpurškimo schemas su konkrečiam rezervuarui būdingomis lūžių geometrijomis, užtikrinant maksimalų ir ilgalaikį lūžių laidumą bei pagerintą naftos gavybą.
Efektyvaus rūgštinio ardymo optimizavimo strategijos
Rūgštinių sistemų ir priedų pasirinkimas
Rūgštinio plėšymo optimizavimas labai priklauso nuo tinkamų rūgščių sistemų pasirinkimo. Lėtinės rūgščių sistemos, tokios kaip geliuotos arba emulsuotos rūgštys, yra sukurtos taip, kad sulėtintų rūgšties ir uolienos reakcijos greitį. Tai leidžia giliau įsiskverbti išilgai lūžio ir tolygiau ėsdinti rūgštį. Priešingai, įprastos rūgščių sistemos – paprastai nemodifikuota druskos rūgštis – reaguoja greitai, dažnai ribodamos rūgšties įsiskverbimo gylį ir lūžio plitimą, ypač karbonatinių ir aukštos temperatūros skalūnų telkiniuose. Naujausi patobulinimai apima kietųjų rūgščių sistemas, pritaikytas itin aukštos temperatūros telkiniams, kurios dar labiau sulėtina reakcijos greitį, sumažina koroziją ir padidina efektyvumą dėl ilgesnio rūgšties poveikio ir geresnio uolienų tirpimo.
Lyginant sulėtintą ir įprastą sistemas:
- Sulėtintos rūgštysyra pageidaujamos formacijose, kur greitas rūgšties išeikvojimas šalia gręžinio sumažina apdorojimo pasiekiamumą ir vienodumą. Įrodyta, kad šios rūgštys padeda geriau išplėsti plyšius rūgštimi ir pagerina laidumą po plyšio bei alyvos drenažo plotą.
- Įprastinės rūgštysgali pakakti sekliems apdorojimams arba labai pralaidžioms zonoms, kur priimtina greita reakcija ir minimalus įsiskverbimas.
Klampumo modifikatorių, tokių kaip viskoelastinės paviršinio aktyvumo medžiagos (VCA sistemos) arba polimerų pagrindu pagamintos stingdančios medžiagos, pasirinkimas priklauso nuo konkrečių rezervuaro veiksnių:
- Klampumo modifikatorių cheminį stabilumą ir veikimą lemia rezervuaro temperatūra ir mineralogija.
- Aukštos temperatūros taikymams būtini termiškai stabilūs gelio skaidikliai, tokie kaip kapsulėse esantys oksidatoriai arba rūgštimi ėsdinančios kapsulės, siekiant užtikrinti geliuotos rūgšties suskaidymą ir efektyvų valymą po apdorojimo.
- Matomasis klampos profilis turi būti pritaikytas taip, kad rūgštinio plėšymo skystis išlaikytųpakankamas klampumaspumpavimo metu (padidinant lūžio plotį ir atramos suspensiją), tačiau gelio laužytuvai gali jį visiškai suardyti, kad būtų užtikrintas efektyvus atgalinis srautas.
Tinkamas priedų pasirinkimas sumažina formacijos pažeidimus, užtikrina efektyvų rūgštinį ėsdinimą lūžių sustiprinimui ir maksimaliai pagerina mažo pralaidumo ir mažo poringumo rezervuarų būklę. Naujausi lauko tyrimai rodo, kad VCA pagrindu sukurtos rūgštinio plėšymo skysčio formulės su kruopščiai parinktais gelio skaidikliais užtikrina geresnį valymą, mažesnius skysčio nuostolius ir geresnę rezervuaro stimuliaciją, palyginti su tradicinėmis sistemomis.
Veiklos parametrai, darantys įtaką rūgšties stimuliacijos sėkmei
Veiklos kontrolė rūgštinio plėšymo metu daro didelę įtaką rezultatams. Pagrindiniai veiklos parametrai apima siurblio greitį, įpurškiamos rūgšties kiekį ir slėgio profilio valdymą:
- Siurblio greitisNulemia lūžio sklidimo greitį ir geometriją. Didesnis greitis skatina gilesnį rūgšties įsiskverbimą ir ilgalaikę rūgšties ir uolienos sąveiką, tačiau jis turi būti subalansuotas, kad būtų išvengta per ankstyvo rūgšties išeikvojimo ar nekontroliuojamo lūžio augimo.
- Rūgšties įpurškimo tūrisĮtakoja rūgštimi ėsdintų įtrūkimų ilgį ir plotį. Mažo pralaidumo formacijoms paprastai reikalingi didesni tūriai, tačiau optimizavus rūgšties kiekį kartu su klampumo modifikatoriais galima sumažinti nereikalingą cheminių medžiagų naudojimą, kartu išsaugant laidumą.
- Slėgio valdymasRealiuoju laiku manipuliuojant dugno ir paviršiaus slėgiu užtikrinama, kad lūžis išliktų atviras, kompensuotų skysčių netekimą ir nukreiptų rūgšties paskirstymą tikslinėse lūžio zonose.
Praktiškai įrodyta, kad etapais arba pakaitomis taikomi rūgšties įpurškimo grafikai, kai kaitaliojami rūgščių tipai arba klampumas, pagerina kanalų formavimąsi, skatina išlenktų įtrūkimų vystymąsi ir optimizuoja naftos rezervuaro drenažo plotą. Pavyzdžiui, dviejų pakopų pakaitinis rūgšties įpurškimas gali sukurti gilesnius, laidesnius kanalus, pranokstančius vieno etapo metodus tiek laboratorijoje, tiek lauko sąlygomis.
Labai svarbu pritaikyti rūgštinimo metodus prie telkinio heterogeniškumo. Skalūnų telkiniuose su kintama mineralogija ir natūraliais lūžiais naudojamas prognozinis modeliavimas ir stebėjimas realiuoju laiku, siekiant nustatyti įpurškimo laiką ir seką. Koregavimai, pagrįsti lūžių savybėmis (pvz., orientacija, jungiamumu, natūralaus filtracijos kanalo pagerėjimu), leidžia operatoriams tiksliai suderinti veikimo parametrus, kad būtų užtikrinta maksimali stimuliacija ir minimali formacijos žala.
Nuspėjamasis modeliavimas ir duomenų integravimas
Šiuolaikinis rūgštinio plėšymo projektavimas dabar integruoja prognozavimo modelius, kurie koreliuoja eksploatacinius parametrus, rūgštinio plėšymo skysčio savybes ir laidumą po plėšymo. Pažangūs modeliai atsižvelgia į:
- Rūgšties ir uolienos reakcijos mechanizmas ir greitis, užfiksuojant, kaip rūgšties morfologija ir ėsdinimas vystosi lauko sąlygomis.
- Rezervuarui būdingi veiksniaipavyzdžiui, poringumas ir pralaidumas, mineraloginis heterogeniškumas ir jau esami lūžių tinklai.
Šie modeliai naudoja empirinius duomenis, laboratorinių tyrimų rezultatus ir mašininį mokymąsi, kad prognozuotų, kaip klampumo, siurbimo greičių, rūgšties koncentracijos ir terminių profilių pokyčiai veikia lūžių susidarymo metodus hidrauliniame plėšyme ir ilgalaikį rezervuaro drenažo ploto optimizavimą.
Pagrindinės lauko apribojimų ir operacinio plano derinimo gairės:
- Klampumo ir rūgšties formulės parinkimas remiantis numatoma rūgšties ir uolienos reakcijos kinetika, numatomu temperatūros profiliu ir užbaigimo tikslais (pvz., mažo poringumo uolienų pralaidumo maksimalizavimas arba prastų natūralių filtracijos kanalų problemų sprendimas).
- Naudojant duomenimis pagrįstus metodus, dinamiškai koreguojant rūgšties įpurškimo grafikus, siurblių greičius ir laužytuvų dozes, optimizuojant tiek lūžio dydį, tiek atsistatymą po apdorojimo.
Naujausių lauko tyrimų pavyzdžiai rodo, kad šie prognozavimo metodai padidina laidumą po lūžio ir pagerina naftos gavybos prognozes, sudarydami sąlygas efektyvesnėms ir patikimesnėms rūgštinio ardymo strategijoms sudėtinguose skalūnų ir karbonatų telkiniuose.
Naftos drenažo ploto išplėtimas ir lūžių laidumo palaikymas
Formacijų blokavimo pašalinimas ir ryšio gerinimas
Rūgštinis ėsdinimas yra pagrindinis rūgštinio plėšymo skysčio taikymo mechanizmas, skirtas įveikti formacijos užsikimšimo problemas, tokias kaip kondensato kaupimasis ir mineralų nuosėdos skalūnų telkiniuose. Įpurškus rūgštį – dažniausiai druskos rūgštį (HCl), ji reaguoja su reaktyviais mineralais, tokiais kaip kalcitas ir dolomitas. Šis rūgšties ir uolienos reakcijos mechanizmas ištirpdo mineralinius nuosėdas, padidina porų tarpus ir sujungia anksčiau izoliuotas poras, tiesiogiai pagerindamas poringumą ir pralaidumą naftos telkiniuose. Rūgšties ir uolienos reakcijos greitis, taip pat naudojama konkreti rūgštinio plėšymo skysčio formulė, skiriasi priklausomai nuo skalūnų mineralogijos ir užsikimšimo sudėties.
Karbonatų turtinguose skalūnuose didesnė HCl koncentracija lemia ryškesnį ėsdinimą ir užsikimšimų pašalinimą dėl greitesnės ir efektyvesnės rūgšties ir uolienos reakcijos. Rūgšties sudėties pritaikymas konkrečiam telkinio karbonatų ir silikatų kiekiui optimizuoja šalinimo procesą, efektyviai atkuriant natūralius filtracijos kanalus ir sprendžiant prastas natūralių filtracijos kanalų problemas. Esamų lūžių paviršių šiurkštumas padidėja dėl rūgšties tirpimo, o tai tiesiogiai koreliuoja su padidėjusiu lūžio laidumu ir patvaresniais angliavandenilių srauto kanalais. Šis mechanizmas buvo patvirtintas eksperimentiniais duomenimis, rodančiais reikšmingą dujų gamybos ir įpurškimo indekso pagerėjimą po pritaikyto rūgšties apdorojimo mažo pralaidumo formacijose.
Nuolatinis lūžių laidumas yra labai svarbus ilgalaikiam skalūnų naftos gręžinių produktyvumui. Laikui bėgant, sukelti lūžiai gali prarasti laidumą dėl atraminio sklendės sutraiškymo, diagenezės, įstrigimo ar smulkių dalelių migracijos. Šie procesai sumažina hidraulinio ardymo slėgio sukurtus atvirus takus, o tai labai veikia angliavandenilių išgavimą. Matematinis modeliavimas ir laboratoriniai tyrimai rodo, kad be tinkamo valdymo atraminio sklendės irimas per 10 metų gali sumažinti gamybą iki 80 %. Tokie veiksniai kaip uždarymo slėgis, atraminio sklendės dydis ir pradinės lūžio paviršiaus savybės vaidina lemiamą vaidmenį. Tinkamo atraminio sklendės pasirinkimas ir aktyvus slėgio valdymas gręžinio dugne yra būtini norint išlaikyti rūgštinio ėsdinimo sukurtus išplėstus takus, kad būtų užtikrintas tvarus naftos ir dujų srautas.
Lūžių tinklo išplėtimas ir priežiūra
Strateginis naftos telkinio drenažo ploto išplėtimas priklauso nuo efektyvaus kontroliuojamų rūgščių sistemų projektavimo ir diegimo. Tai inžinerinės rūgštinio plėšymo skysčių sistemos, kurių sudėtyje yra priedų, tokių kaip lėtikliai, stingdikliai ir paviršinio aktyvumo medžiagos, skirtų reguliuoti rūgšties pasiskirstymą, kontroliuoti rūgšties ir uolienos reakcijos greitį ir sumažinti skysčio nutekėjimą apdorojimo metu. Rezultatas – tikslingesnis ėsdinimo procesas, kuris maksimaliai padidina lūžių susidarymo techniką hidraulinio plėšymo metu ir palaiko tiek pirminių, tiek antrinių (išlenktų) lūžių plitimą.
Kontroliuojamos rūgščių sistemos, ypač geliuotos ir in situ gelinės rūgštys, padeda valdyti rūgšties išsidėstymą ir išsilaikymo trukmę lūžiuose. Šios sistemos sulėtina rūgšties ir uolienos sąveiką, pailgindamos įsiskverbimo atstumą ir sudarydamos sąlygas visapusiškesniam rūgšties ėsdinimui, siekiant sustiprinti lūžius. Šis metodas padidina stimuliuojamos uolienos tūrį, išplečia naftos telkinio drenažo plotą ir išsprendžia problemas, susijusias su prastais natūraliais filtracijos kanalų sprendimais tiek karbonatinių, tiek skalūnų aplinkoje. Lauko tyrimai rodo, kad šie metodai sukuria platesnius, labiau sujungtus lūžių tinklus, skatinančius didesnę angliavandenilių gavybą.
Kitas svarbus aspektas yra pralaidumo gerinimas esant dinaminiam rezervuaro įtempimui. Dėl didelio užsidarymo įtempio veikiamose uolienose plintantys lūžiai dažnai sumažina lūžio plotį arba per anksti užsidaro, o tai kenkia laidumui. Siekiant tai neutralizuoti, taikomos kelios strategijos:
- Įtempio sujungimo perforacijos technologija:Šis metodas leidžia kontroliuoti lūžių inicijavimą ir plitimą, optimizuojant kompromisą tarp stimuliavimo energijos sąnaudų ir lūžių tinklo plėtimosi. Pavyzdžiui, Dzijango įduboje ši technologija sumažino reikiamą energiją 37 %, tuo pačiu pagerindama tiek jungiamumą, tiek aplinkosauginius rezultatus.
- Išankstinis rūgštinimas:Naudojant polihidrogeninės rūgšties sistemas arba kitus priešrūgštinius hidraulinio ardymo skysčius, galima sumažinti lūžių suirimo slėgį ir pradinį formacijos blokavimą, taip sudarant sąlygas efektyvesniam ir patvaresniam lūžių susidarymui.
- Geomechaninis modeliavimas:Integravimasrealaus laiko streso matavimasir rezervuaro stebėjimas leidžia numatyti ir koreguoti rūgštinio apdorojimo parametrus, padedant palaikyti lūžio laidumą nepaisant besikeičiančių in situ įtempių sąlygų.
Šie metodai, kartu su optimizuotais hidraulinio ardymo skysčio priedais ir rūgštinio ardymo skysčio formule, užtikrina, kad pralaidumo padidėjimas būtų išlaikytas. Jie padeda naftos gavybos operatoriams išplėsti ir išlaikyti plyšių tinklus, didindami mažo poringumo uolienų pralaidumą ir palaikydami ilgalaikę išteklių gavybą.
Apibendrinant, taikant novatoriškas rūgšties ėsdinimo praktikas, pažangias kontroliuojamas rūgščių sistemas ir geomechaniškai pagrįstas hidraulinio ardymo strategijas, šiuolaikiniai rezervuarų stimuliavimo metodai dabar orientuoti tiek į tiesioginių angliavandenilių drenažo plotų maksimalizavimą, tiek į lūžio laidumo, reikalingo nuolatinei gamybai, išsaugojimą.
Išvada
Efektyvus rūgštinio plėšymo skysčio klampumo matavimas ir optimizavimas yra labai svarbūs siekiant maksimaliai padidinti lūžių susidarymą, rūgšties ėsdinimo efektyvumą ir ilgalaikį naftos telkinių drenažą skalūnų formacijose. Geriausia praktika grindžiama išsamiu skysčių dinamikos telkinių sąlygomis supratimu, taip pat laboratorinių ir lauko duomenų integravimu, siekiant užtikrinti praktinį aktualumą.
DUK
1 klausimas: Kokia rūgštinio plėšymo skysčio klampumo svarba skalūnų naftos telkiniuose?
Rūgštinio plėšymo skysčio klampumas yra labai svarbus kontroliuojant lūžių susidarymą ir plitimą skalūnų naftos telkiniuose. Didelės klampos skysčiai, tokie kaip susiūtos arba geliuotos rūgštys, sukuria platesnius ir labiau išsišakojusius lūžius. Tai leidžia geriau paskirstyti rūgštį ir pailginti rūgšties bei uolienos sąlytį, optimizuojant rūgšties ir uolienos reakcijos mechanizmą ir užtikrinant, kad ėsdinimas būtų gilus ir vienodas. Optimalus skysčio klampumas maksimaliai padidina lūžio plotį ir sudėtingumą, tiesiogiai paveikdamas rūgštinio ėsdinimo efektyvumą lūžių sustiprinimui ir bendro naftos telkinio drenažo ploto optimizavimui. Pavyzdžiui, įrodyta, kad sutirštinti CO₂ skysčiai pagerina lūžio plotį ir palaiko pralaidumą po apdorojimo, o mažos klampos skysčiai leidžia susidaryti ilgesniems, siauresniems lūžiams, kurie lengviau plinta, tačiau gali kilti nepakankamo ėsdinimo arba rūgšties srauto nukreipimo rizika. Tinkamo rūgštinio plėšymo skysčio sudėties klampumo pasirinkimas užtikrina efektyvų formacijos užsikimšimo suardymą, ilgalaikį lūžio laidumą ir žymiai padidina produktyvų drenažo plotą.
2 klausimas: Kaip hidraulinio ardymo metu susidarantis slėgis veikia lūžių susidarymą?
Skilimo slėgis yra minimali jėga, reikalinga lūžiams uolienoje sukelti hidraulinio ardymo metu. Skalūnų naftos telkiniuose, kurių pralaidumas mažas, tikslus ardymo slėgio valdymas yra labai svarbus. Jei taikomas slėgis yra per mažas, lūžiai gali neatsiverti, o tai riboja skysčio patekimą. Jei slėgis per didelis, ardymas gali tapti nekontroliuojamas, todėl gali kilti nepageidaujamas lūžių plitimas. Tinkamas valdymas skatina lūžių vystymąsi natūraliomis plokštumomis ir net išlenktais takais, pagerindamas rezervuaro stimuliavimą. Tinkamai valdomas didesnis ardymo slėgis sukuria sudėtingesnius lūžių tinklus ir pagerina junglumą, būtiną rūgščiai pasiekti ir išėsdinti platesnį plotą. Tokie metodai kaip gręžinio įpjovimas naudojami siekiant sumažinti ardymo slėgį ir geriau kontroliuoti lūžių atsiradimą, o tai turi įtakos tiek lūžių geometrijai, tiek jų plitimo efektyvumui. Šis pagrįstas hidraulinio ardymo ardymo slėgio valdymas yra esminis pažangių lūžių kūrimo metodų netradiciniuose telkiniuose pagrindas.
3 klausimas: Kodėl rūgštinis ėsdinimas ir didinimas yra naudingi mažo pralaidumo ir mažo poringumo rezervuarams?
Mažo pralaidumo ir poringumo rezervuaruose yra riboti natūralūs filtracijos kanalai, kurie riboja naftos judrumą ir gavybą. Rūgšties ėsdinimas hidraulinio ardymo metu naudoja reaktyvius skysčius, kad ištirpintų uolienų matricos dalis išilgai lūžių paviršių, taip padidinant šiuos srauto takus. Tai sumažina formacijos užsikimšimą ir sukuria naujus kanalus, kuriais skysčiai gali laisviau judėti. Naujausi rezervuarų stimuliavimo metodai, įskaitant kompozicines ir priešrūgštines sistemas, leido pasiekti didesnį, ilgalaikį laidumą ir geresnę naftos išgavimą. Šie metodai yra ypač vertingi mažo pralaidumo rezervuarų gerinimui ir mažo poringumo uolienų pralaidumo didinimui, kaip parodyta tiek lauko, tiek laboratoriniuose tyrimuose. Rezultatas – žymiai padidėjęs gręžinių našumas, o rūgštimi ėsdinti ir padidinti plyšiai veikia kaip patobulinti angliavandenilių srauto kanalai.
4 klausimas: Kokį vaidmenį rūgštinio plėšymo sėkmei vaidina uolienų poringumas ir pralaidumas?
Poringumas ir pralaidumas tiesiogiai lemia skysčių judėjimą ir rūgščių prieinamumą naftos telkiniuose. Mažo poringumo ir mažo pralaidumo uolienos trukdo rūgštinio ardymo skysčių plitimui ir efektyvumui, taip ribojant stimuliacijos operacijų sėkmę. Siekiant tai išspręsti, rūgštinio ardymo skysčio formulė yra specialiai pritaikyta įtraukiant reakcijos kontrolės priedus ir klampumo modifikatorius. Poringumo didinimas rūgšties ir uolienos reakcijos metu padidina laisvą erdvę angliavandenilių saugojimui, o pralaidumo didinimas leidžia lengviau tekėti per lūžių tinklus. Po apdorojimo rūgštimi, daugybė tyrimų parodė reikšmingą poringumo ir pralaidumo padidėjimą, ypač ten, kur anksčiau natūralūs filtracijos kanalai buvo prasti. Pagerinus šiuos parametrus, galima optimizuoti lūžių plitimą, palaikyti gamybos greitį ir padidinti telkinio sąlyčio plotą.
5 klausimas: Kaip rūgščių ir uolienų reakcija veikia drenažo ploto išplėtimo efektyvumą?
Rūgšties ir uolienos reakcijos mechanizmas lemia, kaip uolienos tirpsta ir kaip įtrūkimai yra ėsdinami ir didinami rūgštinio plėšymo metu. Efektyvus rūgšties ir uolienos reakcijos greičio valdymas yra būtinas: per greitas reakcijos greitis sumažina rūgšties ir uolienos išsiskyrimą šalia gręžinio, todėl sumažėja įsiskverbimas; per lėtas reakcijos greitis sumažina ėsdinimą, o tai gali būti nepakankama. Valdant reakciją skysčio klampumu, rūgšties koncentracija ir priedais, pasiekiamas tikslinis ėsdinimas išilgai įtrūkimų paviršių, leidžiantis platesniam ir gilesniam įtrūkimų sujungimui. Pažangus modeliavimas ir laboratoriniai tyrimai patvirtina, kad optimizavus rūgšties ir uolienos reakciją, susidaro kanališki, labai laidūs įtrūkimai, kurie smarkiai išplečia naftos drenažo plotą. Pavyzdžiui, nustatyta, kad kanalizuoti, rūgštimi ėsdinti įtrūkimai pasižymi iki penkių kartų didesniu laidumu nei neėsdinti įtrūkimai karbonatiniuose dariniuose. Taigi kruopštus rūgštinio plėšymo skysčio sudėties ir įpurškimo parametrų reguliavimas tiesiogiai lemia drenažo ploto pagerinimo mastą ir efektyvumą.
Įrašo laikas: 2025 m. lapkričio 10 d.
