Skābes šķelšanas šķidruma viskozitāte nosaka hidrauliskās šķelšanas spiedienu, kas nepieciešams lūzuma sākšanai, un regulē lūzuma izplatīšanos iežos. Precīza šķidruma viskozitātes mērīšana un kontrole ir kritiski svarīga, lai optimizētu lūzuma ģeometriju, atbalstītu izliektu lūzumu attīstību un nodrošinātu vienmērīgu skābes sadalījumu pa lūzuma virsmām. Atbilstošas viskozitātes izvēle novērš pārmērīgu šķidruma noplūdi veidojumā un uzlabo skābes kodināšanu lūzuma pastiprināšanai, galu galā ietekmējot skābes izraisītās lūzumu palielināšanās pakāpi un nodrošinot efektīvāku naftas rezervuāra drenāžas laukuma optimizāciju.
Skābes šķelšanas šķidruma galvenais mērķis
Skābes šķelšanas šķidruma apstrāde irbūtībaential inrezervuāra stimulācijaofslānekļa veidojumi, kam raksturīga zema porainība un zema caurlaidība. Galvenais mērķis ir pārvarēt dabiskās filtrācijas barjeras un uzlabot ogļūdeņražu ieguvi, izveidojot vadošus ceļus blīvās iežu matricēs. Skābes šķelšana to panāk, izmantojot divējādu mehānismu: veidojot plaisas ar spiediena skābes injekciju un pēc tam palielinot un kodinot šīs plaisas, izmantojot kontrolētas skābju-iežu reakcijas. Tas paplašina naftas rezervuāra drenāžas laukumu un uzlabo to zonu produktivitāti, kuras iepriekš kavēja veidojumu bojājumi vai nepietiekama caurlaidība.
Vēl viens izaicinājums ir skābes šķelšanas šķidruma formulas pielāgošana mērķa rezervuāra litoloģijai un mehānikai. Skābās iežu reakcijas mehānisms un skābās iežu reakcijas ātrums ievērojami atšķiras atkarībā no mineraloģijas, spiediena, temperatūras un hidrauliskās šķelšanas šķidruma piedevu izmantošanas. Tas ietekmē ne tikai kodināšanas ātrumu un veidu, bet arī veidojuma aizsprostošanās, māla pietūkuma vai nelabvēlīgas ģeoķīmiskās mijiedarbības risku, kas viss var apdraudēt lūzuma vadītspēju un ierobežot ilgtermiņa ražošanas pieaugumu.
Slānekļa eļļas rezervuārs
*
Skābes šķelšanas pamati slānekļa eļļas rezervuāros
Lūzumu rašanās mehānismi
Plaisu veidošanās blīvās slānekļa naftas rezervuāros balstās uz augstu in situ spriegumu un iežu stiprības pārvarēšanu, izmantojot hidraulisko vai skābo plaisāšanu. Šādās zemas caurlaidības vidēs reti pastāv liela mēroga naftas plūsmas ceļi. Princips ietver skābās plaisāšanas šķidruma ievadīšanu ar pietiekamu spiedienu, lai pārsniegtu hidrauliskās plaisāšanas sabrukšanas spiedienu — minimumu, kas nepieciešams, lai ierosinātu plaisas iežu matricā. Šis process tieši balstās uz iežu pamatmehāniku: tiklīdz pielietotais spiediens pārsniedz sabrukšanas slieksni, veidojas jaunas plaisas, visbiežāk sekojot zemākās pretestības ceļiem, ko nosaka slāņojuma plaknes, dabiskās plaisas un mehāniskā anizotropija iežos.
Sadalīšanās spiediens mainās atkarībā no iežu veida un šķelšanas šķidruma. Pētījumi liecina, ka tādi šķidrumi kā CO₂ rada augstāku sadalīšanās spiedienu un sarežģītākus lūzumu tīklus salīdzinājumā ar H₂O vai N₂. Mehānika ir atkarīga arī no veidojuma stiepes izturības, elastības moduļa un vāju plakņu klātbūtnes. Kritiskā attāluma teorija, kuras pamatā ir laboratorijas un lauka testi, modelē nepieciešamo lūzuma sākšanās spiedienu kā sprieguma intensitātes funkciju plaisas galā, prognozējot, kur un kad radīsies nestabils lūzuma paplašinājums.
Izveidotā plaisu tīkla sarežģītība tiek panākta vēl vairāk, mērķējot uz plaisu augšanu pa izliektām līnijām, nevis taisnām plaknēm. Šī pieeja palielina stimulētā rezervuāra tilpumu. Tādas metodes kā cikliskā spiediena trieciena plaisāšana izraisa spiediena impulsus, izraisot atkārtotu plaisu sākšanos un saplūšanu, kas sazarojas un izliecas, efektīvi pārvietojoties cauri litoloģiskajām barjerām un laminācijas neviendabīgumam. Šādā veidā veidotas sarežģītas, daudzsazarotas plaisas palielina drenāžas laukumu un uzlabo piekļuvi iepriekš izolētiem ogļūdeņražiem.
Plaisu veidošanās ir atkarīga arī no ģeoloģisko apstākļu un darbības kontroles integrēšanas. Ģeoloģiskie faktori, piemēram, sprieguma režīms, stratifikācija, mineraloģija un vāju slāņu klātbūtne, nosaka plaisu iespējamos ceļus. Inženiertehniskie pielāgojumi, tostarp skābā šķelšanas šķidruma formulēšana un dinamiskā spiediena pārvaldība, ļauj projektēt tīklus, kas vislabāk atbilst rezervuāra dabiskajām īpašībām.
Rezervuāra raksturojums, kas ietekmē skābes plaisāšanu
Zema caurlaidība un zema porainība ir slānekļa naftas rezervuāru raksturīgās iezīmes. Abas īpašības ierobežo dabisko šķidruma plūsmu, padarot efektīvu plaisu izplatīšanos kritiski svarīgu ieguvei. Īpaši blīvās matricas sistēmās inducētajām plaisām jābūt pietiekami plašām, lai savienotos ar esošajiem poru tīkliem vai mikroplaisām. Tomēr plaisu palielināšanās skābes ietekmē bieži vien ir nevienmērīga iežu sastāva, mineraloģijas un tekstūras neviendabīguma dēļ.
Porainība un caurlaidība kontrolē šķidruma noplūdi un skābju transportu. Iežos ar sliktu poru struktūru vai ierobežotām savstarpēji savienotām mikroplaisām skābju noplūde ir ierobežota, padarot skābju kodināšanu hidrauliskajā plaisāšanā mazāk efektīvu. Vietās, kur dabisko filtrācijas kanālu nav vai tie ir ļoti līkumoti, būtiskas kļūst kanālu savienojamības uzlabošanas metodes. Slikti dabisko filtrācijas kanālu risinājumi var ietvert atkārtotus plaisāšanas ciklus, divertoru izmantošanu vai hibrīdas apstrādes secības.
Iežu neviendabīgums — atšķirīgi slāņi, lūzumu blīvums un minerālu sadalījums — rada preferenciālus ceļus gan lūzumu izplatībai, gan noplūdei. Skābju-iežu reakcijas mehānisms un skābju-iežu reakcijas ātrums rezervuārā atšķiras, īpaši tuvu saskarnēm starp kontrastējošiem iežu tipiem. Vietās, kur skābe sastopas ar karbonātiem bagātām svītrām, strauja reakcija var radīt nevienmērīgu lūzumu platumu un sazarotus lūzumu modeļus. Tas var veicināt vai kavēt savienojamību atkarībā no telpiskās neviendabīguma.
Šķidruma noplūde ir vēl viena problēma heterogēni plaisātu slānekļu gadījumā. Augsta noplūde paaugstinātas porainības vai atvērtu plaisu zonās var ierobežot galveno izraisīto plaisu efektīvu paplašināšanos. Turpretī zemas noplūdes zonas var kavēt skābes iekļūšanu un sekojošu plaisu tīkla paplašināšanos. Skābes šķelšanas šķidrumu formulējums, tostarp želejveida vai šķērssaistītu skābju izmantošana un šķidruma piedevas, kas pielāgotas iežu tipam, tieši ietekmē šos rezultātus, ļaujot operatoriem uzlabot zemas porainības iežu caurlaidību un optimizēt naftas rezervuāra drenāžas laukumu.
Efektīvai stimulācijai šajās sarežģītajās vidēs ir nepieciešams divējāds mērķis: precīza lūzumu mehānikas kontrole un mērķtiecīga iežu transportēšanas īpašību uzlabošana, izmantojot informētu hidrauliskās plēšanas šķidruma formulējumu un darbību. Skābes kodināšana lūzumu uzlabošanai, kontrolēta noplūde un plaisāšana pa izliektām trajektorijām ir neatņemama sastāvdaļa, lai pārvarētu dabiskos šķēršļus, ko rada zema caurlaidība un slikta dabiskā savienojamība slānekļa eļļas rezervuāros.
Skābes šķelšanas šķidrums: sastāvs, viskozitāte un veiktspēja
Skābes šķelšanas šķidrumu sastāvdaļas un sastāvs
Skābes šķelšanas šķidruma formulas pamatā ir ķīmisko sistēmu regulēšana, lai maksimāli palielinātu šķelšanas vadītspēju un eļļas atgūšanu. Visbiežāk izmantotā skābes sistēma ir sālsskābe (HCl), parasti koncentrācijā no 5% līdz 28%, kas tiek izvēlēta, pamatojoties uz rezervuāra litoloģiju un apstrādes mērķiem. Citas skābes ietver organiskās skābes, piemēram, etiķskābi vai skudrskābi mīkstākai vaitemperatūras jutīgi veidojumiLai izmantotu dažādas reaģētspējas apstrādes intervālā, var izmantot maisījumus vai pakāpeniskas skābju sistēmas.
Skābei pievieno būtiskas piedevas. Korozijas inhibitori, pastiprinātāji, dzelzs kontroles līdzekļi un neemulgatori aizsargā caurules, mazina nogulšņu veidošanos un nomāc emulsijas veidošanos. Sintētiskie polimēri arvien vairāk tiek integrēti kā biezinātāji — bieži vien daļēji hidrolizēts poliakrilamīds (HPAM) vai jauni kopolimēri —, lai paaugstinātu viskozitāti labākai skābes izvietošanai, balsta suspensijai un noplūdes kontrolei. Virsmaktīvās vielas, gan anjonu (piemēram, nātrija dodecilsulfāts), gan nejonu (piemēram, etoksilētie spirti), ir kritiski svarīgas putu sistēmu stabilizēšanai, mitrināšanas izmaiņu uzlabošanai un virsmas spraiguma samazināšanai, lai nodrošinātu efektīvāku iežu un skābes kontaktu.
Noplūžu un atlikumu pārvaldība ir vitāli svarīga. Šķidruma zudumu piedevas, piemēram, uz cietes bāzes veidoti vai progresīvi sintētiski polimēri, samazina iekļūšanu matricā, saglabājot skābi plaisās. Pēc apstrādes biezinātāju noārdīšanai tiek izmantoti oksidatīvie (piemēram, persulfāts) vai fermentatīvie (enzīmu) līdzekļi, samazinot atlikumu un sekojošu veidojuma bojājumu risku. Tomēr mijiedarbība ar saražoto ūdeni vai pārāk zemas temperatūras sadalītājiem var izraisīt sekundāru minerālu, piemēram, barīta, nogulsnēšanos, tāpēc ir nepieciešamas rūpīgas sistēmas saderības pārbaudes.
Progresīvu formulējumu piemēri ir šādi:
- Palēninātas skābju sistēmas: virsmaktīvo vielu-polimēru želeju izmantošana, lai palēninātu skābju-iežu reakcijas, lai panāktu dziļāku iekļūšanu blīvos karbonātu slāņos.
- Augstas temperatūras, sāls toleranti polimēri (piemēram, P3A sintētiskie kopolimēri) stabilai viskozitātei un minimālam atlikumu daudzumam dziļās akās.
- Zaļā ķīmija, iekļaujot L-askorbīnskābi, nodrošina viskozitātes saglabāšanu un antioksidantu aizsardzību līdz pat 300°F temperatūrā bez videi noturīgiem blakusproduktiem.
Viskozitātes mērīšana un tās nozīme skābes lūzumā
Precīzai skābes šķelšanas šķidruma viskozitātes mērīšanai ir nepieciešamsaugstspiediena, augstas temperatūras (HPHT) viskozimetrispējīgs simulēt vertikālā urbuma sprieguma un temperatūras profilus. Galvenās metodes ietver:
- Rotācijas viskozimetri bāzes viskozitātes noteikšanai.
- HPHT viskozimetri progresīviem protokoliem, kas novērtē viskoelastīgo uzvedību cikliskās termiskās vai spiediena slodzes apstākļos.
Viskozitātes nozīme ir daudzšķautņaina:
- Kodināšanas raksti un lūzumu palielināšanāsZemākas viskozitātes skābe rada dominējošākus tārpu caurumu vai bedrīšu kodināšanas modeļus; augstāka viskozitāte veicina platāku, vienmērīgāku kanālu attīstību, tieši ietekmējot lūzuma vadītspēju un palielināšanās potenciālu. Piemēram, biezinātāja koncentrācijas palielināšana rada plašāku kodināto laukumu un sarežģītu lūzumu augšanu, ko apstiprina lauka un krāsvielu izsekošanas laboratorijas testi.
- Lūzumu pieejamība un izplatībaViskozi šķidrumi labāk kontrolē skābes izvietojumu, veicinot skābes iekļūšanu sekundārajās dabiskajās plaisās un maksimāli palielinot eļļas rezervuāra drenāžas laukumu. Kvantitatīvs novērtējums, izmantojot vadītspējas mērījumus pēc kodināšanas, saista augstāku viskozitāti ar izkliedētākiem un noturīgākiem vadošiem plaisu tīkliem, kas korelē ar augstākiem ražošanas ātrumiem.
Piemēram, karbonātiem bagātā Marcellus slāneklī, izmantojot pašģenerējošas vai savstarpēji saistītas skābju sistēmas, kurās dinamiskā viskozitāte tiek saglabāta pat rezervuāra temperatūrā, rodas vismaz par 20–30 % lielāka lūzumu sarežģītība un drenāžas pārklājums salīdzinājumā ar nemodificētu HCl.
Skābes-iežu reakcija skābes lūzuma procesā
*
Skābes-iežu reakcijas kinētika un tās saistība ar viskozitāti
Skābes-iežu reakcijas mehānismu spēcīgi ietekmē šķidruma viskozitāte. Klasiskās skābju sistēmas ātri reaģē ar karbonātu minerāliem, koncentrējot izšķīšanu urbuma tuvumā un ierobežojot iespiešanās dziļumu. Palēninātas skābju sistēmas, kurās tiek izmantotas viskoelastīgas virsmaktīvās vielas vai polimēru-skābju emulsijas, samazina ūdeņraža jonu difūzijas ātrumu, palēninot kopējo skābju-iežu reakcijas ātrumu. Tas ļauj skābei iekļūt dziļāk zemas caurlaidības vai zemas porainības veidojumos, pirms tā tiek izlietota, veicinot plašāku kodināšanu un garākas plaisas.
Reakcijas ātruma modulāciju var pielāgot, izmantojot:
- Virsmaktīvās vielas/polimēra attiecības regulēšana, lai precīzi noregulētu skābju difūziju.
- Secīga paskābināšana — pārmaiņus aizkavētas un regulāras skābes injekcijas — panāk līdzsvaru starp kodināšanu urbuma tuvumā un dziļā formācijā, kā parādīts secīgās injekcijas eksperimentos, kur mainīgas skābes sistēmas nodrošina pakāpenisku kodināšanu un uzlabotu rezervuāra stimulāciju.
Sinerģiska iedarbība rodas no kombinācijām:
- Polimēri apvienojumā ar nejonu virsmaktīvajām vielām rada stabilu sabiezējumu un palielina termisko un sāļu izturību, ko apstiprina reoloģisko un smilšu pārneses īpašību novērtējums simulētos rezervuāra apstākļos.
- Sārmu-virsmaktīvās vielas-polimēra (ASP) maisījumi un nanokompozītu sistēmas (piemēram, grafēna oksīda-polimēra) uzlabo gan skābes ātrumu kontrolējošo viskozitāti, gan stabilitāti, vienlaikus palīdzot kontrolēt profilu un noņemt atlikušo skābi, kas ir kritiski svarīgi, lai optimizētu skābju plaisāšanu heterogēnos dabiskos filtrācijas kanālos un uzlabotu atgūšanos no zemas caurlaidības vai zemas porainības veidojumiem.
Stikla mikromodeļa un serdeņu pārpludināšanas testi apstiprina, ka šie pielāgotie preparāti palielina skābes saskares laiku, palēnina reakciju ar minerāliem, uzlabo kodināto laukumu un galu galā paplašina naftas rezervuāra drenāžu, ilustrējot praktisko saistību starp skābes šķelšanas šķidruma sastāvu, viskozitāti, skābes un iežu reakcijas kinētiku un kopējo rezervuāra stimulācijas efektivitāti.
Lūzuma ģeometrijas ietekme uz skābju iespiešanos un efektivitāti
Lūzuma ģeometrija — proti, garums, platums (atvere) un telpiskais sadalījums — kritiski nosaka skābes iekļūšanu un līdz ar to skābes šķelšanas efektivitāti. Garas, platas plaisas veicina plašu skābes sadalījumu, taču efektivitāte var samazināties skābes "izrāviena" dēļ, kur neizlietotā skābe ātri sasniedz lūzuma galu, pilnībā nereaģējot pa ceļu. Atveru mainīgums, īpaši kanālu vai raupjo sienu plaisas, kas veidojas nevienmērīgas kodināšanas rezultātā, veicina lielāku iekļūšanu, nodrošinot priekšroku ceļiem un samazinot priekšlaicīgu skābes zudumu.
- Atvēruma mainīgums:Ar skābes kodināšanu izveidotas kanālu virsmas saglabā vadītspēju stresa apstākļos un nodrošina vēlamos skābes transportēšanas ceļus.
- Telpiskais izvietojums:Lūzumi urbuma tuvumā nodrošina vienmērīgāku skābes sadalījumu, savukārt attāliem vai ļoti sazarotiem lūzumiem ir nepieciešama pakāpeniska skābes injekcija vai pārmaiņus skābes/neitrāla šķidruma iesmidzināšana.
- Daudzpakāpju iesmidzināšana:Mainīga skābes un starplikas šķidrumu lietošana var atjaunot kodināšanu gar paplašinātām lūzuma virsmām, tādējādi nodrošinot dziļāku iespiešanos un efektīvāku dabisko un izraisīto lūzumu palielināšanu.
Lauka un laboratorijas pētījumi, izmantojot mikro-DT skenēšanu un skaitlisko modelēšanu, parāda, ka ģeometriskā sarežģītība un raupjums kontrolē gan skābju-iežu reakcijas ātrumu, gan caurlaidības uzlabošanas galīgo apmēru. Tādējādi pareiza skābju šķelšanas projektēšana optimāli saskaņo skābju sistēmas īpašības un iesmidzināšanas shēmas ar rezervuāra specifiskajām lūzumu ģeometrijām, nodrošinot maksimālu, noturīgu lūzumu vadītspēju un uzlabotu naftas ieguvi.
Optimizācijas stratēģijas efektīvai skābes šķelšanai
Skābju sistēmu un piedevu izvēle
Skābes šķelšanas optimizēšana lielā mērā balstās uz pareizo skābju sistēmu izvēli. Palēninātas skābju sistēmas, piemēram, želejveida vai emulģētas skābes, ir izstrādātas, lai palēninātu skābju-iežu reakcijas ātrumu. Tas nodrošina dziļāku iekļūšanu gar plaisu un vienmērīgāku skābes kodināšanu. Turpretī parastās skābju sistēmas — parasti nemodificēta sālsskābe — reaģē ātri, bieži vien ierobežojot skābes iekļūšanas dziļumu un ierobežojot plaisas paplašināšanos, īpaši karbonātu un augstas temperatūras slānekļa rezervuāros. Jaunākie sasniegumi ietver cieto skābju sistēmas, kas pielāgotas īpaši augstas temperatūras rezervuāriem, kuras vēl vairāk palēnina reakcijas ātrumu, samazinot koroziju un palielinot efektivitāti, pateicoties ilgstošai skābes iedarbībai un uzlabotai iežu šķīdināšanai.
Salīdzinot palēninātās un parastās sistēmas:
- Palēninātas skābesir vēlamas formācijās, kur strauja skābes iztērēšanās urbuma tuvumā samazina apstrādes sasniedzamību un vienmērīgumu. Ir pierādīts, ka šīs skābes veicina labāku plaisu paplašināšanos ar skābi un uzlabo vadītspēju pēc plaisas un eļļas drenāžas laukumu.
- Parastās skābesvar pietikt seklām apstrādēm vai ļoti caurlaidīgām zonām, kur ir pieņemama ātra reakcija un minimāla iekļūšana.
Viskozitātes modifikatoru, piemēram, viskoelastīgo virsmaktīvo vielu (VCA sistēmu) vai uz polimēriem balstītu želejveidotāju, izvēle ir atkarīga no rezervuāra specifiskajiem faktoriem:
- Rezervuāra temperatūra un mineraloģija nosaka viskozitātes modifikatoru ķīmisko stabilitāti un veiktspēju.
- Augstas temperatūras pielietojumiem ir nepieciešami termiski stabili gēla pārtraucēji, piemēram, iekapsulēti oksidētāji vai skābes kodināšanas kapsulas, lai nodrošinātu gēla skābes sadalīšanos un efektīvu pēcapstrādes tīrīšanu.
- Šķietamās viskozitātes profilam jābūt pielāgotam tā, lai skābās šķelšanas šķidrums saglabātupietiekama viskozitātesūknēšanas laikā (uzlabojot lūzuma platumu un balsta suspensiju), tomēr to var pilnībā sadalīt gēla sadalītāji, lai nodrošinātu efektīvu atplūdi.
Pareiza piedevu izvēle samazina formācijas bojājumus, nodrošina efektīvu skābes kodināšanu lūzumu uzlabošanai un maksimāli palielina uzlabojumus rezervuāros ar zemu caurlaidību un zemu porainību. Jaunākie lauka pielietojumi liecina, ka uz VCA bāzes veidotas skābes šķelšanas šķidruma formulas ar rūpīgi saskaņotiem gēla sadalītājiem nodrošina uzlabotu attīrīšanu, mazākus šķidruma zudumus un uzlabotu rezervuāra stimulāciju salīdzinājumā ar tradicionālajām sistēmām.
Darbības parametri, kas ietekmē skābes stimulācijas panākumus
Darbības kontrole skābes šķelšanas laikā būtiski ietekmē rezultātus. Galvenie darbības parametri ietver sūknēšanas ātrumu, injicētās skābes daudzumu un spiediena profila pārvaldību:
- Sūkņa ātrumsNosaka lūzuma izplatīšanās ātrumu un ģeometriju. Lielāks ātrums veicina dziļāku skābes iekļūšanu un ilgstošu skābju-iežu mijiedarbību, taču tam jābūt līdzsvarotam, lai izvairītos no priekšlaicīgas skābes iztērēšanas vai nekontrolētas lūzuma augšanas.
- Skābes injekcijas tilpumsIetekmē ar skābi kodinātu plaisu garumu un platumu. Veidojumiem ar zemu caurlaidību parasti ir nepieciešami lielāki tilpumi, lai gan skābes tilpuma optimizēšana kopā ar viskozitātes modifikatoriem var samazināt nevajadzīgu ķīmisko vielu lietošanu, vienlaikus saglabājot vadītspēju.
- Spiediena kontroleReāllaika manipulācija ar apakšējās atveres un virsmas spiedienu nodrošina, ka plaisa paliek atvērta, pielāgojas šķidruma zudumam un vada skābes izvietošanu gar mērķa lūzuma zonām.
Praksē ir pierādīts, ka pakāpeniskas vai mainīgas skābes iesmidzināšanas shēmas, kurās mainās skābju veidi vai viskozitātes, uzlabo kanālu veidošanos, veicina izliektu lūzumu attīstību un optimizē eļļas rezervuāra drenāžas laukumu. Piemēram, divpakāpju mainīga skābes iesmidzināšana var radīt dziļākus, vadošākus kanālus, pārspējot vienas pakāpes metodes gan laboratorijas, gan lauka apstākļos.
Ir ļoti svarīgi pielāgot paskābināšanas metodes rezervuāra neviendabīgumam. Slānekļa rezervuāros ar mainīgu mineraloģiju un dabiskām lūzumiem tiek izmantota paredzošā modelēšana un reāllaika monitorings, lai vadītu injekciju laiku un secību. Pielāgojumi, kuru pamatā ir lūzumu īpašības (piemēram, orientācija, savienojamība, dabiskā filtrācijas kanāla uzlabošana), ļauj operatoriem precīzi pielāgot darbības parametrus maksimālai stimulācijai un minimāliem formācijas bojājumiem.
Prognozējošā modelēšana un datu integrācija
Mūsdienu skābes šķelšanas projektēšanā tagad tiek integrēti prognozējošie modeļi, kas korelē darbības parametrus, skābes šķelšanas šķidruma īpašības un vadītspēju pēc šķelšanas. Uzlabotie modeļi ņem vērā:
- Skābes-iežu reakcijas mehānisms un ātrums, fiksējot, kā lauka apstākļos attīstās skābju morfoloģija un kodināšana.
- Rezervuāram raksturīgie faktoripiemēram, porainība un caurlaidība, mineraloģiskā heterogenitāte un iepriekš esošie lūzumu tīkli.
Šie modeļi izmanto empīriskus datus, laboratorijas rezultātus un mašīnmācīšanos, lai prognozētu, kā viskozitātes, sūknēšanas ātruma, skābes koncentrācijas un termisko profilu izmaiņas ietekmē lūzumu radīšanas metodes hidrauliskajā plaisāšanā un ilgtermiņa rezervuāra drenāžas zonas optimizācijā.
Galvenās vadlīnijas lauka ierobežojumu un darbības plāna saskaņošanā ietver:
- Viskozitātes un skābes formulas izvēle, pamatojoties uz paredzamo skābju-iežu reakcijas kinētiku, paredzamo temperatūras profilu un pabeigšanas mērķiem (piemēram, zemas porainības iežu caurlaidības maksimizēšana vai sliktu dabisko filtrācijas kanālu problēmu risināšana).
- Izmantojot uz datiem balstītas pieejas, lai dinamiski pielāgotu skābes iesmidzināšanas grafikus, sūknēšanas ātrumu un drupinātāju devas, optimizējot gan lūzuma izmēru, gan pēcapstrādes atjaunošanos.
Piemēri no nesenajiem lauka pētījumiem liecina, ka šīs prognozēšanas metodes palielina vadītspēju pēc plaisas un uzlabo naftas ieguves prognozes, nodrošinot efektīvākas un uzticamākas skābes plaisāšanas stratēģijas sarežģītos slānekļa un karbonātu rezervuāros.
Naftas noteces laukuma paplašināšana un lūzumu vadītspējas saglabāšana
Veidojumu aizsprostojumu novēršana un savienojamības uzlabošana
Skābes kodināšana ir galvenais mehānisms skābes šķelšanas šķidruma pielietojumos, lai pārvarētu veidojumu aizsprostojumu, piemēram, kondensāta uzkrāšanos un minerālu kaļķakmeni, slānekļa rezervuāros. Kad tiek ievadīta skābe — parasti sālsskābe (HCl) —, tā reaģē ar reaktīviem minerāliem, piemēram, kalcītu un dolomītu. Šis skābju-iežu reakcijas mehānisms izšķīdina minerālu nogulsnes, palielina poru telpas un savieno iepriekš izolētas poras, tieši uzlabojot porainību un caurlaidību naftas rezervuāros. Skābju-iežu reakcijas ātrums, kā arī izmantotā specifiskā skābes šķelšanas šķidruma formula atšķiras atkarībā no slānekļa mineraloģijas un aizsprostojuma sastāva.
Karbonātiem bagātos slānekļos augstākas HCl koncentrācijas nodrošina izteiktāku kodināšanu un aizsprostojumu noņemšanu, pateicoties ātrākai un efektīvākai skābju-iežu reakcijai. Pielāgojot skābju sastāvu konkrētajam rezervuāra karbonātu un silikātu saturam, tiek optimizēts noņemšanas process, efektīvi atjaunojot dabiskos filtrācijas kanālus un risinot sliktus dabisko filtrācijas kanālu risinājumus. Esošo plaisu virsmu virsmas raupjums palielinās skābes izšķīšanas rezultātā, kas tieši korelē ar uzlabotu plaisu vadītspēju un izturīgākiem ogļūdeņražu plūsmas kanāliem. Šo mehānismu ir apstiprinājuši eksperimentāli dati, kas liecina par ievērojamiem gāzes ražošanas un injekcijas indeksa uzlabojumiem pēc pielāgotas skābju apstrādes zemas caurlaidības veidojumos.
Ilgstoša plaisu vadītspēja ir kritiski svarīga slānekļa naftas urbumu ilgtermiņa produktivitātei. Laika gaitā izraisītie plaisas var zaudēt vadītspēju propanta saspiešanas, diagenēzes, iegulšanas vai smalku daļiņu migrācijas dēļ. Šie procesi samazina hidrauliskās plēšanas sabrukšanas spiediena radītos atvērtos ceļus, nopietni ietekmējot ogļūdeņražu ieguvi. Matemātiskā modelēšana un laboratorijas pētījumi liecina, ka bez pienācīgas pārvaldības propanta degradācija 10 gadu laikā var samazināt ražošanu līdz pat 80%. Izšķiroša nozīme ir tādiem faktoriem kā slēgšanas spiediens, propanta izmērs un sākotnējās plaisas virsmas īpašības. Atbilstoša propanta izvēle un aktīva urbuma spiediena pārvaldība ir būtiska, lai saglabātu skābes kodināšanas radītos paplašinātos ceļus ilgtspējīgai naftas un gāzes plūsmai.
Lūzumu tīkla paplašināšana un uzturēšana
Naftas rezervuāra drenāžas zonas stratēģiska paplašināšana balstās uz kontrolētu skābju sistēmu efektīvu projektēšanu un izvietošanu. Tās ir inženierijas ceļā veidotas skābju šķelšanas šķidruma sistēmas, kas satur piedevas, piemēram, palēninātājus, želejveidojošus līdzekļus un virsmaktīvās vielas, lai regulētu skābes izvietojumu, kontrolētu skābju-iežu reakcijas ātrumu un samazinātu šķidruma noplūdi apstrādes laikā. Rezultāts ir mērķtiecīgāks kodināšanas process, kas maksimāli palielina lūzumu radīšanas metodes hidrauliskajā šķelšanā un atbalsta gan primāro, gan sekundāro (izliekto) lūzumu izplatīšanos.
Kontrolētas skābju sistēmas, īpaši želejveida un in situ želejveida skābes, palīdz pārvaldīt skābes izvietojumu un ilgmūžību plaisās. Šīs sistēmas palēnina skābju un iežu mijiedarbību, pagarinot iespiešanās attālumu un nodrošinot visaptverošāku skābju kodināšanu plaisu uzlabošanai. Šī pieeja palielina stimulēto iežu tilpumu, paplašina naftas rezervuāra drenāžas laukumu un risina problēmas ar sliktiem dabisko filtrācijas kanālu risinājumiem gan karbonātu, gan slānekļa vidēs. Lauka piemēri liecina, ka šīs metodes rada plašākus, savienotākus plaisu tīklus, veicinot lielāku ogļūdeņražu ieguvi.
Vēl viens svarīgs apsvērums ir caurlaidības uzlabojumu saglabāšana dinamiskā rezervuāra sprieguma apstākļos. Lūzumu izplatīšanās iežos, kas pakļauti lielam noslēguma spriegumam, bieži noved pie plaisas platuma samazināšanās vai priekšlaicīgas noslēgšanās, pasliktinot vadītspēju. Lai to novērstu, tiek izmantotas vairākas stratēģijas:
- Sprieguma savienotas perforācijas tehnoloģija:Šī metode ļauj kontrolēt lūzumu sākšanos un izplatīšanos, optimizējot kompromisu starp stimulācijas enerģijas ievadi un lūzumu tīkla paplašināšanos. Piemēram, Dzjijanas ieplakā šī tehnoloģija samazināja nepieciešamo enerģiju par 37 %, vienlaikus uzlabojot gan savienojamību, gan vides rezultātus.
- Pirms paskābināšanas procedūras:Izmantojot polihidrogēnskābes sistēmas vai citus pirmsskābes šķelšanas šķidrumus, var samazināt lūzumu sadalīšanās spiedienu un samazināt sākotnējo veidojuma aizsprostojumu, radot apstākļus efektīvākai un izturīgākai lūzumu veidošanai.
- Ģeomehāniskā modelēšana:Integrēšanareāllaika stresa mērīšanaUn rezervuāra monitorings ļauj prognozēt un pielāgot skābes apstrādes parametrus, palīdzot saglabāt lūzumu vadītspēju, neskatoties uz mainīgajiem in situ stresa apstākļiem.
Šīs metodes apvienojumā ar optimizētām hidrauliskās plēšanas šķidruma piedevām un skābās plēšanas šķidruma formulu nodrošina caurlaidības pieaugumu saglabāšanu. Tās palīdz naftas ieguves uzņēmumiem paplašināt un uzturēt plaisu tīklus, uzlabojot zemas porainības iežu caurlaidību un atbalstot ilgtermiņa resursu ieguvi.
Rezumējot, izmantojot inovatīvas skābes kodināšanas metodes, progresīvas kontrolētas skābes sistēmas un ģeomehāniski pamatotas šķelšanas stratēģijas, mūsdienu rezervuāru stimulācijas metodes tagad koncentrējas gan uz tūlītēju ogļūdeņražu drenāžas laukumu maksimizēšanu, gan uz lūzuma vadītspējas saglabāšanu, kas nepieciešama nepārtrauktai ražošanas veiktspējai.
Secinājums
Skābes šķelšanas šķidruma viskozitātes efektīva mērīšana un optimizācija ir būtiska, lai maksimāli palielinātu lūzumu veidošanos, skābes kodināšanas efektivitāti un ilgtermiņa naftas rezervuāra drenāžu slānekļa veidojumos. Labākās prakses pamatā ir niansēta izpratne par šķidruma dinamiku rezervuāra apstākļos, kā arī laboratorijas un lauka datu integrācija, lai nodrošinātu operatīvo atbilstību.
Bieži uzdotie jautājumi
1. jautājums: Kāda ir skābes šķelšanas šķidruma viskozitātes nozīme slānekļa eļļas rezervuāros?
Skābes šķelšanas šķidruma viskozitāte ir kritiski svarīga, lai kontrolētu plaisu veidošanos un izplatīšanos slānekļa naftas rezervuāros. Augstas viskozitātes šķidrumi, piemēram, šķērssaistītas vai želejveida skābes, rada platākas un sazarotākas plaisas. Tas nodrošina labāku skābes izvietojumu un paildzina kontaktu starp skābi un iezi, optimizējot skābes-iežu reakcijas mehānismu un nodrošinot, ka kodināšana ir gan dziļa, gan vienmērīga. Optimāla šķidruma viskozitāte palielina plaisas platumu un sarežģītību, tieši ietekmējot skābes kodināšanas efektivitāti plaisu uzlabošanai un kopējo naftas rezervuāra drenāžas laukuma optimizāciju. Piemēram, ir pierādīts, ka sabiezināti CO₂ šķidrumi uzlabo plaisas platumu un saglabā pēcapstrādes caurlaidību, savukārt zemas viskozitātes šķidrumi nodrošina garākas, šaurākas plaisas ar vieglāku izplatīšanos, bet var radīt nepietiekamas kodināšanas vai skābes plūsmas novirzīšanas risku. Pareizas viskozitātes izvēle skābes šķelšanas šķidruma formulā nodrošina efektīvu veidojuma aizsprostojuma sadalīšanos, ilgtermiņa plaisu vadītspēju un ievērojamu produktīvās drenāžas laukuma paplašināšanos.
2. jautājums: Kā hidrauliskās plēšanas laikā radušais sabrukšanas spiediens ietekmē plaisu veidošanos?
Sabrukšanas spiediens ir minimālais spēks, kas nepieciešams, lai hidrauliskās plaisāšanas laikā ierosinātu plaisas iežos. Slānekļa eļļas rezervuāros ar zemu caurlaidību precīza sabrukšanas spiediena pārvaldība ir būtiska. Ja pielietotais spiediens ir pārāk zems, plaisas var neatvērties, ierobežojot šķidruma iekļūšanu. Ja spiediens ir pārāk augsts, sabrukšana var kļūt nekontrolējama, radot nevēlamas lūzumu izplatīšanās risku. Pareiza kontrole veicina lūzumu attīstību pa dabiskām plaknēm un pat izliektiem ceļiem, uzlabojot rezervuāra stimulāciju. Augstāks sabrukšanas spiediens, ja tas tiek pienācīgi pārvaldīts, rada sarežģītākus lūzumu tīklus un uzlabo savienojamību, kas ir būtiska, lai skābe varētu sasniegt un kodināt plašāku laukumu. Tādas metodes kā urbuma iegriezumi tiek izmantotas, lai samazinātu sabrukšanas spiedienu un labāk kontrolētu lūzumu sākšanos, ietekmējot gan lūzuma ģeometriju, gan izplatīšanās efektivitāti. Šī informētā hidrauliskās plaisāšanas sabrukšanas spiediena kontrole ir būtiska progresīvām lūzumu radīšanas metodēm netradicionālos rezervuāros.
3. jautājums: Kāpēc kodināšana ar skābi un palielināšana ir izdevīga rezervuāriem ar zemu caurlaidību un zemu porainību?
Rezervuāriem ar zemu caurlaidību un zemu porainību ir ierobežoti dabiski filtrācijas kanāli, kas ierobežo naftas mobilitāti un ieguvi. Skābes kodināšana hidrauliskajā plaisāšanā izmanto reaktīvus šķidrumus, lai izšķīdinātu iežu matricas daļas gar plaisu virsmām, tādējādi paplašinot šos plūsmas ceļus. Tas samazina veidojuma aizsprostojumu un nodrošina jaunus kanālus, lai šķidrumi varētu brīvāk pārvietoties. Jaunākās rezervuāru stimulēšanas metodes, tostarp kompozītmateriālu un pirmsskābes sistēmas, ir sasniegušas uzlabotu, ilgstošu vadītspēju un uzlabotu naftas ieguvi. Šīs metodes ir īpaši vērtīgas zemas caurlaidības rezervuāru uzlabošanai un zemas porainības iežu caurlaidības palielināšanai, kā parādīts gan lauka, gan laboratorijas pētījumos. Rezultātā tiek panākts ievērojams urbumu produktivitātes pieaugums, un ar skābi kodinātās un palielinātās plaisas darbojas kā uzlaboti ogļūdeņražu plūsmas kanāli.
4. jautājums: Kāda loma skābās plaisāšanas panākumos ir iežu porainībai un caurlaidībai?
Porainība un caurlaidība tieši nosaka šķidruma kustību un skābju pieejamību naftas rezervuāros. Ieži ar zemu porainību un zemu caurlaidību kavē skābju šķelšanas šķidrumu izplatīšanos un efektivitāti, ierobežojot stimulācijas operāciju panākumus. Lai to risinātu, skābju šķelšanas šķidruma formula ir īpaši pielāgota, iekļaujot reakcijas kontroles piedevas un viskozitātes modifikatorus. Porainības uzlabošana, izmantojot skābju-iežu reakciju, palielina pieejamo tukšo vietu ogļūdeņražu uzglabāšanai, savukārt caurlaidības palielināšana nodrošina vieglāku plūsmu caur plaisu tīkliem. Pēc apstrādes ar skābi vairāki pētījumi ir parādījuši ievērojamu gan porainības, gan caurlaidības palielināšanos, īpaši tur, kur iepriekš dabiskie filtrācijas kanāli bija slikti. Šo parametru uzlabošana ļauj optimizēt plaisu izplatīšanos, nodrošināt ilgstošu ražošanas ātrumu un paplašinātu rezervuāra saskares laukumu.
5. jautājums: Kā skābo iežu reakcija ietekmē drenāžas laukuma paplašināšanās efektivitāti?
Skābes-iežu reakcijas mehānisms nosaka, kā ieži tiek izšķīdināti un kā plaisas tiek kodinātas un paplašinātas skābes šķelšanas laikā. Efektīva skābes-iežu reakcijas ātruma kontrole ir vitāli svarīga: pārāk ātri, un skābe tiek iztērēta urbuma tuvumā, ierobežojot iespiešanos; pārāk lēni, un kodināšana var būt nepietiekama. Kontrolējot reakciju, izmantojot šķidruma viskozitāti, skābes koncentrāciju un piedevas, tiek panākta mērķtiecīga kodināšana gar lūzumu virsmām, nodrošinot plašāku un dziļāku lūzumu savienojamību. Uzlabota modelēšana un laboratorijas pētījumi apstiprina, ka skābes-iežu reakcijas optimizēšana noved pie kanāla veida, ļoti vadošām lūzumiem, kas ievērojami paplašina naftas drenāžas laukumu. Piemēram, ir dokumentēts, ka kanāliem ar skābi kodinātiem lūzumiem ir līdz pat piecām reizēm lielāka vadītspēja nekā nekodinātiem lūzumiem karbonātu veidojumos. Tādējādi rūpīga skābes šķelšanas šķidruma sastāva un iesmidzināšanas parametru pielāgošana tieši nosaka drenāžas laukuma uzlabošanas mērogu un efektivitāti.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 10. novembris
