В'язкість рідини для кислого розриву пласта визначає тиск гідравлічного розриву пласта, необхідний для початку розриву, та керує поширенням розриву в гірських породах. Точне вимірювання та контроль в'язкості рідини мають вирішальне значення для оптимізації геометрії розриву, підтримки розвитку криволінійних розривів та забезпечення рівномірного розподілу кислоти вздовж граней розриву. Вибір відповідної в'язкості запобігає надмірному витоку рідини в пласт та покращує травлення кислотою для посилення розриву, що зрештою впливає на ступінь розширення тріщин кислотою та забезпечує ефективнішу оптимізацію площі дренажу нафтового пласта.
Основне призначення рідини для кислотного гідророзриву пласта
Обробка кислотними рідинами для гідророзриву пласта – цеесентial inстимуляція пластаofСланцеві формації, що характеризуються низькою пористістю та низькою проникністю. Основна мета полягає в подоланні природних бар'єрів просочування та посиленні видобутку вуглеводнів шляхом створення провідних шляхів у щільних породних матрицях. Кислотний розрив пласта досягає цього за допомогою подвійного механізму: формування тріщин шляхом закачування кислоти під тиском, а потім розширення та травлення цих тріщин за допомогою контрольованих кислотно-породних реакцій. Це розширює площу дренажу нафтового пласта та підвищує продуктивність зон, які раніше були утруднені пошкодженням пласта або недостатньою проникністю.
Ще однією проблемою є адаптація рецептури рідини для кислотного розриву пласта до літології та механіки цільового пласта. Механізм реакції кислота-порода та швидкість реакції кислота-порода значно змінюються залежно від мінералогічного складу, тиску, температури та використання добавок до рідини для гідравлічного розриву пласта. Це впливає не лише на швидкість та стиль травлення, але й на ризик закупорки пласта, набухання глини або несприятливих геохімічних взаємодій, що може погіршити провідність тріщин та обмежити довгострокове збільшення видобутку.
Сланцеве нафтове родовище
*
Основи кислотного розриву пласта в родовищах сланцевої нафти
Механізми утворення переломів
Утворення тріщин у щільних сланцевих нафтових колекторах залежить від подолання високих напружень у пласті та міцності гірських порід за допомогою гідравлічного або кислотного розриву пласта. У цих середовищах з низькою проникністю рідко існують великомасштабні шляхи для потоку нафти. Принцип полягає в закачуванні кислотної рідини для розриву пласта під тиском, достатнім для перевищення тиску руйнування гідравлічного розриву пласта — мінімуму, необхідного для виникнення тріщин у матриці породи. Цей процес безпосередньо залежить від фундаментальної механіки гірських порід: як тільки прикладений тиск перевищує поріг руйнування, утворюються нові тріщини, найчастіше слідуючи шляхами найменшого опору, що диктуються площинами нашарування, природними тріщинами та механічною анізотропією всередині породи.
Тиск руйнування залежить від типу породи та рідини, що використовується для розриву. Дослідження показують, що рідини, такі як CO₂, створюють вищі тиски руйнування та складніші мережі тріщин порівняно з H₂O або N₂. Механіка також залежить від міцності пласта на розрив, модуля пружності та наявності слабких площин. Теорія критичної відстані, заснована на лабораторних та польових випробуваннях, моделює необхідний тиск початку руйнування як функцію інтенсивності напружень на вершині тріщини, прогнозуючи, де і коли виникне нестабільне розширення тріщини.
Складність створеної мережі тріщин додатково досягається шляхом орієнтації на ріст тріщин вздовж криволінійних ліній, а не прямих площин. Такий підхід збільшує об'єм стимульованого пласта. Такі методи, як циклічний ударний розрив пласта, викликають імпульси тиску, що спричиняє повторне зародження та коалесценцію тріщин, які розгалужуються та вигинаються, ефективно долаючи літологічні бар'єри та неоднорідність шаруватості. Складні, багаторозгалужені тріщини, що утворюються таким чином, максимізують площу дренажу та покращують доступ до раніше ізольованих вуглеводнів.
Створення тріщин також залежить від інтеграції геологічних умов та операційного контролю. Геологічні фактори, такі як режим напружень, стратифікація, мінералогія та наявність слабких пластів, визначають траєкторії розвитку тріщин. Інженерні корективи, включаючи формулювання кислотної рідини для гідророзриву та управління динамічним тиском, дозволяють проектувати мережі, які найкраще відповідають природним властивостям пласта.
Характеристики пласта, що впливають на кислотний гідророзрив пласта
Низька проникність і низька пористість є визначальними рисами сланцевих нафтових резервуарів. Обидві властивості обмежують природний потік рідини, що робить ефективне поширення тріщин критично важливим для видобутку. В надщільних матричних системах штучні тріщини повинні бути достатньо великими, щоб з'єднатися з існуючими мережами пор або мікротріщинами. Однак розширення тріщин кислотою часто відбувається нерівномірно через неоднорідність складу, мінералогії та текстури гірських порід.
Пористість і проникність контролюють витік рідини та транспортування кислоти. У породах з поганою структурою пор або обмеженими взаємопов'язаними мікротріщинами витік кислоти обмежений, що робить кислотне травлення під час гідравлічного розриву пласта менш ефективним. Там, де природні канали фільтрації відсутні або вони дуже звивисті, необхідні методи покращення зв'язності каналів. Погані рішення для природних каналів фільтрації можуть включати повторювані цикли гідророзриву пласта, використання диверторів або гібридні послідовності обробки.
Гетерогенність гірських порід — різні шари, щільність тріщин та розподіл мінералів — створює переважні шляхи як для поширення тріщин, так і для витоку. Механізм реакції кислота-порода та швидкість реакції кислота-порода варіюються по всьому пласту, особливо поблизу меж між контрастними типами порід. Там, де кислота зустрічається зі смугами, багатими на карбонати, швидка реакція може створювати нерівномірну ширину тріщин та розгалужені структури тріщин. Це може по черзі сприяти або перешкоджати зв'язності залежно від просторової гетерогенності.
Витік рідини є ще однією проблемою в гетерогенно тріщинуватих сланцях. Високий рівень витоку в зонах підвищеної пористості або відкритих тріщин може обмежувати ефективне розширення основних індукованих тріщин. І навпаки, зони низького рівня витоку можуть перешкоджати проникненню кислоти та подальшому розширенню мережі тріщин. Формула кислотних рідин для гідророзриву пласта, включаючи використання гелеподібних або зшитих кислот та добавок до рідин, адаптованих до типу породи, безпосередньо впливає на ці результати, дозволяючи операторам підвищити проникність порід з низькою пористістю та оптимізувати площу дренажу нафтових пластів.
Ефективне стимулювання в цих складних середовищах вимагає подвійного фокусу: точного контролю механіки руйнування та цілеспрямованого покращення властивостей транспортування гірських порід шляхом обґрунтованого підбору рецептури та експлуатації рідини для гідравлічного розриву пласта. Кислотне травлення для посилення тріщинуватості, керований витік та розрив пласта вздовж криволінійних траєкторій є невід'ємною частиною подолання вроджених бар'єрів, що виникають через низьку проникність та погану природну зв'язність у резервуарах сланцевої нафти.
Рідина для кислотного розриву пласта: склад, в'язкість та продуктивність
Компоненти та склад рідин для кислотного гідророзриву пласта
Формулювання кислотної рідини для гідророзриву пласта зосереджено на налаштуванні хімічних систем для максимізації провідності тріщини та нафтовіддачі. Найпоширенішою кислотною системою є соляна кислота (HCl), зазвичай у концентраціях від 5% до 28%, вибраних залежно від літології пласта та цілей обробки. Інші кислоти включають органічні кислоти, такі як оцтова або мурашина кислота, для м'якшого або...температурно-чутливі утворенняДля використання різних реакційних здатностей протягом інтервалу обробки можна використовувати суміші або поетапні кислотні системи.
Кислоту додають необхідні добавки. Інгібітори корозії, підсилювачі, агенти для контролю заліза та неемульгатори захищають трубчасті матеріали, зменшують осадження та пригнічують утворення емульсії. Синтетичні полімери все частіше інтегруються як загусники — часто частково гідролізований поліакриламід (HPAM) або нові кополімери — для підвищення в'язкості для кращого розміщення кислоти, суспендування проппанту та контролю витоків. Поверхнево-активні речовини, як аніонні (наприклад, додецилсульфат натрію), так і неіонні (наприклад, етоксильовані спирти), мають вирішальне значення для стабілізації пінних систем, покращення зміни змочуваності та зниження поверхневого натягу для більш ефективного контакту породи з кислотою.
Управління витоками та залишками є життєво важливими. Добавки, що запобігають втратам рідини, такі як полімери на основі крохмалю або вдосконалені синтетичні полімери, зменшують проникнення в матрицю, утримуючи кислоту в тріщинах. Для розкладання загусників після обробки використовуються дезінфікуючі засоби – окислювальні (наприклад, персульфатні) або ферментативні, що знижує ризик утворення залишків та подальшого пошкодження пласта. Однак взаємодія з пластовою водою або дезінфікуючими засобами при низькій температурі може призвести до вторинних мінеральних осадів, таких як барит, що вимагає ретельної перевірки сумісності системи.
Приклади прогресивних формулювань включають:
- Системи з уповільненою кислотністю: використання гелів поверхнево-активних речовин-полімерів для уповільнення реакцій кислота-порода для глибшого проникнення в щільні карбонатні шари.
- Високотемпературні, солестійкі полімери (наприклад, синтетичні кополімери P3A) для стабільної в'язкості та мінімального залишку в глибоких свердловинах.
- «Зелена» хімія, що містить L-аскорбінову кислоту, що забезпечує збереження в'язкості та антиоксидантний захист за температур до 150°C без стійких до впливу навколишнього середовища побічних продуктів.
Вимірювання в'язкості та її значення в кислотному розриві пласта
Точне вимірювання в'язкості рідини для кислотного гідророзриву вимагаєвіскозиметри високого тиску та високої температури (HPHT)здатний моделювати профілі напружень та температури у свердловині. Ключові методи включають:
- Ротаційні віскозиметри для визначення базової в'язкості.
- Віскозиметри HPHT для розширених протоколів, що оцінюють в'язкопружну поведінку під дією циклічних теплових або тискових навантажень.
Значення в'язкості багатогранне:
- Травлення візерунків та збільшення переломівКислота з меншою в'язкістю призводить до більш домінантних структур травлення у вигляді червоточин або точкового травлення; вища в'язкість сприяє розвитку ширших, більш рівномірних каналів, безпосередньо впливаючи на провідність тріщин та потенціал розширення. Наприклад, збільшення концентрації загусника призводить до більшої площі травлення та зростання складних тріщин, що підтверджують польові та лабораторні випробування з використанням барвника.
- Доступність та поширення переломівВ'язкі рідини краще контролюють розміщення кислоти, сприяючи її проникненню у вторинні природні тріщини та максимізуючи площу дренажу нафтового пласта. Кількісна оцінка за допомогою вимірювань провідності після травлення пов'язує вищу в'язкість з більш розподіленими та стійкими мережами провідних тріщин, що корелює з вищими дебітами.
Наприклад, у багатих на карбонати марцеллюсових сланцях використання самогенеруючих або зшитих кислотних систем, де динамічна в'язкість підтримується навіть за температур пласта, призводить до щонайменше на 20–30% вищої складності тріщиноподібності та покриття дренажем порівняно з немодифікованим HCl.
Кислотно-породна реакція при кислотному розриві пласта
*
Кінетика реакції кислота-порода та її зв'язок з в'язкістю
Механізм реакції кислота-порода сильно залежить від в'язкості рідини. Класичні кислотні системи швидко реагують з карбонатними мінералами, зосереджуючи розчинення поблизу стовбура свердловини та обмежуючи глибину проникнення. Уповільнені кислотні системи, що використовують в'язкопружні поверхнево-активні речовини або полімерно-кислотні емульсії, знижують швидкість дифузії іонів водню, уповільнюючи загальну швидкість реакції кислота-порода. Це дозволяє кислоті проникати глибше в низькопроникні або низькопористі формації, перш ніж вона вичерпається, сприяючи ширшому травленню та довшим тріщинам.
Модуляцію швидкості реакції можна регулювати за допомогою:
- Регулювання співвідношення поверхнево-активних речовин/полімерів для точного налаштування дифузії кислоти.
- Послідовне кислотне оброблення — чергування уповільненого та регулярного закачування кислоти — досягає балансу травлення поблизу свердловини та глибоко в пласті, як показано в експериментах з послідовним закачуванням, де чергування кислотних систем забезпечує поступове травлення та покращене стимулювання пласта.
Синергетичні ефекти виникають внаслідок комбінацій:
- Полімери в поєднанні з неіоногенними поверхнево-активними речовинами створюють надійне загущення та підвищують термо- та солестійкість, що підтверджено оцінкою реологічних властивостей та піскоутримуючих властивостей за умов модельованого пласта.
- Суміші луг-поверхнево-активна речовина-полімер (ASP) та нанокомпозитні системи (наприклад, оксид графену-полімер) покращують як в'язкість, що контролює швидкість, так і стабільність кислоти, а також сприяють контролю профілю та видаленню залишкової кислоти, що має вирішальне значення для оптимізації кислотного розриву пласта в гетерогенних природних каналах фільтрації та для покращення видобутку з низькопроникних або низькопористих формацій.
Випробування на скляній мікромоделі та заводненні керна підтверджують, що ці спеціально розроблені рецептури збільшують час контакту з кислотою, уповільнюють реакцію з мінералами, покращують площу травлення та зрештою розширюють дренаж нафтового пласта, ілюструючи практичний зв'язок між складом рідини для кислотного гідророзриву, в'язкістю, кінетикою реакції кислота-порода та загальною ефективністю стимуляції пласта.
Вплив геометрії тріщини на проникнення та ефективність кислоти
Геометрія тріщини, зокрема довжина, ширина (апертура) та просторовий розподіл, критично визначають проникнення кислоти, а отже, ефективність кислотного розриву пласта. Довгі, широкі тріщини сприяють екстенсивному розподілу кислоти, але ефективність може знижуватися через «прорив» кислоти, коли невитрачена кислота швидко досягає вершини тріщини, не вступаючи повної реакції вздовж шляху. Мінливість апертури, особливо каналоподібні або шорсткі тріщини, утворені неоднорідним травленням, сприяє більшому проникненню, забезпечуючи переважні шляхи та зменшуючи передчасну втрату кислоти.
- Змінність діафрагми:Канальні поверхні, отримані за допомогою кислотного травлення, зберігають провідність під напругою та забезпечують переважні шляхи транспортування кислоти.
- Просторове розміщення:Тріщини поблизу стовбура свердловини забезпечують більш рівномірний розподіл кислоти, тоді як віддалені або сильно розгалужені тріщини виграють від поетапного закачування кислоти або чергування закачування кислотних/нейтральних рідин.
- Багатоступеневе впорскування:Чергування кислоти та рідин-спейсерів може відновити травлення вздовж протяжних граней тріщин, що призводить до глибшого проникнення та ефективнішого розширення природних та штучних тріщин.
Польові та лабораторні дослідження з використанням мікро-КТ-сканування та числового моделювання демонструють, що геометрична складність та шорсткість контролюють як швидкість реакції кислота-порода, так і кінцевий ступінь підвищення проникності. Таким чином, правильне проектування кислотного гідророзриву оптимально узгоджує властивості кислотної системи та схеми закачування з геометрією тріщин, характерною для конкретного пласта, забезпечуючи максимальну, тривалу провідність тріщин та покращений нафтовідбір.
Стратегії оптимізації для ефективного кислотного розриву пласта
Вибір кислотних систем та добавок
Оптимізація кислотного розриву пласта значною мірою залежить від вибору правильних кислотних систем. Уповільнені кислотні системи, такі як гелеподібні або емульговані кислоти, розроблені для уповільнення швидкості реакції кислота-порода. Це забезпечує глибше проникнення вздовж тріщини та більш рівномірне кислотне травлення. На противагу цьому, звичайні кислотні системи, зазвичай немодифікована хлоридна кислота, реагують швидко, часто обмежуючи глибину проникнення кислоти та обмежуючи розширення тріщини, особливо в карбонатних та високотемпературних сланцевих колекторах. Останні розробки включають тверді кислотні системи, адаптовані для надвисокотемпературних колекторів, які ще більше уповільнюють швидкість реакції, зменшуючи корозію та підвищуючи ефективність завдяки тривалій дії кислоти та покращеному розчиненню породи.
При порівнянні систем із затримкою та традиційних систем:
- Уповільнені кислотиперевага надається формаціям, де швидке витрачання кислоти поблизу стовбура свердловини зменшує охоплення та рівномірність обробки. Було показано, що ці кислоти сприяють кращому розширенню тріщин кислотою та покращують провідність після розриву пласта та площу дренажу нафти.
- Звичайні кислотиможе бути достатнім для поверхневих обробок або зон з високою проникністю, де прийнятні швидка реакція та мінімальне проникнення.
Вибір модифікаторів в'язкості, таких як в'язкопружні поверхнево-активні речовини (VCA-системи) або гелеутворювачі на основі полімерів, залежить від факторів, характерних для конкретного пласта:
- Температура пласта та мінералогія визначають хімічну стабільність та ефективність модифікаторів в'язкості.
- Для високотемпературних застосувань необхідні термостабільні гелерозріджувачі, такі як інкапсульовані окислювачі або капсули для кислотного травлення, щоб забезпечити розщеплення гелеподібної кислоти та ефективне очищення після обробки.
- Профіль видимої в'язкості має бути підібраний таким чином, щоб кислотна рідина для гідророзриву підтримуваладостатня в'язкістьпід час закачування (збільшення ширини тріщини та суспензії проппанту), але може бути повністю розкладений гелерозріджувачами для ефективного зворотного потоку.
Правильний вибір добавок мінімізує пошкодження пласта, забезпечує ефективне кислотне травлення для посилення тріщинуватості та максимізує покращення в низькопроникних та низькопористих колекторах. Нещодавні польові застосування демонструють, що рецептури кислотних рідин для гідророзриву пласта на основі VCA з ретельно підібраними гелерозріджувачами забезпечують покращене очищення, зменшують втрати рідини та покращують стимуляцію пласта порівняно з традиційними системами.
Експлуатаційні параметри, що впливають на успіх кислотної стимуляції
Операційний контроль під час кислотного гідророзриву пласта суттєво впливає на результати. Основні операційні параметри включають швидкість закачування, об'єм закачаної кислоти та управління профілем тиску:
- Швидкість насосаВизначає швидкість поширення та геометрію тріщини. Вища швидкість сприяє глибшому проникненню кислоти та тривалій взаємодії кислоти з породою, але має бути збалансованою, щоб уникнути передчасного витрачання кислоти або неконтрольованого росту тріщини.
- Об'єм впорскування кислотиВпливає на довжину та ширину тріщин, що протравлюються кислотою. Для формацій з низькою проникністю зазвичай потрібні більші обсяги, хоча оптимізація об'єму кислоти разом з модифікаторами в'язкості може зменшити непотрібне використання хімікатів, зберігаючи при цьому провідність.
- Контроль тискуМаніпуляції тиском на вибійному та поверхневому шарах у режимі реального часу забезпечують відкритість тріщини, компенсують втрату рідини та спрямовують подання кислоти вздовж цільових зон тріщини.
На практиці було показано, що поетапне або чергування схем закачування кислоти, де чергуються типи або в'язкості кислот, покращує формування каналів, сприяє розвитку вигнутих тріщин та оптимізує площу дренажу нафтового пласта. Наприклад, двоетапне чергування закачування кислоти може створювати глибші, більш провідні канали, перевершуючи одноетапні методи як у лабораторних, так і в польових умовах.
Підбір методів кислотної обробки відповідно до неоднорідності пласта є життєво важливим. У сланцевих пластах зі змінною мінералогією та природними тріщинами використовується прогнозне моделювання та моніторинг у режимі реального часу для визначення часу та послідовності закачування. Коригування на основі характеристик тріщин (наприклад, орієнтації, зв'язності, покращення природних каналів фільтрації) дозволяє операторам точно налаштувати робочі параметри для максимальної стимуляції та мінімального пошкодження пласта.
Прогнозне моделювання та інтеграція даних
Сучасне проектування кислотного гідророзриву пласта тепер інтегрує прогнозні моделі, які корелюють експлуатаційні параметри, властивості рідини для кислотного гідророзриву та провідність після гідророзриву. Розширені моделі враховують:
- Механізм та швидкість реакції кислотно-породної суміші, що фіксує, як розвиваються морфологія кислоти та травлення в польових умовах.
- Фактори, специфічні для водосховищатакі як пористість і проникність, мінералогічна неоднорідність та вже існуючі мережі тріщин.
Ці моделі використовують емпіричні дані, лабораторні результати та машинне навчання для прогнозування того, як зміни в'язкості, швидкості закачування, концентрації кислоти та теплових профілів впливають на методи створення тріщин під час гідравлічного розриву пласта та довгострокової оптимізації площі дренування пласта.
Ключові рекомендації щодо узгодження польових обмежень та операційного планування включають:
- Вибір в'язкості та кислотного складу на основі очікуваної кінетики реакції кислота-порода, очікуваного температурного профілю та цілей завершення (наприклад, максимізація проникності породи з низькою пористістю або вирішення проблем з поганими природними каналами фільтрації).
- Використання підходів на основі даних для динамічного коригування графіків закачування кислоти, швидкості закачування та дозування деактиватора, оптимізуючи як розмір тріщини, так і віддачу пласта після обробки.
Приклади нещодавнього розгортання польових робіт показують, що ці методи прогнозування збільшують провідність після розриву пласта та покращують прогнози видобутку нафти, що дозволяє застосовувати ефективніші та надійніші стратегії кислотного розриву пласта в складних сланцевих та карбонатних колекторах.
Розширення площі дефанзії нафти та підтримка провідності тріщин
Видалення блокування пласта та покращення зв'язності
Кислотне травлення є основним механізмом застосування рідини для кислотного розриву пласта для подолання проблеми блокування пласта, такої як накопичення конденсату та мінеральне відкладення, у сланцевих колекторах. Коли кислота, зазвичай соляна кислота (HCl), закачується, вона реагує з реакційноздатними мінералами, такими як кальцит та доломіт. Цей механізм реакції кислота-порода розчиняє мінеральні відкладення, розширює порові простори та з'єднує раніше ізольовані пори, безпосередньо покращуючи пористість та проникність у нафтових колекторах. Швидкість реакції кислота-порода, а також конкретний склад рідини для кислотного розриву пласта, що використовується, варіюється залежно від мінералогічного складу сланцю та складу блокування.
У багатих на карбонати сланцях вищі концентрації HCl призводять до більш вираженого травлення та видалення закупорок завдяки швидшій та ефективнішій кислотно-породній реакції. Адаптація кислотного складу до конкретного вмісту карбонатів та силікатів у пласті оптимізує процес видалення, ефективно відновлюючи природні канали фільтрації та усуваючи неефективні природні канали фільтрації. Шорсткість поверхні існуючих граней тріщин збільшується в результаті розчинення кислоти, що безпосередньо корелює з покращеною провідністю тріщин та більш міцними каналами потоку для вуглеводнів. Цей механізм був підтверджений експериментальними даними, які демонструють значне покращення видобутку газу та індексу прийомистості після спеціально розробленої кислотної обробки у формаціях з низькою проникністю.
Стала провідність тріщин має вирішальне значення для довгострокової продуктивності сланцевих нафтових свердловин. З часом штучні тріщини можуть втрачати провідність через дроблення пропанту, діагенез, заглиблення або міграцію дрібних частинок. Ці процеси зменшують відкриті шляхи, створені тиском розриву під час гідравлічного розриву пласта, що серйозно впливає на видобуток вуглеводнів. Математичне моделювання та лабораторні дослідження показують, що без належного управління деградація пропанту може знизити видобуток до 80% протягом 10 років. Такі фактори, як тиск закриття, розмір пропанту та властивості початкової поверхні тріщини, відіграють ключову роль. Вибір відповідного пропанту та активне управління тиском у свердловині є важливими для підтримки розширених шляхів, створених кислотним травленням, для сталого потоку нафти та газу.
Розширення та підтримка мережі переломів
Стратегічне розширення площі дренажу нафтових пластів залежить від ефективного проектування та впровадження контрольованих кислотних систем. Це інженерні системи кислотних рідин для гідророзриву пласта, що містять добавки, такі як сповільнювачі, гелеутворювачі та поверхнево-активні речовини, для регулювання розміщення кислоти, контролю швидкості реакції кислота-порода та мінімізації витоку рідини під час обробки. Результатом є більш цілеспрямований процес травлення, який максимізує методи створення тріщин під час гідравлічного розриву пласта та підтримує поширення як первинних, так і вторинних (кривоподібних) тріщин.
Контрольовані кислотні системи, особливо гелеподібні та in situ гелеві кислоти, допомагають керувати розміщенням та тривалістю перебування кислоти в тріщинах. Ці системи уповільнюють взаємодію кислоти з породою, збільшуючи відстань проникнення та дозволяючи більш ретельне кислотне травлення для посилення тріщин. Такий підхід збільшує об'єм стимульованої породи, розширює площу дренажу нафтового пласта та вирішує проблеми, пов'язані з поганими природними каналами фільтрації як у карбонатних, так і в сланцевих умовах. Польові випадки демонструють, що ці методи створюють ширші, більш пов'язані мережі тріщин, що сприяє більшому видобутку вуглеводнів.
Підтримка покращення проникності під дією динамічного напруження пласта є ще одним ключовим фактором. Поширення тріщин у породах, що зазнають високого напруження закриття, часто призводить до зменшення ширини тріщин або передчасного закриття, що погіршує провідність. Для протидії цьому використовується кілька стратегій:
- Технологія перфорації, пов'язаної з напруженнями:Цей метод дозволяє контролювати ініціювання та поширення тріщин, оптимізуючи компроміс між енергією стимуляції та розширенням мережі тріщин. Наприклад, у западині Цзіян ця технологія зменшила необхідну енергію на 37%, одночасно покращуючи як зв'язок, так і екологічні наслідки.
- Попередня обробка кислотністю:Використання поліводневих кислотних систем або інших рідин для передрозриву пласта перед кислотою може знизити тиск руйнування тріщини та зменшити початкову блокаду пласта, що створює умови для більш ефективного та довговічного утворення тріщин.
- Геомеханічне моделювання:Інтеграціявимірювання напруги в режимі реального часуа моніторинг пласта дозволяє прогнозувати та коригувати параметри кислотної обробки, допомагаючи підтримувати провідність тріщини, незважаючи на зміну напружених умов на місці.
Ці методи — у поєднанні з оптимізованими добавками до рідини для гідравлічного розриву пласта та формулою кислотної рідини для розриву пласта — забезпечують збереження збільшеної проникності. Вони допомагають нафтовим операторам розширювати та підтримувати мережі тріщин, покращуючи проникність порід з низькою пористістю та підтримуючи довгостроковий видобуток ресурсів.
Підсумовуючи, завдяки поєднанню інноваційних методів кислотного травлення, передових систем контрольованого кислотного розриву та геомеханічно обґрунтованих стратегій гідророзриву пласта, сучасні методи стимуляції пластів тепер зосереджені як на максимізації площ безпосереднього дренажу вуглеводнів, так і на збереженні провідності тріщин, необхідної для постійного виробництва.
Висновок
Ефективне вимірювання та оптимізація в'язкості рідини для кислотного розриву пласта є ключовими для максимізації створення тріщин, ефективності кислотного травлення та довгострокового дренування нафтових пластів у сланцевих формаціях. Найкращі практики базуються на тонкому розумінні динаміки рідини в умовах пласта, а також на інтеграції лабораторних та польових даних для забезпечення експлуатаційної актуальності.
Найчастіші запитання
Q1: Яке значення має в'язкість рідини для кислотного розриву пласта в резервуарах сланцевої нафти?
В'язкість рідини для кислотного гідророзриву є критично важливою для контролю утворення та поширення тріщин у пластах сланцевої нафти. Рідини з високою в'язкістю, такі як зшиті або гелеподібні кислоти, утворюють ширші та розгалуженіші тріщини. Це забезпечує краще розміщення кислоти та подовжує контакт між кислотою та породою, оптимізуючи механізм реакції кислота-порода та забезпечуючи глибоке та рівномірне травлення. Оптимальна в'язкість рідини максимізує ширину та складність тріщин, безпосередньо впливаючи на ефективність кислотного травлення для посилення тріщин та загальну оптимізацію площі дренажу пласта нафти. Наприклад, було показано, що загущені рідини CO₂ покращують ширину тріщин та підтримують проникність після обробки, тоді як рідини з низькою в'язкістю дозволяють утворювати довші та вужчі тріщини з легшим поширенням, але можуть створювати ризик недостатнього травлення або направлення потоку кислоти. Вибір правильної в'язкості в рецептурі рідини для кислотного гідророзриву забезпечує ефективне руйнування блокування пласта, довгострокову провідність тріщин та суттєве розширення продуктивної площі дренажу.
Q2: Як тиск розриву під час гідравлічного розриву пласта впливає на утворення тріщин?
Тиск прориву – це мінімальна сила, необхідна для ініціювання тріщин у породі під час гідравлічного розриву пласта. У колекторах сланцевої нафти з низькою проникністю точне управління тиском прориву є фундаментальним. Якщо прикладений тиск занадто низький, тріщини можуть не розкритися, обмежуючи надходження рідини. Якщо тиск занадто високий, тріщина може стати неконтрольованою, що створює ризик небажаного поширення тріщин. Належний контроль сприяє розвитку тріщин вздовж природних площин і навіть криволінійних траєкторій, покращуючи стимуляцію пласта. Вищий тиск прориву, при належному управлінні, створює складніші мережі тріщин і покращує зв'язність, необхідну для того, щоб кислота досягла ширшої області та протравила її. Такі методи, як надріз у свердловині, використовуються для зниження тиску прориву та кращого контролю початку тріщин, впливаючи як на геометрію тріщин, так і на ефективність їх поширення. Такий обґрунтований контроль тиску прориву під час гідравлічного розриву пласта є центральним для передових методів створення тріщин у нетрадиційних колекторах.
Q3: Чому кислотне травлення та збільшення корисні для колекторів з низькою проникністю та низькою пористістю?
Колектори з низькою проникністю та низькою пористістю мають обмежені природні канали фільтрації, що обмежує рухливість та видобуток нафти. Кислотне травлення в гідравлічному розриві пласта використовує реактивні рідини для розчинення частин гірської породи вздовж граней тріщин, тим самим розширюючи ці шляхи потоку. Це зменшує закупорку пласта та забезпечує нові канали для більш вільного руху рідин. Сучасні методи стимуляції пластів, включаючи композитні та передкислотні системи, досягли покращеної, тривалої провідності та покращеного вилучення нафти. Ці методи є особливо цінними для покращення низькопроникних колекторів та підвищення проникності порід з низькою пористістю, як показано як у польових, так і в лабораторних дослідженнях. Результатом є суттєве збільшення продуктивності свердловин, при цьому кислотно-травлені та збільшені тріщини функціонують як покращені канали для потоку вуглеводнів.
Q4: Яку роль відіграють пористість і проникність гірських порід в успіху кислотного гідророзриву пласта?
Пористість і проникність безпосередньо визначають рух рідини та доступність кислоти в нафтових пластах. Породи з низькою пористістю та низькою проникністю перешкоджають поширенню та ефективності кислотних рідин для гідророзриву пласта, обмежуючи успіх операцій стимуляції. Для вирішення цієї проблеми рецептура кислотних рідин для гідророзриву пласта спеціально розроблена, щоб включати добавки, що контролюють реакцію, та модифікатори в'язкості. Збільшення пористості шляхом реакції кислота-порода збільшує доступний порожнистий простір для зберігання вуглеводнів, а підвищення проникності забезпечує легший протік через мережі тріщин. Після кислотної обробки численні дослідження показали значне збільшення як пористості, так і проникності, особливо там, де природні канали фільтрації раніше були поганими. Покращення цих параметрів дозволяє оптимізувати поширення тріщин, забезпечити стабільні темпи видобутку та розширити площу контакту з пластом.
Q5: Як кислотно-породна реакція впливає на ефективність розширення площі дренажу?
Механізм реакції кислота-порода визначає, як розчиняється порода, а також як протравлюються та розширюються тріщини під час кислотного розриву пласта. Ефективний контроль швидкості реакції кислота-порода є життєво важливим: занадто швидко, і кислота витрачається поблизу стовбура свердловини, обмежуючи проникнення; занадто повільно, і травлення може бути недостатнім. Керуючи реакцією за допомогою в'язкості рідини, концентрації кислоти та добавок, досягається цілеспрямоване травлення вздовж граней тріщин, що забезпечує ширшу та глибшу зв'язність тріщин. Передове моделювання та лабораторні дослідження підтверджують, що оптимізація реакції кислота-порода призводить до каналоподібних, високопровідних тріщин, які різко розширюють зону дренування нафти. Наприклад, було задокументовано, що каналоподібні тріщини, протравлені кислотою, мають до п'яти разів вищу провідність, ніж не протравлені тріщини в карбонатних формаціях. Ретельне регулювання складу рідини для кислотного розриву пласта та параметрів закачування, таким чином, безпосередньо визначає масштаб та ефективність покращення зони дренування.
Час публікації: 10 листопада 2025 р.
