Gibanje propanta v ohišju frakcijskega loma je bilo ugotovljeno, a kako pomembno je zares za vrtine iz skrilavca?

Propant je sestavljen iz delcev velikosti peska, vbrizganih s tekočino za frakcijo med operacijo frackinga. V vrtinah za nafto in plin iz skrilavca je tekočina za frakcijo običajno voda z dodanim sredstvom za zmanjšanje trenja (kot je milo), da se zniža tlak črpanja frakcij. Namen propanta je preprečiti zapiranje povzročenih zlomov v rezervoarju, ko se fracking ustavi in ​​povišan tlak izgine.

V vrtinah za olje iz skrilavca in plina iz skrilavca je uporabljen propant mešanica peska 100-mesh in peska 40-70 mesh, pri čemer sta oba zrna manjša od milimetra. Takšne majhne velikosti delcev peska so potrebne za prenos peska skozi ozke prelome v lomni mreži, ki nastane z operacijo frackinga. Večji pesek bi zamašil omrežje in ga ne bi bilo mogoče vbrizgati – to je bilo ugotovljeno v prvih dneh revolucije iz skrilavca.

Običajno so vodoravne vrtine v skrilavcu dolge dve milji in se črpajo s 40 ločenimi operacijami ali stopnjami frackinga. Vsaka stopnja je dolga približno 250 čevljev, kovinsko ohišje pa vsebuje 10-20 grozdov perforacij z več perforacijami v vsaki skupini. V idealnem primeru je vodoravna vrtina s temi luknjami temeljito perforirana.

Pot pretoka propantnega zrna je nedosegljiva. Najprej mora zrno narediti pravokotno ovinek, da pride od pretakanja vzdolž ohišja v perforacijo. Nato se sooči s kompleksno geometrijo loma - morda glavni zlom, ki se razcepi v pomožne zlome, kot se deblo razširi v veje in nato vejice.

Ali bo propantno zrno lahko vstopilo v vse te prelome ali so nekatere od njih preozke? Peščeno zrno s 100 mesh se morda lahko stisne v ožji prelom, ko zrn 40-70 ne more.

Izboljšanje proizvodnje nafte in plina z uporabo propantov z velikostjo zrn manj kot 100-mesh je bilo dokumentirano, in predlaga, da je smiselno dobiti celo drobna zrnca propanta v manjše prelome, da ostanejo odprta za pretok molekul nafte ali plina. Eden takšnih propantov se imenuje DEEPROP.

Novi testi pretoka proppanta iz ohišja.

V zadnjem času nekateri novi testi je bilo opravljeno, da raziščejo pretok propanat skozi samo ohišje, kar pomeni kratko dolžino vodoravnega ohišja, ki je perforirano, da izpusti tekočino za razbijanje. Ne gre za podzemni preskus – cevovod leži na kadi na površini in kad zbira propant in tekočino, ki izstopa iz perforacij.

Veliko število operaterjev je podprlo ta projekt, v katerem so bili uporabljeni različni perforacijski grozdi z različnimi naboji perforacije, dizajni in usmeritvami. Raziskane so bile različne hitrosti črpanja, velikosti propantov in kakovost peska.

Strojna oprema za testiranje je bila čim bolj realistična. Ohišje je bilo standardno 5.5 palca, tako kot premeri perforacije. Hitrosti črpanja so bile do 90 bpm (sodčkov na minuto), kar še nikoli ni bilo uporabljeno pri testiranju premikov proppanta.

Preizkušena je bila ena sama stopnja lomljenja s perforiranjem različnih grozdov vzdolž približno 200 čevljev dolge cevi. Vsaka perfna skupina je imela svoj pokrov, ki je usmerjal ujeto tekočino in propant v svoj rezervoar, tako da jih je bilo mogoče izmeriti.

Rezultati so bili predstavljeni za dva različna sklopa grozdov: 8 grozdov v fazi s 6 perfs v vsaki skupini ali 13 grozdov v fazi s 3 perfs v vsaki skupini. Preizkuševalci so uporabili pesek 40-70 mesh ali pesek 100 mesh, ki ga je prenašala gladka vodna tekočina, črpana pri 90 bpm.

Ti dokumenti SPE poročajo, da je propant, ki uhaja skozi perfne gruče in v kadi, neenakomeren:

· Nekateri propantni izdelki, zlasti večje velikosti očes, kot so 40-70 mesh, plujejo mimo prvih perforacij grozda in ne vstopijo v formacijo šele dlje na tej stopnji. Ti večji delci imajo več zagona.

· Manjši propantni delci, kot je 100-mesh, bolj enakomerno vstopajo v perforacije grozda.

· Omejeni dizajni vstopa so bili razviti z uporabo samo ene perforacije na grozd na vrhu ohišja.

· Zlasti pri večjih propantih perforacije na dnu ohišja pritegnejo preveč propanta (učinek gravitacije) in se lahko povečajo zaradi erozije, tako da manj propanta pride do gruče perforacije dalje vzdolž stopnje razpoka.

Izstop propanta iz ohišja je neenakomeren.

Vsi testi so pokazali neenakomerno porazdelitev izstopa propanta. Tabela prikazuje razmerje med največjim propantom, ki izstopa iz grozda: najmanjšim propantom, ki izstopa iz grozda (tj. največji propant: najmanjši propant), kot tudi drugi največji propant: drugi najnižji propant. Ta razmerja so približek za neenakomernost – večje razmerje pomeni bolj neenakomerno porazdelitev in obratno.

Rezultati kažejo, da je propant 40-70 mesh (večja razmerja) manj enakomerno porazdeljen kot propant 100 mesh (nižja razmerja) – v obeh scenarijih grozda.

Razlaga, ki jo podajajo poročila, je, da se več propanta 40-70, ki je večja in težja peščena zrna, s svojim zagonom prenaša mimo prejšnjih perf grozdov, preden izstopi v poznejših perf grozdih, v primerjavi s propantom s 100 mesh. .

To ni tako idealno, ker je cilj, da se propant enakomerno porazdeli po vseh perforacijskih grozdih v eni fazi frackinga. Toda zdaj k velikemu vprašanju, kolikšna je razlika?

Izziv je optimizirati postopke, tako da so porazdelitve izstopa propanta bolj enotne. Iz poročil so bili rezultati testov vključeni v model računalniške dinamike tekočin (SPE 209178). Ta pristop je bil vgrajen v svetovalni program za lomljenje, imenovan StageCoach.

Medtem pa poročila navajajo, da je "neenakomerni tok propanta v ohišju lahko enako pomemben kot spremenljivost formacije in senčenje napetosti." Poglejmo si to globlje.

Drugi viri variabilnosti proizvodnje skrilavca.

Pravo vprašanje je, kako pomembna je neenakomerna porazdelitev propanta za proizvodnjo nafte in plina iz skrilavca?

Velika variabilnost naftnih in plinskih vrtin iz skrilavca je bilo dokumentirano. Na primer, vodoravne vrtine v skrilavcu Barnett tipične dolžine 4000–5000 čevljev kažejo, da spodnjih 10 % vrtin proizvede manj kot 600 Mcfd, medtem ko zgornjih 10 % vrtin ustvari več kot 3,900 Mcfd.

Znano je, da številni drugi dejavniki prispevajo k široki variabilnosti pretokov nafte ali plina iz skrilavca.

Če se vodoravna dolžina vrtine in orientacija vrtine normalizirata, da se odstrani njihova variabilnost, se lahko stopnje razpoka, velikost propanta in količine propanta štejejo za učinke prvega reda. Ti učinki prvega reda so bili prednostni in optimizirani v bolj zrelih igrah iz skrilavca.

Potem so tu še geološke lastnosti, kot so naravni zlomi v skrilavcu, napetost in situ in lomljivost kamnine iz skrilavca. Ti se štejejo za učinke drugega reda, ker jih je veliko težje količinsko opredeliti. Prizadevanja za zmanjšanje teh virov variabilnosti vključujejo zajemanje vodoravne vrtine, namestitev optičnega kabla ali zvočnih instrumentov ali mikroseizmičnih geofonov za merjenje širjenja loma in interakcijo z lokalno geologijo vzdolž vodoravne vrtine.

Glede na te vire variabilnosti se zdi, da sta porazdelitev izstopa iz cevi in ​​enakomernost propanta primerljiva z drugimi učinki drugega reda, kot so geologija in spremembe napetosti vzdolž horizontalne vrtine. Ni načina, da bi enakomernost izstopa iz ohišja upoštevala variabilnost proizvodnje med 600 Mcfd in 3,900 Mcfd, kot je opaženo v skrilavcu Barnett.

Če to rečemo drugače, je kritična stvar, da propant izstopi iz večine perfnih grozdov v ustvarjene prelome. To je bilo doseženo s črpanjem zelo majhnega propanta, 100-mesh ali 40-70 mesh (in pogosto oboje) in optimiziranjem koncentracije in količin propanta za določeno območje iz skrilavca.

To je 90 % cilja, ki je bil dosežen z izjemnim uspehom v revoluciji iz skrilavca v zadnjih 20 letih. Zato je iz novih površinskih testov težko razbrati, da bi lahko manjša variabilnost v izstopih propanta iz enega v drugega perforacijskega grozda imela prvi učinek na proizvodnjo nafte ali plina.

Morda pa bodo rezultati drugih testov, drugačnih testov v tem projektu razkrili pomembnejše učinke na proizvodnjo skrilavca.