Файл: В настоящее время грп широко применяется в ооо рнюганскнефтегаз как в низкопроницаемых, так и в высокопроницаемых пластахколлекторах.doc

Плотность. П – это показатель абсолютной плотности проппанта по отношению к воде. Плотность проппанта определяет перенос и расположение проппанта вдоль трещины. Проппанты высокой плотности труднее поддерживать во взвешенном состоянии в жидкости разрыва при их транспортировании вдоль трещины. Заполнение трещины проппантом высокой плотности может быть достигнуто двумя путями - использованием высоковязких жидкостей, которые транспортируют проппант по длине трещины с минимальным его осаждением, либо применением маловязких жидкостей при повышенном темпе их закачки. Рекомендуемая предельная плотность 2,65.

Объемная плотность. О.п. – это отношение массы материала к объему, который он занимает (фунт/фут³ или грамм/см³). Рекомендованная максимальная о.п. 105 фунт/фут³ (1700 кг/ м³).

Растворимость в кислоте(12% HCl – 3%HF). Показатель количества имеющихся примесей и относительной стойкости проппанта к кислоте. Измеряется массовой концентрацией в процентах. Рекомендуемый максимум для песка 2% , для проппанта со смоляным покрытием 7%.

Примеси мелкозернистых частиц. Этот показатель определяет количество примесей частиц глины, ила или другого мелкозернистого материала в проппанте. Содержание мелких частиц в проппанте может существенно понизить проницаемость трещины разрыва. Хорошо промытый и обработанный проппант не содержит большого количества мелкозернистых примесей. Единица измерения FTU. Рекомендуемый показатель 250 FTU (formation tubidity units).

Сопротивляемость раздавливанию. Обозначает относительную прочность проппанта путем измерения количества материала, которое раздавливается под воздействием определенной нагрузки. Выражается в процентном содержании образованных мелких частиц. Рекомендуемые АНИ максимальные пределы:

• 
  для 12/60 – 16% при давлении 3000 psi (204 атм);
  
• 
  для 20/40 – 14% при давлении 4000 psi (272 атм);
  
• 
  для 12/20 со смоляным покрытием – 25% при давлении 7500 psi (510 атм);
  
• 
  для 16/20 со смоляным покрытием – 25% при давлении 10000 psi (680 атм).
  

Сцепляемость

---

. Измеряется массовой концентрацией в процентах. Обозначает силу прикрепления отдельных зерен проппанта друг к другу.
Движение проппанта
Эффективность любого гидроразрыва в большой степени зависит от проводимости созданной расклиненной трещины. Проводимость в свою очередь зависит от размера и прочности проппанта и распределения проппанта в трещине. Необходимо отметить, что проппант не всегда движется с жидкостью гидроразрыва из-за фильтрация жидкости в породу, поэтому не происходит раскрытия трещины на 100% ее площади. Поверхности трещин не разделенные проппантом закроются обратно под действием существующего напряжения, то есть эти трещины сомкнутся. Таким образом, только расклиненные проппантом трещины будут доступны потоку жидкости и будут обеспечивать высокую эффективность ГРП.

При движении частиц проппанта при гидроразрыве существует несколько ступеней:

• 
  движение через устьевое оборудование;
  
• 
  движение вниз через колонну НКТ;
  
• 
  движение с изменением направления через перфорационные отверстия;
  
• 
  транспортировка в трещине и дополнительное оседание, которое может произойти во время закрытия трещины.
  

Для того, чтобы определить процесс движения проппанта по трещине необходимо иметь представление о форме трещины.

Трещина может иметь две основные формы:

• 
  горизонтальная трещина. Это разрыв, распространяющийся по всем направлениям от ствола скважины в плоскости, перпендикулярной стволу скважины;
  
• 
  вертикальная трещина. Это разрыв, распространяющийся в двух направлениях от ствола скважины. Вертикальные трещины могут быть представлены в виде эллипса.
  

Для упрощения расчетов форму трещины принимают в виде прямоугольника и допускают, что жидкость имеет проход по всей высоте трещины и что проппант входит в трещину всегда одинаково по ширине трещины. Движение частиц проппанта зависит от следующих параметров:

• 
  размер проппанта;
  
• 
  плотность проппанта;
  
• 
  скорость жидкости;
  
• 
  вязкость жидкости;
  
• 
  утечки жидкости;
  
• 
  плотность жидкости;
  
• 
  форма проппанта;
  
• 
  концентрация проппанта.
  

Горизонтальная скорость частиц и скорость оседания (вертикальная скорость) будут определять распределение частиц в трещине. Частица проппанта входит в трещину вместе с движущимся вперед потоком жидкости и продолжала бы свое горизонтальное движение с постоянной скоростью если бы не контактировала со стенками породы. Одновременно частица будет двигаться вертикально вниз под действием силы тяжести. Когда сила захватывания будет уравновешена силами гравитации, произойдет оседание частицы. Скорость оседания частиц проппанта в

---

ньютоновской жидкости зависит от диаметра частицы, вязкости жидкости, разницы между плотностью частицы и жидкости.

Горизонтальная скорость жидкости зависит от ширины трещины и расхода жидкости при закачивании. По мере продолжения операции по разрыву закачивается больше жидкости и трещина растет в длину и ширину. Если поддерживается постоянный темп закачки, скорость в любом месте по длине трещины со временем медленно понижается, т.к. увеличивается ширина трещины. В процессе закачки происходят потери флюида, что приводит к увеличению концентрации проппанта, уменьшению скорости движения жидкости влияет на «скрытое оседание» проппанта.

Расстояние вдоль трещины, которое проходит частица проппанта прежде чем достигнуть основания трещины зависит от значения скорости жидкости, скорости оседания и высоты трещины. Скорость жидкости зависит от расхода при закачивании, ширины и высоты трещины в данный момент. Вертикальная скорость оседания будет зависеть от вязкости жидкости, диаметра и формы частицы и различия в плотности частицы и жидкости.
Пласт проппанта
В процессе закачки жидкости гидроразрыва происходит процесс оседания частиц проппанта на поверхности породы. Нижние частицы достигают основания трещины быстрее, чем верхние. С течением времени все больше новых частиц оседает сверху тех, которые были введены раньше. На основании трещины начинает формироваться пласт проппанта по мере того, как все большее количество частиц достигает уже осевшего на основание трещины проппанта. После того как частицы достигают основания трещины, они не продвигаются дальше в трещину, а образуют устойчивый пласт проппанта.

При проведении большинства гидроразрывов применяется жидкость с достаточно высокой вязкостью, которые уменьшают скорость оседания проппанта. Таким образом, только небольшая часть проппанта образует осевший пласт, а большая часть трещины будет содержать проппант во взвешенном состоянии. Если закачка проводится достаточно долго, частицы в рабочей кромке взвешенного проппанта могут достичь основания трещины до завершения работы. Наибольшее расстояние по длине трещины, которое может пройти проппант при данных условиях (зависит от специфики работы) называют «интервал перемещения». После того, как пройден интервал перемещения, рост пласта проппанта происходит только в вертикальном направлении, потому что частицы, входящие в трещину оседают сверху пласта проппанта. На протяжении всего времени закачки происходит одновременное изменение многих факторов, влияющих на темпы роста проппантового пласта.

---

Факторы, влияющие на рост пласта проппанта:

• 
  увеличение ширины трещины, что приводит к уменьшению скорости жидкости и сокращению расстояния, которое частицы проходят горизонтально;
  
• 
  температура жидкости-носителя проппанта может увеличиваться, что приводит к снижению вязкости;
  
• 
  происходит охлаждение стенок трещины, последние порции проппанта меньше подвержены воздействию высоких температур и вязкость жидкости оказывается выше, чем на начальных стадиях;
  
• 
  флюидные потери увеличивают концентрацию проппанта, что приводитк большему взаимному влиянию частиц и снижению скорости оседания, точно так же, как увеличивающаяся вязкость жидкости снижает темпы оседания частиц. Это явление называют «задержанное оседание».
  

Суммарный эффект всех этих факторов выражается в увеличении скорости жидкости вместе с ростом проппантового пласта. Тем не менее, по мере увеличения скорости жидкости частицы проходят тот же самый «интервал перемещения», т.к. сокращается расстояние до поверхности проппантового пласта.

По мере того, как увеличивается высота слоя проппанта, уменьшается площадь поперечного сечения трещины, через которую проходит жидкость, что приводит к увеличению скорости жидкости. Наступит момент, когда частица будет двигаться вместе с жидкостью не оседая. Соответствующий проппантовый пласт в это время называют «высота равновесия».

При производстве ГРП для того, чтобы регулировать процессы оседания применяют методы закачки проппанта различных фракций. Примером такой технологии может служить закачка основного объема песка или среднепрочного проппанта типа 20/40 с последующей закачкой средне- или высокопрочного проппанта типа 16/20 или 12/20 в количестве 10...40 % общего объема. При этом достигаются следующие цели:

• 
  крепление трещины высокопрочным проппантом в окрестности скважины, где напряжение сжатия наиболее высокое;
  <
  1   2   3   4   5

---

Требования, предъявляемые к жидкости гидроразрыва

Установив схему гидроразрыва, выбирают жидкость разрыва и жидкость для транспортирования расклинивающего материала.

Основные требования к жидкостям разрыва и жидкостям-песконосителям:

• 
  хорошие очищающие свойства для обеспечения максимальной проводимости трещины;
  
• 
  слабая фильтруемость через поверхности образования трещин;
  
• 
  высокая вязкость, которая обеспечит способность удерживать частицы проппанта во взвешенном состоянии;
  
• 
  низкое давление трения, что способствует высокой скорости закачки;
  
• 
  доступность и невысокая стоимость;
  
• 
  высокая плотность для снижения давления ГРП;
  
• 
  способность к утилизации.
  

При закачке в трещину жидкости-песконосителя часть ее фильтруется в скелет породы. При этом из жидкости выделяется загуститель и добавки для снижения показателя фильтрации. Эти отделяющиеся компоненты осаждаются на поверхности трещины, концентрируются в процессе фильтрации и образуют малопроницаемый покровный слой, называемый фильтрационной коркой. Фильтрационная корка может минимизировать водоотдачу и способствовать распространению трещины вглубь пласта. Когда трещина смыкается, часть фильтрационной корки вдавливается в поры пласта, а остальная часть закупоривает каналы течения в расклинивающем агенте вблизи поверхности трещины. Все это приводит к снижению пропускной способности трещины.

Выбор жидкости гидроразрыва – это первоочередная задача. При этом необходимо учесть еще и тип расклинивающего агента и его концентрацию. Технология ГРП предусматривает приготовление жидкости разрыва путем смешивания специальных химических добавок (загустителя, реагента, для снижения показателя фильтрации и т.д.).

Существуют следующие типы жидкостей ГРП:

• 
  На водной основе (линейные гели, сшитые гели);
  
• 
  На нефтяной основе;
  
• 
  Многофазные или пенистые жидкости (пены, СО_{2 ,} бинарные пены);
  
• 
  Поверхностно-активные вещества;
  
• 
  На спиртовой основе и др.
  

Наибольшее применение получили жидкости гидроразрыва на водной основе. Преимущества жидкостей на водной основе:

• 
  Небольшая по сравнению с другими жидкостями стоимость;
  
• 
  Создание большего гидростатического эффекта;
  
• 
  Не взрывоопасны;
  
• 
  Легкодоступны;
  
• 
  Легче контролируются и загущаются.
  

---