Движение проппанта в обсадной колонне ГРП, включая неконтролируемые перфорации и ограниченный вход.

Перфорация — это крошечные отверстия в обсадной колонне скважины, из которой добывается нефть или газ. Перфорации позволяют нефти или газу поступать в скважину и вытекать на поверхность.

Но большинство скважин, прежде чем они будут запущены в эксплуатацию, подвергаются гидроразрыву пласта в ходе операции, при которой вода или шламовая вода закачивается в скважину и выходит через перфорационные отверстия для создания трещин в пласте, содержащем нефть или газ. Чтобы укрепить открытые трещины, вместе с водой закачивается мелкий песок, называемый проппантом.

Недавние исследования попытались ответить на вопрос, какой проппант лучше всего использовать, в какой концентрации и какие виды перфорации лучше всего использовать.

Наши последний отчет обсудили новые тесты перфорации на протяжении 200 футов надводных обсадных труб. Основное внимание уделялось горизонтальным скважинам, используемым для добычи сланцевой нефти или сланцевого газа. Эти тесты показали, что проппант выходит из перфорации неравномерно. Расклинивающий наполнитель большего размера (40-70 меш) имел тенденцию обходить более ранние перфорационные отверстия и накапливаться в большем количестве при выходе из более поздних перфорационных отверстий.

Обсуждение продолжилось обсуждением того, насколько важно это неравномерное распределение проппанта по сравнению с другими причинами неравномерности и изменчивости добычи сланцевой нефти или газа от скважины к скважине.

Ориентированные перфорации.

Тот же протокол тестирования можно использовать для изучения ориентированной перфорации. Традиционная перфорация – это когда перфорация (перфорация) выполняется по спирали с большим количеством отверстий по всему периметру обсадной колонны. Идея заключалась в том, что это гарантировало, что в формации будет создано несколько приличных трещин.

Но это Было показано такая ориентированная перфорация, например, перфорация по прямой линии вдоль верхней или боковой части обсадной колонны, упростит инициирование трещины и позволит избежать пересечения двух или более трещин, желающих начаться из смещенных перфорационных отверстий, расположенных близко друг к другу.

Один эксперт утверждает, что трещина, начатая таким образом, оборачивается вокруг обсадной колонны до тех пор, пока не найдет место слабого напряжения, которое может начаться в пласте.

Одним из полезных результатов является то, что ориентированная перфорация может снизить давление закачки гидроразрыва.

Сбежавшие перфорации.

Еще одним преимуществом является предотвращение неуправляемых перфораций, которые стали чрезмерно увеличены и захватывают больше жидкости и расклинивающего наполнителя, чем должны, лишая другие перфорации вдоль скважины необходимой воды и песка.

Как они вызываются? Двумя способами. Во-первых, перфорация по спирали означает размеры отверстий немного отличаются (на несколько сотых дюйма). Например, перфоратор на дне горизонтальной скважины прострелит отверстие большего размера на дне и отверстие меньшего размера в верхней части обсадной колонны.

Более крупное отверстие на дне заберет больше протекающей воды гидроразрыва (она очень чувствительна к размеру отверстия), и эта вода и расклинивающий наполнитель будут разрушать забой быстрее, чем отверстие в верхней части обсадной колонны.

Во-вторых, гравитация воздействует на более крупный проппант, даже несмотря на то, что зерна крошечные (менее 1 мм для проппанта 40-70 меш), и большая их часть имеет тенденцию оседать вниз и ухудшать эффект разгона для перфорации вблизи дна обсадной колонны.

В результате все больше и больше потока поступает в нижнюю часть перфорации, и это становится порочным кругом, который приводит к неуправляемой перфорации.

Это привело к тому, что некоторые операторы перфорировали только верхнюю часть или, по крайней мере, верхнюю половину обсадной трубы.

КонокоФиллипс сообщила что более крупные вариации размера отверстий в стадиях, перфорированных под разными углами, в пять раз чаще имели «неуправляемые перфорации, которые разрушались настолько сильно, что брали на себя львиную долю стимуляции».

По словам Дэйва Крамера из ConocoPhillipsCOP
, «Через год мало кто не будет заниматься ориентированной перфорацией; преимущества этого очевидны».

Ограниченный вход для контроля индуцированных переломов.

Ограниченный вход означает меньшее количество операций на каждом этапе ГРП. Вместо 8 или 13 кластеров производительности как я уже говорил ранее, их может быть только 5 или 10. Или вместо 6 или 3 перфораций на кластер может быть только 1.

При традиционной спиральной конструкции перфорации, когда вода из гидроразрыва встречается с первыми встречающимися перфорациями и входит в них, за пределами этих перфораций может быть вызвана неуправляемая трещина, которая всасывает в эти перфорации избыток воды и песка. Это было названо уклон в сторону пятки и подразумевает, что перфомансы дальше по скважине могут быть недоэкспонированы при гидроразрыве пласта.

При ограниченном входе и меньшем количестве открытых перфораторов давление закачки ГРП возрастает, но это гарантирует, что все перфомансы будут принимать жидкость и проппант. В пласте может быть меньше трещин, и меньше взаимодействий между соседними трещинами, поэтому они более эффективны.

Логический вывод состоит в том, что ориентированный гидроразрыв также улучшит характеристики конструкций с ограниченным входом.

Изучение направленных характеристик и ограниченного входа, а также способов их оптимизации в скважинах, добывающих сланцевую нефть или газ, является идеальным приложением для исследования обсадной колонны сообщалось ранее.

Воздействие микропроппанта на перфорацию.

Очень мелкозернистый проппант, который примерно в десять раз меньше, чем песок с размером ячеек 100 меш, может предотвратить неуправляемую перфорацию, по данным The American Oil and Gas Reporter в июне 2022 года. При сравнении этапов гидроразрыва, завершенных с Deeprop или без него, эффективность перфорации увеличилась с 39% до 54%. испытание скважины на нефтяном месторождении Игл-Форд. Материнская компания Zeosphere Ceramics заявила, что производительность скважин возрастет.

Билл Стробел сообщает о другом испытании четырех скважин в бассейне Делавэр, где скважина Deeprop в Wolfcamp A превзошла скважину без микропроппанта на 12.3% больше добычи. Другая пара скважин, нацеленная на Вольфкамп Б, дала прирост добычи на 15.3%. Общий подъем составил 160,000 XNUMX баррелей нефтяного эквивалента после примерно полутора лет добычи.

Выводы.

Пагубный эффект неконтролируемой перфорации и преимущества перфорации с ограниченным входом являются очевидными кандидатами на изучение. протокол испытания обсадной колонны обсуждалось ранее.

Неконтролируемая производительность и ограниченный вход, по-видимому, оказывают более существенное влияние на добычу сланцевой нефти или газа, чем неравномерность выхода проппанта из ряда отверстий из-за импульса более крупного проппанта (40-70 меш).

Дальнейшие испытания, о которых не сообщалось, изучали 15 групп перфораций на одной стадии с различными конструкциями заряда и ориентацией перфораций. Этот расширенный проект поддерживается растущим числом операторов.

В целом, результаты протокола поверхностных испытаний и инженерная модель, построенная на основе испытаний, должны стать преимуществом для операторов в полевых условиях, пытающихся оптимизировать свои конструкции перфорационных отверстий.