Pergerakan Proppant Dalam Selongsong Frac Telah Dipaku, Tetapi Seberapa Penting Ia Sebenarnya Untuk Telaga Syal?

Proppant terdiri daripada zarah bersaiz pasir yang disuntik dengan cecair frac semasa operasi fracking. Dalam telaga minyak dan gas syal, cecair frac biasanya adalah air dengan beberapa pengurangan geseran (seperti sabun) ditambah untuk menurunkan tekanan mengepam frac. Tujuan proppant adalah untuk menghentikan patah teraruh dalam takungan daripada tertutup selepas fracking berhenti dan tekanan tinggi hilang.

Dalam telaga minyak syal dan gas syal, proppant yang digunakan ialah campuran pasir 100-mesh dan pasir 40-70 mesh, dan butiran ini kedua-duanya lebih kecil daripada satu milimeter. Saiz zarah pasir yang kecil adalah perlu untuk pasir dibawa melalui patah sempit dalam rangkaian patah yang dicipta oleh operasi fracking. Pasir yang lebih besar akan memasangkan rangkaian dan tidak boleh disuntik - yang ditemui pada hari-hari awal revolusi syal.

Biasanya, telaga mendatar dalam syal adalah dua batu panjang dan dipam dengan 40 operasi atau peringkat fracking berasingan. Setiap peringkat adalah kira-kira 250 kaki panjang dan selongsong logam mengandungi 10-20 kelompok tebukan, dengan beberapa tebukan dalam setiap kelompok. Sebaik-baiknya, telaga mendatar dilubangi dengan teliti dengan lubang-lubang ini.

Laluan aliran butiran proppant sukar difahami. Mula-mula bijirin perlu membuat lenturan sudut tegak untuk mendapatkan daripada mengalir di sepanjang selongsong menjadi tebuk. Kemudian ia berhadapan dengan geometri patah yang kompleks — mungkin patah utama yang bercabang menjadi patah subsidiari, seperti batang pokok merebak ke dahan kemudian ranting.

Adakah butiran proppant dapat memasuki semua patah ini atau adakah sebahagian daripadanya terlalu sempit? Butiran pasir 100-mesh mungkin boleh memerah ke dalam patah yang lebih sempit apabila 40-70 butir tidak boleh.

Penambahbaikan dalam pengeluaran minyak dan gas dengan menggunakan proppants dengan saiz butiran lebih kecil daripada 100-mesh telah didokumenkan, dan mencadangkan adalah berbaloi untuk memasukkan butiran proppant walaupun kecil kepada patah yang lebih kecil untuk memastikan ia terbuka kepada aliran molekul minyak atau gas. Satu proppant sedemikian dipanggil DEEPROP.

Ujian baharu aliran proppan daripada selongsong.

Baru-baru ini beberapa ujian baru telah dilakukan yang menyiasat aliran proppant melalui selongsong itu sendiri, bermakna panjang pendek selongsong mendatar yang telah ditebuk untuk membiarkan cecair patah keluar. Ini bukan ujian bawah tanah — paip terletak di atas tab di permukaan dan tab itu mengumpul proppant dan cecair yang keluar dari tebuk.

Sebilangan besar pengendali telah menyokong projek ini di mana pelbagai kluster perf dengan caj perforasi yang berbeza, reka bentuk dan orientasi telah digunakan. Kadar pengepaman yang berbeza, saiz proppant, dan kualiti pasir telah dikaji.

Perkakasan ujian adalah serealistik mungkin. Selongsong adalah standard 5.5 inci seperti juga diameter tebuk. Kadar pam adalah setinggi 90 bpm (tong seminit), yang tidak pernah digunakan dalam ujian pergerakan proppant sebelum ini.

Satu peringkat keretakan telah diuji, dengan menebuk gugusan yang berbeza di sepanjang paip kira-kira 200 kaki panjang. Setiap kluster perf mempunyai kain kafan sendiri yang mengarahkan cecair yang ditangkap dan proppant ke dalam tangkinya sendiri, supaya ia boleh diukur.

Keputusan telah dibentangkan untuk dua set kluster yang berbeza: 8 kluster dalam satu peringkat dengan 6 kluster dalam setiap kluster, atau 13 kluster dalam satu peringkat dengan 3 kluster dalam setiap kluster. Penguji menggunakan sama ada pasir 40-70 mesh atau pasir 100 mesh yang dibawa oleh cecair air licin yang dipam pada 90 bpm.

Kertas kerja SPE ini melaporkan bahawa proppant melarikan diri melalui kelompok perf dan ke dalam tab adalah tidak sekata:

· Beberapa artikel penyangga, terutamanya saiz jejaring yang lebih besar seperti 40-70 jejaring, belayar melepasi tebukan kelompok pertama dan tidak memasuki formasi sehingga lebih jauh di sepanjang peringkat itu. Zarah yang lebih besar ini mempunyai lebih banyak momentum.

· Zarah proppant yang lebih kecil, seperti 100-mesh, memasuki perforasi kelompok dengan lebih seragam.

· Reka bentuk kemasukan terhad telah dibangunkan menggunakan hanya satu tebukan setiap kelompok di bahagian atas selongsong.

· Terutamanya untuk proppant yang lebih besar, tebukan di bahagian bawah selongsong menarik terlalu banyak proppant (kesan graviti), dan mungkin diperbesarkan oleh hakisan, supaya kurang proppant mendapat tebukan kelompok lebih jauh di sepanjang peringkat frac.

Keluar sandaran dari selongsong adalah tidak sekata.

Semua ujian mendedahkan pengagihan keluar proppant yang tidak rata. Jadual menunjukkan nisbah proppant terbesar keluar dari gugusan: proppant terkecil keluar dari cluster (iaitu proppant maksimum: proppant minimum), serta proppant kedua terbesar: proppant kedua terendah. Nisbah ini adalah proksi untuk ketidaksamaan — nisbah yang lebih besar bermakna pengagihan lebih tidak sekata, dan sebaliknya.

Keputusan menunjukkan bahawa 40-70 mesh proppant (nisbah yang lebih besar) adalah kurang sekata berbanding 100-mesh proppant (nisbah lebih rendah) – dalam kedua-dua senario kelompok.

Tafsiran yang diberikan oleh laporan adalah bahawa lebih daripada 40-70 proppant, sebagai butiran pasir yang lebih besar dan lebih berat, cenderung dibawa oleh momentum mereka melepasi kelompok perf yang lebih awal sebelum keluar dalam kelompok perf kemudian, berbanding dengan proppant 100 mesh. .

Ini tidak begitu ideal kerana matlamatnya adalah untuk mendapatkan proppant diagihkan secara sama rata merentas semua kelompok perforasi dalam satu peringkat fracking. Tetapi sekarang kepada persoalan besar tentang berapa banyak perbezaan ini?

Cabarannya adalah untuk mengoptimumkan prosedur supaya pengagihan keluar proppant lebih seragam. Daripada laporan, keputusan ujian telah dimasukkan ke dalam model dinamik bendalir pengiraan (SPE 209178). Pendekatan ini telah dibina dalam program nasihat fraktur, yang dipanggil StageCoach.

Sementara itu, laporan menyatakan bahawa "aliran proppan yang tidak seragam dalam selongsong boleh sama pentingnya dengan kebolehubahan pembentukan dan pembayang tegasan." Mari kita lihat lebih mendalam mengenai perkara ini.

Sumber lain bagi kebolehubahan pengeluaran syal.

Persoalan sebenar ialah betapa pentingnya pengagihan proppan yang tidak sekata kepada pengeluaran minyak syal dan gas?

Kebolehubahan besar telaga minyak dan gas syal telah didokumenkan. Contohnya, telaga mendatar dalam syal Barnett dengan panjang biasa 4000-5000 kaki menunjukkan bahagian bawah telaga 10% kurang daripada 600 Mcfd manakala 10% telaga teratas menghasilkan lebih daripada 3,900 Mcfd.

Beberapa faktor lain diketahui menyumbang kepada kebolehubahan luas kadar alir minyak atau gas syal.

Jika panjang telaga mendatar dan orientasi telaga dinormalisasi untuk mengalih keluar kebolehubahannya, maka peringkat frac, saiz proppan dan jumlah proppant boleh dianggap sebagai kesan urutan pertama. Kesan urutan pertama ini telah diutamakan dan dioptimumkan dalam permainan syal yang lebih matang.

Kemudian terdapat sifat geologi seperti patah semula jadi dalam syal, tegasan in-situ, dan kebolehpatahan batu syal. Ini dianggap kesan tertib kedua kerana ia lebih sukar untuk diukur. Usaha untuk meminimumkan sumber kebolehubahan ini termasuk pembalakan telaga mendatar, memasang kabel optik atau instrumen sonik atau geofon mikroseismik untuk mengukur penyebaran patah dan interaksi dengan geologi tempatan di sepanjang telaga mendatar.

Terhadap sumber kebolehubahan ini, taburan keluar selongsong dan keseragaman proppant kelihatan mempunyai kepentingan yang setanding dengan kesan tertib kedua yang lain seperti perubahan geologi dan tegasan di sepanjang telaga mendatar. Tidak mungkin keseragaman keluar selongsong boleh mengambil kira kebolehubahan pengeluaran antara 600 Mcfd dan 3,900 Mcfd seperti yang diperhatikan dalam Barnett Shale.

Untuk mengatakan ini dengan cara lain, perkara yang penting adalah untuk mendapatkan proppant keluar dari kebanyakan kelompok perf, dan ke dalam patah yang dicipta. Ini telah dicapai dengan mengepam proppant yang sangat kecil, 100-mesh atau 40-70 mesh (dan selalunya kedua-duanya) dan mengoptimumkan kepekatan proppant dan jumlah untuk permainan syal tertentu.

Ini adalah 90% daripada matlamat yang telah dicapai dengan kejayaan yang luar biasa dalam revolusi syal 20 tahun yang lalu. Oleh itu, sukar untuk melihat daripada ujian permukaan baharu bahawa kebolehubahan kecil dalam keluaran proppan dari satu ke gugusan perforasi yang lain boleh mempunyai kesan tertib pertama pada pengeluaran minyak atau gas.

Tetapi mungkin hasil daripada ujian lain, ujian yang berbeza, dalam projek ini akan mendedahkan kesan yang lebih ketara terhadap pengeluaran syal.