Frac Muhafazasında Propant Hareketi Çivilendi, Ama Şeyl Kuyuları İçin Gerçekten Ne Kadar Önemli?

Propant, bir kırma işlemi sırasında frak sıvısı ile enjekte edilen kum boyutundaki parçacıklardan oluşur. Şeyl yağı ve gaz kuyularında, frak sıvısı genellikle frak pompalama basıncını düşürmek için bir miktar sürtünme azaltıcı (sabun gibi) eklenmiş sudur. Propantın amacı, rezervuarda meydana gelen kırıkların kırılma durduktan ve yüksek basınç kaybolduktan sonra kapanmasını durdurmaktır.

Şeyl yağı ve şeyl gazı kuyularında kullanılan propant, 100 gözenekli kum ve 40-70 gözenekli kum karışımıdır ve bu tanelerin her ikisi de bir milimetreden daha küçüktür. Bu tür küçük kum partikül boyutları, kırma işlemi tarafından oluşturulan bir kırılma ağında kumun dar çatlaklardan taşınması için gereklidir. Daha büyük kum ağı tıkar ve enjekte edilemezdi - bu, şeyl devriminin ilk günlerinde keşfedildi.

Tipik olarak, şeyldeki yatay kuyular iki mil uzunluğundadır ve 40 ayrı kırma işlemi veya aşaması ile pompalanır. Her aşama yaklaşık 250 fit uzunluğundadır ve metal kasa, her kümede birkaç delik bulunan 10-20 delik kümesi içerir. İdeal olarak, yatay kuyu bu deliklerle tamamen delinir.

Propant taneciğinin akış yolu anlaşılması güçtür. İlk olarak, tahılın gövde boyunca akmasını önlemek için bir dik açılı bükülme yapması gerekir. Sonra karmaşık bir kırılma geometrisi ile karşı karşıya kalır - belki de bir ağaç gövdesinin dallara yayılması ve ardından dallara ayrılması gibi ikincil kırıklara ayrılan bir ana kırılma.

Propant taneciği tüm bu çatlaklara girebilecek mi yoksa bazıları çok mu dar? 100 ağ gözü kum tanesi 40-70 tane yapamadığında daha dar bir kırığa sıkışabilir.

100 ağdan daha küçük tane boyutuna sahip propantlar kullanılarak petrol ve gaz üretiminde bir gelişme belgelenmiştir, ve onları petrol veya gaz moleküllerinin akışına açık tutmak için küçük propant tanelerini bile daha küçük çatlaklara sokmanın faydalı olduğunu öne sürüyor. Böyle bir propant DEEPROP olarak adlandırılır.

Muhafazadan propant akışının yeni testleri.

Son zamanlarda bazıları yeni testler araştırmak için yapılmış proppan akışıt Gövdenin içinden, yani frak sıvısının dışarı çıkmasına izin vermek için delinmiş kısa bir yatay gövde uzunluğu anlamına gelir. Bu bir yeraltı testi değildir - borular yüzeydeki bir küvetin üzerinde uzanır ve küvet, deliklerden çıkan propant ve sıvıyı toplar.

Farklı perforasyon ücretleri, tasarımları ve yönelimleri ile çeşitli mükemmel kümelerin kullanıldığı bu projeye çok sayıda operatör destek vermiştir. Farklı pompalama oranları, propant boyutları ve kum kalitesi incelenmiştir.

Test donanımı mümkün olduğunca gerçekçiydi. Muhafaza, delik çapları gibi standart 5.5 inç idi. Pompa hızları, daha önce propant hareketlerinin test edilmesinde hiç kullanılmamış olan 90 bpm (dakikada varil) kadar yüksekti.

Yaklaşık 200 fit uzunluğunda bir boru boyunca farklı kümeler delinerek tek bir kırılma aşaması test edildi. Her mükemmel kümenin, yakalanan sıvıyı ve propantı kendi tankına yönlendiren ve ölçülebilmeleri için kendi örtüsü vardı.

Sonuçlar iki farklı küme kümesi için sunuldu: bir aşamada her kümede 8 mükemmel olan 6 küme veya her kümede 13 mükemmel olan bir aşamada 3 küme. Test cihazları, 40 vuru/dakikada pompalanan kaygan su sıvısı ile taşınan 70-100 ağ gözü kumu veya 90 ağ gözü kumu kullandı.

Bu SPE belgeleri, propantın mükemmel kümelerden ve küvetlere kaçışının düzensiz olduğunu bildirmektedir:

· Bazı propant eşyaları, özellikle 40-70 ağ gözü gibi daha büyük göz boyutları, ilk küme deliklerini geçer ve bu aşama boyunca formasyona girmez. Bu daha büyük parçacıklar daha fazla momentuma sahiptir.

· 100 ağ gözü gibi daha küçük propant parçacıkları küme deliklerine daha düzgün bir şekilde girer.

· Sınırlı giriş tasarımları, kasanın üst kısmında küme başına yalnızca bir delik kullanılarak geliştirilmiştir.

· Özellikle daha büyük propant için, mahfazanın altındaki delikler çok fazla proppantı çeker (yerçekimi etkisi) ve erozyonla genişleyebilir, böylece daha az propantın frak aşaması boyunca daha fazla perforasyon kümelenmesine neden olur.

Muhafazadan propant çıkışı düzensiz.

Tüm testler, düzensiz propant çıkış dağılımlarını ortaya çıkardı. Tablo, bir kümeden çıkan en büyük propantın oranını gösterir: bir kümeden çıkan en küçük propant (yani maksimum propant: minimum proppant) ve ayrıca ikinci en büyük propant: ikinci en düşük propant. Bu oranlar, eşitsizliği temsil eder - daha büyük bir oran, daha eşit olmayan dağılım anlamına gelir ve bunun tersi de geçerlidir.

Sonuçlar, her iki küme senaryosunda da 40-70 ağ proppantın (daha büyük oranlar) 100 ağ propanttan (düşük oranlar) daha az eşit dağıldığını göstermektedir.

Raporlar tarafından verilen yorum, daha büyük ve daha ağır kum taneleri olan 40-70 propantın daha fazlasının, 100-ağ proppant ile karşılaştırıldığında, daha sonraki mükemmel kümelerde çıkmadan önce, daha önceki mükemmel kümeleri geçerek momentumları tarafından taşınma eğiliminde olduğudur. .

Bu o kadar ideal değil çünkü amaç, propantın tek bir kırılma aşamasında tüm perforasyon kümeleri arasında eşit olarak dağıtılmasını sağlamaktır. Ama şimdi büyük soruya, bunun ne kadar fark yarattığına geliyoruz?

Buradaki zorluk, proppant çıkış dağılımlarının daha tekdüze olması için prosedürleri optimize etmektir. Raporlardan, test sonuçları bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği modeline dahil edilmiştir (SPE209178). Bu yaklaşım, StageCoach adı verilen bir kırılma danışma programına dahil edilmiştir.

Bu arada, raporlar "muhafazadaki düzgün olmayan propant akışının oluşum değişkenliği ve stres gölgelemesi kadar önemli olabileceğini" belirtiyor. Buna daha derinlemesine bakalım.

Şeyl üretim değişkenliğinin diğer kaynakları.

Asıl soru, şeyl petrol ve gaz üretimi için propantın düzensiz dağılımının ne kadar önemli olduğudur.

Şeyl petrol ve gaz kuyularının büyük değişkenliği belgelenmiştir. Örneğin, tipik uzunluğu 4000-5000 fit olan Barnett şeylindeki yatay kuyular, kuyuların alt %10'unun 600 Mcfd'den daha azını, kuyuların üst %10'unun ise 3,900 Mcfd'den fazlasını yaptığını gösterir.

Şeyl yağı veya gaz akış hızlarının geniş değişkenliğine katkıda bulunan başka birkaç faktörün de bilinmektedir.

Değişkenliklerini ortadan kaldırmak için yatay kuyu uzunluğu ve kuyu yönelimi normalleştirilirse, o zaman frak aşamaları, propant boyutu ve propant miktarları birinci dereceden etkiler olarak kabul edilebilir. Bu birinci dereceden efektler, daha olgun şeyl oyunlarında önceliklendirildi ve optimize edildi.

Sonra şeyldeki doğal kırıklar, yerinde gerilme ve şeyl kayasının kırılabilirliği gibi jeolojik özellikler vardır. Bunlar, ölçülmesi çok daha zor olduğu için ikinci dereceden etkiler olarak kabul edilir. Bu değişkenlik kaynaklarını en aza indirmeye yönelik çabalar, yatay kuyunun günlüğünün tutulmasını, kırılma yayılmasını ve yatay bir kuyu boyunca yerel jeoloji ile etkileşimi ölçmek için optik kablo veya sonik aletler veya mikrosismik jeofonların kurulmasını içerir.

Bu değişkenlik kaynaklarına karşı, propantın kasa çıkış dağılımı ve tekdüzeliği, yatay bir kuyu boyunca jeoloji ve stres değişiklikleri gibi diğer ikinci dereceden etkilerle karşılaştırılabilir bir öneme sahip görünmektedir. Barnett Shale'de gözlemlendiği gibi, 600 Mcfd ile 3,900 Mcfd arasındaki üretim değişkenliğini kasa çıkış tekdüzeliğinin hesaba katmasının hiçbir yolu yoktur.

Bunu başka bir şekilde söylemek gerekirse, kritik olan şey, proppantı mükemmel kümelerin çoğundan çıkıp oluşturulan kırıklara sokmaktır. Bu, çok küçük propant, 100 mesh veya 40-70 mesh (ve genellikle her ikisi) pompalanarak ve belirli bir şeyl oyunu için propant konsantrasyonu ve miktarları optimize edilerek başarılmıştır.

Bu, son 90 yılın şeyl devriminde kayda değer bir başarıyla ulaşılan hedefin %20'ı. Bu nedenle, yeni yüzey testlerinden propant çıkışlarındaki küçük değişkenliğin bir perforasyon kümesinden diğerine petrol veya gaz üretimi üzerinde birinci dereceden bir etkiye sahip olabileceğini görmek zor.

Ama belki bu projedeki diğer testler, farklı testler, şeyl üretimi üzerinde daha önemli etkiler ortaya çıkaracaktır.