Добавки к жидкостям

Загустители, сшиватели и материалы для контроля pH (буферы) определяют специфический тип жидкости и не рассматриваются как добавки. Материалы — добавки к жидкостям используются для создания специфического эффекта, не зависящего от типа жидкости. В таблице 6-2 перечислены обычно используемые добавки.

Биоциды (бактерициды) борются с бактериальным загрязнением. В большинстве случаев вода, используемая для используемая для приготовления гелей гидроразрыва, содержит бактерии, попадающие в нее либо из загрязненного источника водоснабжения, либо из емкостей для хранения воды на месте проведения работ. Бактерии производят энзимы, которые могут очень быстро разрушить вязкость. С бактериями можно эффективно бороться путем поднятия pH до уровня выше 12, добавки хлорной извести, либо путем применения биоцида широкого спектра.

Тампонирующие материалы обеспечивают контроль мгновенной утечки. Такой материал состоит из мелко размолотых частиц с размером от 0.1 до 50 микрон. Наиболее эффективным из недорогих материалов является молотый кварцевый песок. Для этой цели применяются также крахмалы, камеди, смолы и мыла, имеющие то преимущество, что они обеспечивают некоторую степень очистки после обработки благодаря своей растворимости в воде. Отметьте, что гуаровый полимер сам по себе в конечном счете также контролирует утечку после образования фильтрационной корки.

Деструкторы понижают вязкость путем уменьшения размеров молекул гуарового полимера, благодаря чему они имеют потенциал весьма значительного улучшения очистки и увеличения дебита скважины после проведения гидроразрыва. В таблице 6-3 дается сводка некоторых типов деструкторов и температур их применения.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) препятствуют образованию эмульсий, снижают поверхностное натяжение и изменяют смачиваемость (т.е., в сторону гидрофильности). Снижение поверхностного натяжения улучшает извлечение флюидов. ПАВ бывают в анионной, неионной и анионной форме, они используются при большинстве гидроразрывов. Некоторые специфические ПАВ обеспечивают повышение смачиваемости и извлечение жидкости.

Пенообразователи обеспечивают стабилизацию поверхностной активности, необходимой для удержания газа в тонкодисперсной форме в пенных жидкостях гидроразрыва. Эти ионные материалы также действуют как поверхностно-активные вещества и эмульгаторы. Стабильные пены не могут быть приготовлены без стабилизации при помощи ПАВ.

Добавки для стабилизации глин обеспечивают временную совместимость разбухающих глин с водой. Обычно применяются растворы, содержащие от 1 до 3 процентов KCl или других солей. В настоящее время имеются органические заменители, применяемые в меньших концентрациях.

Тип и концентрации используемых добавок сильно зависят от пластовой температуры, литологии и пластовых флюидов. Подбор рецептуры добавок для конкретных применений и консультирование клиентов являются главной функцией химика по обеспечению и контролю качества.

Проппанты

Поскольку проппанты (расклинивающие агенты) должны противостоять напряжениям в земле, удерживая трещину раскрытой после снятия гидравлического давления жидкости разрыва, прочность материала имеет особую важность. Расклинивающий материал должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать напряжение смыкания трещины, в противном случае проводимость слоя (раздробленного) проппанта будет значительно ниже запроектированного значения (уменьшается как ширина, так и проницаемость слоя проппанта). Другие факторы, учитываемые при выборе проппанта, — это размер и форма зерен, состав и, в меньшей степени, плотность.

Две основные категории проппантов — это естественные пески и искусственные керамические или бокситовые проппанты. Пески используются для гидроразрыва пластов в условиях низких напряжений, для глубин примерно до 8000 футов (2400 м) и меньше (предпочтительно, намного меньше). Искусственны проппанты используются для ситуаций высоких напряжений, как правило, в пластах на глубинах свыше 8000 футов (2400 м). Для гидроразрыва высокопроницаемых пластов, где чрезвычайно важна высокая проводимость, использование высокопрочных проппантов может быть оправданным на практически любых глубинах.

Имеются три основных способа увеличить проводимость трещины: (1) увеличить концентрацию проппанта, то есть, создать трещину большей ширины, (2) использовать более крупный (и следовательно, обладающий большей проницаемостью) проппант, или (3) применить высокопрочный проппант, уменьшить его дробление и повысить проводимость. Рис. 6-1, 6-2 и 6-3 иллюстрируют эти три метода увеличения проводимости посредством выбора проппанта.

РИС. 6-1. Проводимость трещины для различных площадных концентраций проппанта (20/40 меш).

РИС. 6-2. Проводимость трещины для различных размеров проппанта.

FIGURE 6-3. Fracture conductivity for various proppants.
РИС. 6-3. Проводимость трещины для различных проппантов.

Рис. 6-4 иллюстрирует принцип выбора типа проппанта из распространенных типов на основе доминантной переменной — напряжения смыкания трещины.

РИС. 6-4. Принцип выбора типа проппанта.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: