Дизайн по технологии концевого экранирования

Явное отличие высокопроницаемого ГРП от традиционного массивного гидроразрыва состоит именно в технологии концевого экранирования, или TSO. Хотя в высокопроницаемом ГРП имеются и другие достаточно четки отличия (например, более высокая проницаемость, более рыхлые породы, меньшие объемы проппанта и так далее), именно концевое экранирование делает этот вид обработки пласта уникальным. Традиционный гидроразрыв проектируется так, чтобы трещина распространялась по латерали, а закупорка верхушки (концевое экранирование) достигалась бы только в конце закачки. Однако в высокопроницаемом ГРП закачка продолжается и после концевого экранирования, что дает нам второй этап обработки — раздувание трещины в ширину и набивку ее проппантом. Именно из этой второй стадии обработки и происходит просторечное название «фрак-пак». Концепции традиционного и высокопроницаемого ГРП проиллюстрированы на рис. 5-3 и 5-4, где дано их сравнение.

Ранние дизайны закупорки верхушки обычно предусматривали подушку в 50 процентов (аналогично традиционному ГРП) и агрессивно нарастающие графики проппанта; затем стало более общепринятым уменьшать подушку до 10-15 процентов объема закачки и удлинять стадии с концентрациями от 0.5 до 2 фунт/галлон (60 – 240 кг/м³) (что вместо может составлять, например, 50 процентов от общего объема пульпы). Теоретически это делалось для того, чтобы «создать ширину» для более высоких концентраций добавляемого проппанта (напр., 12 – 14 фунт/галлон = 1440 – 1680 кг/м³).

В нашей модели дизайна (прилагаемая электронная Excel–таблица HF2D) процедура концевого экранирования отличается от общепринятой процедуры одной основной особенностью: в ней используется «критерий TSO», отделяющий период латерального распространения трещины от периода увеличения ее раскрытия. Этот критерий основан на среднем отношении «сухой к мокрой» средней ширины трещины, то есть, отношение сухой ширины (принимая, что в трещине остается только «сухой» проппант) к мокрой ширине (динамически достигаемой во время закачки). Согласно нашим допущениям, концевое экранирование происходит и останавливает распространение трещины в момент, когда отношение сухой ширины к мокрой достигает некоторой критической величины.

После того, как началось концевое экранирование, нагнетание дополнительных порций пульпы служит только для увеличения раскрытия трещины. Таким образом, важно так составить график проппанта, чтобы это критическое отношение мокрой к сухой ширине было достигнуто в то же самое время (время закачки), когда созданная длина трещины совпадает с оптимальной длиной трещины. При технологии TSO можно достигнуть практически любой ширины — по крайней мере, в принципе. Плюс к тому, первая часть любого дизайна TSO очень сильно напоминает традиционный дизайн, единственно что запланированная длина достигается за относительно короткое время, причем отношение сухой к мокрой ширине должно достигнуть своего критического значения во время этой первой части обработки.

Мы предлагаем в качестве критерия концевого экранирования критическое отношение сухой к мокрой ширине, равное 0.5 — 0.75 (фактически, это эквивалентно обезвоженному песку в трещине). К сожалению, нет хорошего теоретического или практического метода для уточнения этого значения. Чтобы судить о том, возможно ли вообще в заметной мере остановить распространение трещины в данном конкретном пласте, критическими факторами являются инженерная интуиция и предыдущий опыт.

Нет также и ясной процедуры для предсказания того, будет ли возможно раздувание ширины при концевом экранировании в данном конкретном пласте, хотя лабораторные исследования по механике горных пород и могут предложить ответ. Пласт должен быть «достаточно рыхлым»; иными словами, модуль упругости не должен быть слишком высоким. С другой стороны, рыхлые породы часто бывают неконсолидированными, у них может не быть достаточного сцепления между зернами породы. Основное техническое ограничение, которое нужно иметь в виду — это эффективное давление, которое увеличивается во время раздувания ширины. Инженер-проектировщик должен быть готов к тому, чтобы отойти от теоретически оптимального размещения проппанта, если необходимо держать давление закачки ниже критических пределов, обусловленных оборудованием.

Еще одно соображение при проектировании ГРП по технологии концевого экранирования — это то, что созданная трещина должна выйти за пределы предполагаемой зоны поврежденного коллектора вблизи скважины. По сути дела, дизайн должен задавать некоторую минимальную плановую длину, даже если теоретический оптимум предусматривает более короткую трещину. Зачастую минимальная длина составляет порядка 50 футов (15 м), тогда как характер повреждения и длина перфорированного интервала могут диктовать другие значения. Отметьте, что это отступление от оптимума опять-таки может быть реализовано путем задания параметра «умножить оптимальную длину на коэффициент» в предлагаемом программном обеспечении для дизайна.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: