Типичный предварительный дизайн — пласт средней проницаемости: MPF01

В таблице 8-2 показаны имеющиеся данные для пласта «средней» проницаемости (с проницаемостью 1.7 мД и эффективной мощностью 76 футов = 23.2 м). Исходные данные включают радиус скважины и радиус дренирования (рассчитанный из сетки скважин в 40 акров = 16.19 га на скважину). Эти важные параметры пласта должны обязательно присутствовать.

Согласно предварительному решению относительно размера ГРП, должно быть закачано 90 000 фунтов (40.82 т) проппанта. При ожидаемом напряжении смыкания трещины (5000 psi = 34.27 МПа) выбранный проппант 20/40 меш со смоляным покрытием будет иметь проницаемость в пластовых условиях 60 000 мД. Это значение уже включает эффект некоторого дробления проппанта и уменьшение проницаемости проппантной набивки вследствие неполного разжижения геля. Очевидно, что это один из ключевых параметров дизайна, и инженер-проектировщик должен сделать всё возможное, чтобы эта оценка была как можно более корректной. (Недостаточно прибрести дорогую программу 3D с уже вставленными данными для различных проппантов, поставляемых производителями, и «кликнуть» на марке проппанта).

Модуль плоской деформации (т.е., по существу — модуль Юнга) равен 2 × 10⁶ psi (13 789.5 МПа). Испытания методом мини-ГРП с той же самой жидкостью обычно дают коэффициент поглощения в 0.005 фут/мин^1/2 (0.152 см/мин^1/2), ожидается также некоторая мгновенная утечка. (Отметьте, что эти данные приведены относительно продуктивного пласта. Принимается, что утечки за пределами продуктивного пласта нет.) Реологические параметры жидкости предоставлены сервисной компанией, и (из-за ограничений по давлению в этом конкретном случае) темп нагнетания равен 20 барр/мин (3.18 м³/мин).

ТАБЛИЦА 8-2. Исходные данные для MPF01
Proppant mass for (two wings), lbm	Масса проппанта (для двух крыльев), фунтов массы (тонн)	90,000 (40.82)
Sp grav of proppant material (water =1)	Удельный вес материала проппанта (вода = 1)	2.65
Porosity of proppant pack	Пористость проппантной набивки	0.38
Proppant pack permeability, md	Проницаемость проппантной набивки, мД	60,000
Max propp diameter, Dpmax,inch	Макс. диаметр зерен проппанта, Dpmax, дюйм (мм)	0.031 (0.89)
Formation permeability, md	Проницаемость пласта, мД	1.7
Permeable (leakoff) thickness, ft	Проницаемая (поглощающая) мощность, фут (м)	76 (23.2)
Well radius, ft	Радиус скважины, фут (м)	0.25 (0.0762)
Well drainage radius, ft	Радиус дренирования скважины, фут (м)	745 (227.1)
Pre- treatment skin factor	Скин-фактор до ГРП	0.0
Fracture height, ft	Высота трещины, фут (м)
Plane strain modulus, E' (psi)	Модуль плоской деформации, E', psi (МПа)	2.0E + 06 (13790)
Slurry injection rate (two wings, liq + prop), bpm	Темп нагнетания пульпы (два крыла, жидкость + проппант), барр/мин (м3/мин)	20.0 (3.18)
Rheology, K' (lbf/ft2) ×	Реология, K' (фунт-сила/фут2) ×	0.07
Rheology, n'	Реология, n'	0.45
Leakoff coefficient in permeable layer, ft/min1/2	Коэффициент утечки в проницаемый пласт, фут/мин1/2 (см/мин1/2)	0.005 (0.152)
Spurt loss coefficient, Sp ,gal/ft2	Коэффициент мгновенной утечки, Sp ,галлон/фут2 (м3/м2)	0.010 (0.407×10–3)

Отметьте, что строка высоты трещины в сводке исходных данных пока пустая (таблица 8-2). Мы знаем, что общая мощность продуктивного пласта (т.е., расстояние между кровлей и подошвой продуктивного интервала) равна 100 футов (30.5 м). Однако, в пределах этого интервала только 76 футов (23.2 м) являются продуктивными. Предварительная оценка высоты трещины должна быть минимум 100 футов (30.5 м), но фактическая высота будет связана с несколькими другими факторами.

Разумное допущение, при отсутствии каких-либо надежных данных относительно контраста напряжений, — это что коэффициент формы созданной трещины равен 2:1. Другими словами, мы будем находить высоту трещины, , путем подгонки ее к планируемой длине, согласно соотношению .

На данный момент мы вводим начальную оценку h_f = 100 футов (30.5 м) в нашу электронную таблицу дизайна, а также задаем дополнительные технологические ограничения как показано в таблице 8-3.

Согласно данным сервисной компании, максимально допустимая концентрация проппанта равна 12 фунт-масса/галлон (1438 кг/м³) (фунтов массы [килограммов] проппанта, добавляемых к 1 галлону [1 кубометру] чистой жидкости разрыва). Значения других двух параметров заданы по умолчанию.

Выход первого прогона электронной таблицы дизайна состоит их трех частей. В первой части показан «список пожеланий» (таблица 8-4).

Он констатирует, что число проппанта равно 0.35, и что при оптимальном размещении проппанта мы смогли бы достигнуть безразмерного индекса продуктивности, равного 0.65, и скина с таким большим отрицательным значением, как –5.72. Кратность увеличения продуктивности равна 4.74 (относительно ситуации нулевого скина, зафиксированного нами в качестве базы для сравнения).

Однако, предупреждающее сообщение (высвечиваемое на экране красным, а здесь показанное жирным шрифтом) указывает, что наш список пожеланий не может быть реализован.

Фактическое размещение, которое могла бы выдать программа проектирования, несколько разочаровывает, как показано в таблице 8-5.

Другими словами, программа дизайна может обеспечить размещение всего 58 500 фунтов (26.54 т) проппанта. Причину этого мы обсудим позднее. В данный момент мы не можем уделить ей слишком много внимания, потому что наша высота трещины в 100 футов (30.5 м) не реалистичная.

Чтобы приблизиться к нашему желаемому коэффициенту формы 2:1 (h_f = x_f), мы увеличиваем высоту трещины до 200 футов (71 м). Теперь рассчитанная теоретическая оптимальная проектная длина составляет h_f = 216 фут (65.84 м). Третья поправка до h_f = 211 фут (64.31 м) наконец установит желаемый коэффициент формы (таблица 8-6).

Мы видим, что число проппанта теперь значительно меньше, чем было раньше. Почему это произошло? Потому что увеличение высоты трещины уменьшает объемную эффективность проппанта (т.е., ту часть проппанта, которая «работает для нас»). Оптимальная высота, соответствующая этому числу проппанта, равна 211 футов (64.3 м), что означает, что наша трещина, если ее можно реализовать, будет иметь коэффициент формы 2:1. Но можно ли ее реализовать?

Согласно красному сообщению (показанному здесь жирным шрифтом), оптимальное размещение может быть реализовано.

Мы нашли, что 90 000 фунтов (40.823 т) проппанта могут быть размещены в скважине, хотя не весь проппант будет размещен в продуктивный пласт (таблица 8-7).

Та часть проппанта, которая достигает продуктивного пласта, будет представлять число проппанта, N_prop = 0.168, и соответствующая оптимальная полудлина равна 211 футов (64.3 м). Эта обработка установит безразмерный индекс продуктивности, J_Dact = 0.53. Другими словами, будет создан отрицательный эквивалентный скин, s_f = –5.37.

Отметьте, что вся логика дизайна основана на концепции числа проппанта. Мы не задаем произвольную длину; вместо этого, мы получаем оптимальную длину. Процесс проектирования гарантирует, что желаемая длина будет реализована и что желаемый объем проппанта будет размещен равномерно.

Некоторые детали процесса ГРП показаны в таблице 8-8. Большее количество деталей можно получит путем прогона Excel- электронной таблицы HF2D.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: