В настоящее время гидроразрыв пласта является одним из самых эффективных методов интенсификации добычи нефти и газа, а также увеличения приемистости в нагнетательных скважинах. В связи с этим важную роль играет жидкость, транспортирующая пропант с наименьшим загрязнением продуктивной части пласта. В последнее время наблюдается растущий интерес к технологическим жидкостям для гидроразрыва пласта (ГРП) на основе синтетических полимеров в качестве альтернативы гуаровым. В отличие от сшитых гуаровых систем, данные жидкости имеют ряд значительных преимуществ:
• обеспечивают более высокую остаточную проводимость пропантной упаковки в трещине;
• менее чувствительны к минеральному составу и температуре источника воды;
• содержат меньшее количество химических элементов в рабочей рецептуре;
• предоставляют возможность внесения изменений в процессе выполнения работ из-за простоты приготовления и быстрой растворимости в холодной воде.
В отличие от сшитых гуаровых систем, данные жидкости имеют ряд значительных преимуществ.
Независимо от указанных выше ряда преимуществ перед стандартными сшитыми гуаровыми системами, синтетические гели так и не получили широкого применения на традиционных типах коллекторов. В связи с отмеченным, компания ООО «АКРОС» разработала в собственной лаборатории буровых растворов и технологических жидкостей синтетический гель ГРП MEX-FRAC®.
Предназначение данного продукта
• Замена гуаровых полимеров.
• Увеличение проводимости.
• Изменение геометрии трещины за счет увеличения охвата.
• Уменьшение рабочего давления.
• Упрощение операции ГРП (концепция одной добавки).
• Равномерный приток по пропантной пачке.
Ключевые особенности
• Жидкости ГРП на основе MEX-FRAC® имеют стабильный реологический профиль. При температуре 100оС и скорости сдвига 100 с-1 для жидкостей с 5 и 7 л/м3 добавки зарегистрирована вязкость выше 60 и 80 сП после двух часов эксперимента соответственно. При этом после добавления деструктора вязкость жидкостей предсказуемо разрушается стандартными деструкторами, без восстановления. Применимость жидкостей MEX-FRAC® в подобных интервалах пластовых температур позволяет рассмотреть их использование на большинстве коллекторов Западной Сибири (рис. 1).
• Химическая структура полимерной добавки MEX-FRAC® реализует концепцию «чистой жидкости ГРП» по сравнению с гуаровыми жидкостями. Остаточная проницаемость для жидкостей MEX-FRAC® на 30–40% выше, чем у гуаровых линейных гелей, что доказано в российских (Геологика) и международных сторонних исследованиях (Stim-Lab) (рис. 2–3).
• Равномерное закрепление трещины по объему
(в конце трещины) достигается за счет сочетания исключительных вязкоупругих свойств состава.
• Подходит для традиционных и низкопроницаемых коллекторов.
Результаты проведения ГРП
на синтетической полимерной системе MEX-FRAC® в 2020–2021 гг. на территории Западной Сибири
После проведения в 2020 г. ряда сравнительных тестовых закачек на сшитых системах и синтетической полимерной системе HVFR (high viscosity friction reducer) MEX-FRAC® компании «АКРОС» получены предварительные выводы и разработаны рекомендации для проектирования процесса ГРП с учетом особенностей данных систем:
1. Получаемые на мини-ГРП эффективности жидкости-песконосителя на основе сшитых систем выше 70 %, при большеобъемном ГРП в плотных и низкопроницаемых породах, ведут к риску преждевременной упаковки трещины, при этом альтернативой является проведение ГРП на синтетической полимерной системе MEX-FRAC® компании «АКРОС».
2. Используя типовой билогарифмический график зависимостей потерь на трение в НКТ (ΔPf) от скорости закачки (qi), отмечено, что применение мини-ГРП на равнозначном расходе 6 м3/мин на сшитой гуаровой системе приводит к потерям на трение в НКТ выше на 120–190 атм., чем на синтетической полимерной системе MEX-FRAC®.
3. При наличии повышенного трения в извилистых каналах призабойной зоны пласта (ПЗП) на мини-ГРП, проведение основного ГРП на расходах выше 6 м3/мин на стандартной «сшитой» жидкости в некоторых условиях бывает затруднено.
4. Для оценки характеристик ПЗП и уточнения эффективности жидкости-песконосителя на основе MEX-FRAC® необходимо обязательное проведение серии испытаний на приемистость при ступенчатых подачах («step-by-step»), при загрузке полимера от 6 до 12 л/м3.
Исходя из полученных данных, были успешно проведены 9 скважинно-операций ГРП на ачимовских отложениях Западной Сибири (Надым-Пурской нефтегазоносной области) с использованием жидкости-песконосителя на основе MEX-FRAC® компании «АКРОС». Учитывая ряд осложняющих факторов, таких как большая глубина и сложность конструкции скважины, высокие давления разрыва, доходящие до 700–890 атм., нестабильность содержания солей ионов железа в технической воде, исходная рецептура базовой жидкости и содержание добавок оперативно менялись в зависимости от фактических результатов. Подавляющее большинство работ проведены успешно – закачан плановый объем пропанта с минимальным отклонением от дизайна, и достигнута максимальная концентрация пропанта 800 кг/м3 при общем расходе смеси 5 м3/мин. При этом, за счет изначально низкой вязкости рабочей жидкости, часть объектов ГРП удалось освоить и вызвать приток сразу, используя технологию flow-back (в одном случае, даже после получения давления СТОП), не прибегая к использованию азотной техники и ГНКТ.
Анализ проведенных ГРП показывает, что большинство полученных оценок G-функций имеет характер HR (height recession – сокращение по высоте) и увеличение геометрической полудлины, по сравнению с первоначальными дизайнами, при незначительных приростах от мини-ГРП к ОГРП. Это показывает, что пропант в основном локализуется в целевом интервале с ростом трещины в длину.
Все лабораторные тесты, как полевые, так и комиссионные, не обнаружили существенных отклонений от заявленных характеристик рабочей жидкости при проведении работ по ГРП, что подтверждает успешный опыт применения системы MEX-FRAC® в осложненных горно-геологических условиях севера Западной Сибири.
Ключевые аспекты использования синтетических гелей MEX-FRAC®
• За счет образования трещин с большей полудлиной ограничивается их рост в высоту, что положительно сказывается на увеличении контура питания и притока пластового флюида в низкопроницаемых коллекторах.
• Ввиду малой вязкости системы и специфики химической природы полимерной добавки (полная растворимость в воде, эффективная деструкция) достигается высокая степень очистки трещины после ГРП и, как следствие, ее высокая остаточная проводимость.
• Ввиду того, что сам по себе полимер MEX-FRAC® является эффективным понизителем трения, облегчаются работы в скважинах с большой глубиной и/или малым диаметром спущенных в скважину НКТ.
• В низкопроницаемых и плотных коллекторах, при работе на загрузках полимера до 8 л/м3 рекомендуется преимущественное использование пропанта малой фракции не более 20/40 меш, при этом за счет меньшей кольматации трещины после разрушения полимера деструктором достигается более высокая проводимость, сравнимая с проводимостью трещины с использованием более крупного пропанта на основе сшитых систем.
• В дальнейших работах по ГРП необходимо обеспечить достаточное количество агрегатов НВД для поддержания стабильного высокого расхода в процессе работы по ГРП, так как при работе с использованием системы MEX-FRAC® это наиболее критично.
• Синтетический полимер MEX-FRAC® обладает свойствами эластичности, которые проявляются при увеличении динамической нагрузки (росте расхода). Эластичность вносит значительный вклад в динамические песконесущие свойства жидкости. Таким образом, увеличение расхода закачки жидкости позволит в большей мере использовать песконесущие свойства в последующих работах по ГРП.
• С использованием синтетической жидкости MEX-FRAC® минимизирована вероятность загрязнения стенок трещин и пропантной упаковки – за счет чистоты самого материала, что позволяет получить большую эффективную площадь фильтрации после освоения скважины.
• Применение данного состава позволяет увеличить операционно-логистическую эффективность и технологичность за счет использования меньшего числа добавок и дополнительного оборудования, задействованного в процессе проведения работ.
• Практичность – удобство работы служб супервайзинга (более легкий контроль лабораторий, нет необходимости в тщательном подборе, не нужны сшивающие агенты и т.д.).
• Не требуется гидратационная установка, сокращение времени на подачу.
