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【壓裂增產】支撐劑更新永不止步,增產降本唾手可得(上)

【本周專題:壓裂增產】支撐劑更新永不止步,增產降本唾手可得(上)

開發商正在努力優化完井作業,以期進一步降低開發成本。在當前進行的大多數水力壓裂作業中,開發商都選擇使用無涂層的壓裂砂,雖然這些井也能夠正常生產,但實際研究表明,通過使用新型的樹脂涂層支撐劑,井筒的經濟效益將進一步提高。

來自 | World Oil
編譯 | 張德凱

石油和天然氣價格劇烈波動,迫使開發商尋找降低桶油成本的新方法,以期在行業低潮期改善經濟效益。因此,開發商在此時更加關注提高產量和降低運營成本的技術。諸如Hexion這樣的支撐劑供應商,正努力開發新技術,希望可以提高生產效率、降低成本,幫助開發商優化生產。

傳統的樹脂涂層的支撐劑具有很多優點,包括減少支撐劑顆粒反排、磨損和嵌入地層等問題。然而,油氣行業的領軍企業希望支撐劑能夠發揮更大的作用,提高油井的最終采收率 (EUR),降低開發成本。

低油價環境中開采狀況

以更高的收益為目標,以創新技術為動力,優化工作已經成為大多數開發商的標準流程。因此,一些新的趨勢出現了。

優化支撐劑用量

北美的許多運營商一直在增加單位水平段長度內的支撐劑用量。例如,Permain盆地的開發商將支撐劑用量從600 lb/ft增加到1600 lb/ft,30天的IP率提高了60%,為了進一步降低桶油成本,該公司正在測試3000lb/ft支撐劑用量的可行性。目前來看,增加水平段單位長度支撐劑用量能夠顯著提高產量。

最小化支撐劑反排量

支撐劑反排會造成設備損壞,由此引起的維修和停機時間會增加作業成本,此外,壓裂裂縫的導流能力也會被削減,因此該問題必須解決。開發商們正專注于將地層支撐劑反排最小化,并采取了一系列措施防止反排發生。

最大化裂縫導流能力

支撐劑是一種多孔介質,實驗表明,由于凝膠損傷、碎屑遷移、多相流、摩擦阻力、毛細作用力以及支撐劑破碎、嵌入和反排問題,其會造成流體動力損失(β因素),降低裂縫導流能力,為了最大化裂縫導流能力,以上問題必須解決。

細微裂縫的增產措施

在高泵速下使用低粘度壓裂液將100目的壓裂砂泵入井中能夠有效激活邊際裂縫的導流能力。

樹脂涂層支撐劑的優勢

選擇最適合完井設計的支撐劑至關重要。在實際作業中,支撐劑的選擇可能會成為完井成功與否的關鍵因素,因為支撐劑在井筒整個生產周期內發揮作用。盡管非涂層的支撐劑在淺井內能夠發揮一定作用,但不能解決反排、磨損加劇、嵌入、堆積和循環問題。光敏固化樹脂涂層支撐劑顆粒間會建立連接,形成統一的支撐劑填充層,幫助解決以上問題。

支撐劑反排控制

在油井投產后,支撐劑(如無涂層的壓裂砂和陶瓷顆粒)有從地層中流出的趨勢。支撐劑往往從近井筒區域裂縫中流出,而同時該區域的流速往往最高,那么可能會發生裂縫坍塌,導致整個產層的生產性能降低。

反排的支撐劑會在水平段沉積,導致與清洗、修復相關作業的成本增加。例如對ESP電纜造成的損壞會引起大量的修井工作和停井時間。

光敏固化樹脂涂層支撐劑通過建立支撐劑間連接,建立統一、粘結的支撐劑填充層,將支撐劑固定在原位?;谠撎攸c,開發商通常將此類支撐劑用在所有支撐劑的尾部,將裂縫內的所有支撐劑固定。

【本周專題:壓裂增產】支撐劑更新永不止步,增產降本唾手可得(上)

圖1.裂縫內的支撐劑相互連接,防止反排發生

在德克薩斯州的Dimmit和Zavala,一項研究比較了34口使用100%無涂層壓裂砂和35口使用光敏固化涂層支撐劑的井。結果顯示,固化涂層支撐劑有效的防止了支撐劑反排的發生,由于新型支撐劑發揮了作用,壓裂砂反排引起的產量下降得到抑制。

支撐劑碎屑減少,裂縫的孔隙度和滲透率提高。支撐劑磨損會造成裂縫寬度降低,并產生小碎片,即支撐劑碎屑。這些碎屑會穿過支撐劑填充層,堵塞油氣流動通道。研究顯示,支撐劑碎屑增加5%,支撐劑填充層的導流性能就會降低60%。

支撐劑的樹脂涂層包裹了所有的破裂碎片,并將其固定,防止碎屑遷移、堵塞支撐劑填充層。光敏固化樹脂涂層支撐劑可以創建統一、粘合的填充層,將作用力分配到不同的顆粒上,降低了支撐劑碎屑的產生。

循環應力&支撐劑填充層完整性

在井筒生命周期內,每次停井進行修井、管串連接或其他作業是,通常會發生多次循環應力相關故障。如果壓裂作業中使用了非涂層支撐劑,在封閉條件下的壓力變化會產生大量的支撐劑碎屑。最近的一項研究顯示,循環壓力會降低支撐劑充填段導流性能和裂縫寬度,同時產生大量支撐劑碎屑。

因此,如上文所述,固化樹脂涂層支撐劑形成的填充層連接性更強,對于壓力循環造成損壞的抗性較強,保持油氣流動通道的導流性能。新型支撐劑會將一點的作用力平均分布于所有支撐上,支撐劑填充層就能夠經受循環壓力的變化,碎屑產生量降低。

裂縫支撐劑嵌入量減少

由于封閉裂縫內支撐劑承受壓力增加,非涂層/陶瓷支撐劑填充層的大部分壓力都會集中于某些顆粒上,導致顆粒嵌入地層,在松軟的頁巖區尤其明顯。當支撐劑嵌入地層后,裂縫寬度將減小,產量降低。

由于固化涂層支撐劑顆粒間相互連接形成完整性更強的填充層,應力的分布更加平均,防止某一點壓力過大,降低顆粒嵌入地層內幾率。

明天的【石油科技】板塊,小編將繼續介紹最新的支撐劑前言技術,敬請期待。

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