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用微支撐劑釋放次生裂縫的潛能

用微支撐劑釋放次生裂縫的潛能

Silica提供Micro Stim支撐劑產品,粒徑更小,更容易進入未開發區塊的裂縫或次生裂縫網絡中。

來自丨E&P
編譯丨影子

支撐劑的選擇一直被認為是增產措施中關鍵的成功因素之一。多年來,支撐劑的尺寸從12~20目,16~30目一直發展到100目甚至更細,而且已經非常普遍。由于行業對支撐劑的需求繼續向更細的尺寸發展,美國Silica公司開發了Micro Stim支撐劑產品,比目前提供的100目的支撐劑產品更小,并且可以很容易地用于壓裂增產設計,能夠進入未開發區塊的裂縫或次生裂縫網絡中。

隨著石油和天然氣行業對非常規頁巖壓裂的了解越來越多,似乎在許多頁巖井中出現了大量基于誘導裂縫和天然裂縫的次生裂縫網絡。據估計,這些次生裂縫網絡在水力壓裂施工過程中會吸取高達90%的液體總量。然而,僅僅因為壓裂液進入這些次生裂縫并不意味著支撐劑也能進入。據估計這些次生裂縫寬度處于低微米范圍(50μm)。 即使是目前最小的常規支撐劑尺寸也太大,無法進入這些裂縫網絡,并提供主要裂縫的生產通道。

如果支撐劑由于其尺寸問題不能進入次生天然裂縫,那么隨著壓力的下降,這些次生裂縫網絡將有可能收縮和閉合,使得大部分改造油藏體積(SRV)在生產階段無效或浪費。為了充分利用SRV并充分利用次生網絡的潛力,需要使用較小的支撐劑來滲透進裂縫,改造并擴大廣闊的未波及的儲層體積。

美國Silica公司開發了Micro Stim支撐劑生產線,這種新型的微型材料系列有兩種尺寸,包括Micro Stim(200目/ 75μm)和Micro Stim Plus(325目/ 44μm)。 作為參考,Micro Stim支撐劑具有與人的頭發相同的中值粒徑(MPD / D50),而Micro Stim Plus支撐劑具有其一半的中值粒徑,其粒度分布達到納米粒子范圍。

用微支撐劑釋放次生裂縫的潛能

圖1 該圖描繪了幾種典型的中值粒徑與網目大小以及相關的掃描電子顯微照片(全部在100倍放大倍數下)用于尺寸比較。

這些微支撐劑通過滲透進裂縫,從而促進那些未利用的次生裂縫網絡的改造,支撐裂縫并為提高產量提供通道,已經有人使用這些微支撐劑作為儲層改造設計的先導產品,Micro Stim已經成為美國各地完成該設計的主要支撐劑。例如,2017年12月,該公司提供了900萬磅的Micro Stim支撐劑用于Marcellus頁巖的壓裂工作,它被用作主要的支撐劑。

沉降速度,支撐劑運移

由于粒徑較小,Micro Stim支撐劑不僅可以進入較小寬度的裂縫,而且沉降速度也會有所改善,因為沉降速度隨顆粒尺寸的減小而成比例降低。實驗室測試表明,標準100目支撐劑的沉降速度比Micro Stim快3倍,比普通自來水中的Micro Stim Plus支撐劑快14倍。由于沉降速度顯著降低,這些微支撐劑具有較強的運移能力。流動性能的加強使得支撐劑可以在低粘度流體和低體積流量下保持懸浮。改進的懸浮性能使得微支撐劑可以通過不規則和復雜幾何形狀的次生裂縫并遠離井眼。由于可以接近裂縫尖端并增加裂縫有效長度因此可以獲得更多的支撐面積。

用微支撐劑釋放次生裂縫的潛能

圖2 顯示了主要傳統支撐劑與Micro Stim支撐劑系列沉降速度的比較。

精細的顆粒

Micro Stim支撐劑是一種顆粒狀產品,可以通過典型的現有傳統支撐劑傳輸設備進行傳輸,與傳輸100目的支撐劑相似。此性能使得在現場可以立即使用常規設備而不需要改造。它選自高純度的二氧化硅原料(含量超過99.5%),與目前所有其他硅砂一樣,既保持了高硬度,又在壓裂液中具有惰性。該公司在美國各地擁有多個能夠生產這種材料的礦場,能夠在短時間內滿足大量的需求,并且可以通過所有主要的一級鐵路運輸。

Micro Stim Plus支撐劑是由優質高硅礦石(99.5%以上的二氧化硅)精心研磨而成的硅石粉,尺寸符合規格。近年來,石英砂已在許多井、地層和地區作為先導支撐劑應用。高純度二氧化硅將促進流體的化學惰性,降低儲藏損害(例如粘土膨脹)。顆粒不是球形的,但是具有與常規二氧化硅支撐劑相當的硬度(7莫氏硬度)。其他微米/納米尺寸的顆粒不具備這樣的硬度,這是一個明顯的優勢。

散裝運輸需要專門的設備和工程控制裝置,以確保產品不會因為考慮HSE減少在空氣中暴露而結塊。磨碎的硅粉已經在工業中用作固井添加劑多年,并且正在壓裂應用中使用。

過去十年來,公司在選擇和使用支撐劑的方面發生了很多變化,并在這段時間內帶動了支撐劑的創新。Micro Stim支撐劑系列用于天然次生裂縫的改造是支撐劑在油藏改造設計中的下一個發展方向。微支撐劑可以成為大幅度增加有效裂縫長度和SRVs的關鍵,并對增加井的經濟效益和使用壽命具有顯著的價值。

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