Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Гидроразрыв
Буровая установка на сланцевый газ недалеко от Альварадо, штат Техас
Буровая установка на сланцевый газ недалеко от Альварадо, штат Техас
По стране
Воздействие на окружающую среду
Регулирование
Технологии
Политика

Проппанта представляет собой твердый материал, обычно песок, обработанный песок или искусственные керамические материалы, предназначенный , чтобы держать индуцированный гидравлический разрыв открытым, во время или после лечения разрыва пласта. Его добавляют в жидкость для гидроразрыва пласта, состав которой может различаться в зависимости от типа используемого гидроразрыва, и может быть на основе геля , пены или жидкой воды . Кроме того, могут быть нетрадиционные жидкости для гидроразрыва. Жидкости имеют компромисс в таких свойствах материала, как вязкость , когда более вязкие жидкости могут нести более концентрированный проппант; энергия или давление, необходимые для поддержания определенной производительности насоса потока ( скорость потока), который будет правильно проводить проппант; pH , различные реологические факторы , среди прочего. Кроме того, жидкости могут использоваться для интенсификации притока малых объемов скважин из песчаника с высокой проницаемостью (от 20 000 до 80 000 галлонов на скважину) для операций большого объема, таких как сланцевый газ и плотный газ, которые используют миллионы галлонов воды на скважину.

Традиционное мнение часто колеблется в отношении относительного превосходства гелевых, пенных и жидкостных жидкостей по отношению друг к другу, что, в свою очередь, связано с выбором проппанта. Например, Зубер, Kuskraa и Сойер (1988) обнаружили , что гель на основе жидкости , казалось , чтобы достичь наилучших результатов для метана угольных пластов операций, [1] , но с 2012 года, slickwater процедуры являются более популярными.

Помимо проппанта, жидкости для гидроразрыва пласта в основном представляют собой воду, обычно 99% или более по объему, но жидкости на гелевой основе могут содержать полимеры и поверхностно-активные вещества, содержащие до 7 об.%, Без учета других добавок. Другие распространенные добавки включают соляную кислоту (низкий pH может травить определенные породы , например , растворение известняка ), уменьшители трения, гуаровая камедь , биоциды , деэмульгаторы, эмульгаторы , 2-бутоксиэтанол и изотопы радиоактивных индикаторов .

Расклинивающие наполнители имеют большую проницаемость, чем расклинивающие наполнители с мелкими ячейками, при низких напряжениях закрытия, но будут механически разрушаться (т. Е. Дробиться) и производить очень мелкие частицы («мелочь») при высоких напряжениях закрытия, так что расклинивающие наполнители с меньшими отверстиями по проницаемости после определенное пороговое напряжение. [2]

Хотя песок является обычным проппантом, необработанный песок склонен к образованию значительного количества мелочи; образование мелких частиц часто измеряется в мас.% от исходного сырья. В коммерческом информационном бюллетене Momentive указано, что производство необработанной песчаной мелочи составляет 23,9% по сравнению с 8,2% для легкой керамики и 0,5% для их продукта. [3] Одним из способов поддержания идеального размера ячеек (т.е. проницаемости) при наличии достаточной прочности является выбор расклинивающих наполнителей достаточной прочности; песок может быть покрыт смолой для образования песка, покрытого отверждаемой смолой, или песка, покрытого предварительно отвержденной смолой. В определенных ситуациях может быть выбран совсем другой проппант - популярные альтернативы включают керамику и спеченный боксит .

Вес и прочность проппанта [ править ]

Повышенная прочность часто достигается за счет увеличения плотности, что, в свою очередь, требует более высоких скоростей потока, вязкости или давления во время гидроразрыва, что приводит к увеличению затрат на гидроразрыв как с экологической, так и с экономической точки зрения. [4] Легкие расклинивающие наполнители, наоборот, разработаны, чтобы изменить тенденцию прочности и плотности или даже повысить газопроницаемость. Геометрия проппанта также важна; определенные формы или формы усиливают напряжение на частицах проппанта, что делает их особенно уязвимыми для раздавливания (резкая неоднородность может классически допускать бесконечные напряжения в линейно-упругих материалах). [5]

Отложение проппанта и поведение после обработки [ править ]

Размер ячейки проппанта также влияет на длину трещины: расклинивающие наполнители могут быть «перекрыты», если ширина трещины уменьшается до менее чем двух размеров диаметра проппанта. [2]Когда расклинивающие наполнители откладываются в трещине, расклинивающие наполнители могут сопротивляться дальнейшему потоку жидкости или потоку других расклинивающих наполнителей, препятствуя дальнейшему росту трещины. Кроме того, напряжения смыкания (после сброса внешнего давления флюида) могут вызвать реорганизацию расклинивающих наполнителей или «выдавливание» расклинивающих наполнителей, даже если мелкие частицы не образуются, что приводит к меньшей эффективной ширине трещины и снижению проницаемости. Некоторые компании пытаются создать слабую связь в состоянии покоя между частицами проппанта, чтобы предотвратить такую ​​реорганизацию. Моделирование гидродинамики и реологии жидкости для гидроразрыва и переносимых ею проппантов является предметом активных исследований в отрасли.

Стоимость проппанта [ править ]

Хотя правильный выбор проппанта положительно влияет на дебит и общую конечную нефтеотдачу скважины, коммерческие проппанты также ограничены стоимостью. Транспортные расходы от поставщика до площадки составляют значительную часть стоимости проппантов.

Другие компоненты жидкостей гидроразрыва [ править ]

Помимо проппанта, жидкости для гидроразрыва пласта в основном представляют собой воду, обычно 99% или более по объему, но жидкости на гелевой основе могут содержать полимеры и поверхностно-активные вещества, содержащие до 7 об.%, Без учета других добавок. [6] Другие распространенные добавки включают соляную кислоту (низкий pH может травить определенные породы , например , растворение известняка ), понизители трения, гуаровую камедь , [7] биоциды , деэмульгаторы , эмульгаторы и 2-бутоксиэтанол .

Изотопы радиоактивных индикаторов иногда включают в жидкость для гидроразрыва пласта для определения профиля закачки и местоположения трещин, созданных в результате гидроразрыва пласта. [8] В патентах подробно описано, как несколько индикаторов обычно используются в одной скважине. ГРП скважин проводится на разных стадиях. [9] Для каждой стадии используются трассеры с разным периодом полураспада. [9] [10] Их период полураспада колеблется от 40,2 часа ( лантан-140 ) до 5,27 года ( кобальт-60 ). [11] Количество радионуклида на одну инъекцию указано в рекомендациях Комиссии по ядерному регулированию США (NRC). [12]В руководящих принципах NRC также перечислен широкий спектр радиоактивных материалов в твердых, жидких и газообразных формах, которые используются в качестве индикаторов для исследований заводнения месторождения или повышения нефте- и газоотдачи, используемых в одной или нескольких скважинах. [12]

В США, для дизельных на основе аддитивных жидкостей ГРП, отмеченных Американской за исключением Агентства по охране окружающей среды , чтобы иметь более высокую долю летучих органических соединений и канцерогенных ВТЕХ , использование жидкостей ГРП в ГРП был явно исключен из регулирования в рамках американской Clean Закон о воде 2005 года, законодательный шаг, который с тех пор вызвал споры, поскольку является продуктом лоббирования особых интересов. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Список добавок для гидроразрыва пласта

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мадер, Детлеф (1989). Гидравлический разрыв пласта проппанта и гравийная набивка . Амстердам : Эльзевир . ISBN 0-444-87352-X.
  2. ^ а б «Физические свойства проппантов» . Тематический справочник по CarboCeramics . КарбоКерамика. Архивировано из оригинального 18 января 2013 года . Проверено 24 января 2012 года .
  3. ^ «Критические факторы выбора проппанта» . Фраклин . Гексион. Архивировано из оригинального 11 октября 2012 года . Проверено 25 января 2012 года .
  4. ^ Рикардс, Аллан; и другие. (Май 2006 г.). «Высокопрочный сверхлегкий проппант открывает новые возможности для применения при гидроразрыве пласта» . SPE Production & Operations . 21 (2): 212–221.
  5. ^ Гимарайнш, MS; и другие. (2007). «Нерудное производство: образование мелких частиц при дроблении породы» (PDF) . Журнал переработки полезных ископаемых .
  6. ^ Ходж, Ричард. «Сравнение сшитых и линейных гелей» (PDF) . EPA HF Study Technical Workshop . Агентство по охране окружающей среды . Проверено 8 февраля 2012 года .
  7. ↑ Рам Нараян (8 августа 2012 г.). «От продуктов питания до гидроразрыва: гуаровая камедь и международное регулирование» . RegBlog . Школа права Пенсильванского университета . Проверено 15 августа 2012 года .
  8. Перейти ↑ Reis, John C. (1976). Экологический контроль в нефтяной инженерии. Gulf Professional Publishers.
  9. ^ a b [1] Скотт III, Джордж Л. (3 июня 1997 г.) Патент США № 5635712: Метод мониторинга гидроразрыва подземного пласта. Патентные публикации США.
  10. ^ [2] Скотт III, Джордж Л. (15 августа 1995 г.) Патент США № US5441110: Система и метод мониторинга роста трещин во время гидроразрыва пласта. Патентные публикации США.
  11. ^ [3] Гадекен, Ларри Л., Halliburton Company (8 ноября 1989 г.). Радиоактивный метод каротажа скважин.
  12. ^ a b Джек Э. Уиттен, Стивен Р. Кортеманш, Андреа Р. Джонс, Ричард Э. Пенрод и Дэвид Б. Фогл (Отдел промышленной и медицинской ядерной безопасности, Управление безопасности и гарантий ядерных материалов (июнь 2000 г.) ». Consolidated Руководство О лицензии Материалы: Программа-Specific Руководство О геофизических исследований скважин, Tracer, и полевой Flood Исследование лицензии (NUREG-1556, том 14)» по ядерному регулированию США комиссии. Проверено. 19 апрелю 2012 . маркированный гидроразрыва Sand ... Sc-46 , Бр-82, Аг-110м, Сб-124, Ир-192CS1 maint: multiple names: authors list (link)