Кретање пропанта у кућишту фракације је закуцано, али колико је то заиста важно за бунаре из шкриљаца?

Пропант се састоји од честица величине песка убризганих са флуидом за фракацију током операције фракирања. У бушотинама нафте и гаса из шкриљаца, флуид за фрактуру је обично вода са неким редуктором трења (попут сапуна) који се додаје да би се смањио притисак пумпања фрактуре. Сврха пропанта је да спречи затварање изазваних ломова у резервоару након што фракинг престане и повишени притисак нестане.

У бушотинама нафте и гаса из шкриљаца, пропант који се користи је мешавина песка од 100 месх и песка од 40-70 месх, а ова зрна су оба мања од милиметра у пречнику. Такве мале величине честица песка су неопходне да би песак могао да се носи кроз уске пукотине у мрежи лома створеној операцијом фракирања. Већи песак би зачепио мрежу и не би се могао ињектирати - то се показало у раним данима револуције шкриљаца.

Типично, хоризонталне бушотине у шкриљцима су дугачке две миље и пумпају се са 40 одвојених операција или фаза фракирања. Сваки степен је дугачак отприлике 250 стопа, а метално кућиште садржи 10-20 група перфорација, са неколико перфорација у свакој групи. У идеалном случају, хоризонтални бунар је темељно перфориран овим рупама.

Путања протока зрна пропанта је неухватљива. Прво зрно мора да направи кривину под правим углом да би из течења дуж кућишта дошло до перфорације. Затим се суочава са сложеном геометријом лома - можда главним преломом који се грана у помоћне преломе, као што се стабло шири на гране, а затим на гранчице.

Да ли ће пропантно зрно моћи да уђе у све ове пукотине или су неке од њих преуске? Зрно песка од 100 месх може бити у стању да се стисне у ужи прелом када зрно од 40-70 не може.

Побољшање производње нафте и гаса коришћењем пропанта са величином зрна мањом од 100-месх је документовано, и сугерише да је вредно труда да се чак и сићушна зрна пропанта унесу у мање пукотине како би била отворена за проток молекула нафте или гаса. Један такав пропант се зове ДЕЕПРОП.

Нови тестови протока пропанта из кућишта.

Недавно неки нови тестови урађено је да се истражује проток пропанат кроз само кућиште, што значи кратку дужину хоризонталног кућишта које је перфорирано како би испустио течност фрактуре. То није подземни тест - цевовод лежи на кади на површини и када сакупља пропант и течност која излази из перфорација.

Велики број оператера је подржао овај пројекат у којем су коришћени различити перф кластери са различитим перфорационим пуњењем, дизајном и оријентацијом. Проучаване су различите брзине пумпања, величине пропанта и квалитет песка.

Хардвер за тестирање је био што је могуће реалнији. Кућиште је било стандардно од 5.5 инча као и пречници перфорације. Брзине пумпе биле су чак 90 бпм (барела у минути), што никада раније није коришћено у тестирању кретања пропанта.

Испитана је једна фаза ломљења, перфорацијом различитих кластера дуж цеви дужине око 200 стопа. Сваки перф кластер имао је свој омотач који је усмеравао ухваћену течност и пропант у сопствени резервоар, тако да су могли да се измере.

Резултати су представљени за два различита скупа кластера: 8 кластера у фази са 6 перфова у сваком кластеру, или 13 кластера у фази са 3 перф-а у сваком кластеру. Тестери су користили песак од 40-70 месх или песак од 100 месх који је носио глатки водени флуид пумпан при 90 бпм.

Ови СПЕ документи извештавају да је пропант који излази кроз перф кластере и улази у каде неравномерно:

· Неки пропантни артикли, посебно веће величине ока као што су 40-70 месх, плове поред првих перфорација кластера и не улазе у формацију све до даље у тој фази. Ове веће честице имају већи замах.

· Мање пропантне честице, као што је 100-месх, равномерније улазе у перфорације кластера.

· Ограничени дизајни улаза су развијени користећи само једну перфорацију по групи на врху кућишта.

· Посебно за већи пропант, перфорације на дну омотача привлаче превише пропанта (ефекат гравитације) и могу бити увећане ерозијом, тако да мање пропанта доспева у кластерске перфорације даље дуж фазе фрактуре.

Излаз пропанта из омотача је неравномеран.

Сви тестови су открили неравномерну излазну дистрибуцију пропанта. Табела показује однос највећег пропанта који излази из кластера: најмањег пропанта који излази из кластера (тј. максимални пропант: минимални пропант), као и други највећи пропант: други најнижи пропант. Ови односи су замена за неуједначеност — већи однос значи неравномернију дистрибуцију, и обрнуто.

Резултати показују да је пропант од 40-70 месх (већи односи) мање равномерно распоређен него пропант од 100 месх (нижи односи) – у оба сценарија кластера.

Тумачење дато у извештајима је да више од 40-70 пропанта, будући да су већа и тежа зрна песка, има тенденцију да се својим замахом носи преко ранијих перф кластера пре него што изађе у касније перф кластере, у поређењу са пропантом од 100 месх. .

Ово није тако идеално јер је циљ да се пропант равномерно распореди по свим кластерима перфорације у једној фази фракинга. Али сада на велико питање колика је разлика?

Изазов је оптимизовати процедуре тако да излазне дистрибуције пропанта буду уједначеније. Из извештаја, резултати теста су уграђени у рачунарски модел динамике флуида (СПЕ 209178). Овај приступ је уграђен у саветодавни програм за фрактурисање, назван СтагеЦоацх.

У међувремену, у извештајима се наводи да „неуједначен ток пропанта у кућишту може бити једнако важан као и варијабилност формације и сенчење напона“. Погледајмо дубље у ово.

Остали извори варијабилности производње шкриљаца.

Право питање је колико је неравномерна дистрибуција пропанта важна за производњу нафте и гаса из шкриљаца?

Велика варијабилност бушотина нафте и гаса из шкриљаца је документовано. На пример, хоризонтални бунари у Барнетт шкриљцу типичне дужине 4000-5000 стопа показују да доњих 10% бунара производи мање од 600 Мцфд, док горњих 10% бунара производи више од 3,900 Мцфд.

Познато је да неколико других фактора доприноси великој варијабилности протока нафте или гаса из шкриљаца.

Ако се хоризонтална дужина бунара и оријентација бунара нормализују да би се уклонила њихова варијабилност, тада се фазе фрактуре, величина пропанта и количине пропанта могу сматрати ефектима првог реда. Ови ефекти првог реда су дати приоритет и оптимизовани у зрелијим играма из шкриљаца.

Затим ту су геолошка својства као што су природне пукотине у шкриљцима, напрезање на лицу места и ломљивост шкриљца. Они се сматрају ефектима другог реда јер их је много теже квантификовати. Напори да се минимизирају ови извори варијабилности укључују снимање хоризонталне бушотине, инсталирање оптичког кабла или звучних инструмената или микросеизмичких геофона за мерење ширења пукотина и интеракцију са локалном геологијом дуж хоризонталне бушотине.

Насупрот овим изворима варијабилности, дистрибуција излаза из омотача и униформност пропанта изгледа да су од упоредиве важности са другим ефектима другог реда као што су геологија и промене напона дуж хоризонталне бушотине. Не постоји начин да униформност излаза из омотача може да објасни варијабилност производње између 600 Мцфд и 3,900 Мцфд као што је примећено у Барнетт Схале.

Да ово кажем на други начин, критична ствар је да пропант изађе из већине перф кластера у створене преломе. Ово је постигнуто пумпањем веома малог пропанта, 100-месх или 40-70 месх (а често и једно и друго) и оптимизацијом концентрације и количина пропанта за одређени простор из шкриљаца.

Ово је 90% циља који је постигнут уз изузетан успех у револуцији шкриљаца у последњих 20 година. Тако да је тешко видети из нових површинских тестова да би мања варијабилност у излазима пропанта из једне у другу групу перфорација могла имати ефекат првог реда на производњу нафте или гаса.

Али можда ће резултати других тестова, различитих тестова, у овом пројекту открити значајније ефекте на производњу шкриљаца.