Бурение горизонтальных скважин вместо вертикальных позволяет стволу скважины пройти непосредственно по продуктивному пласту, доводя проходку в продуктивном интервале до 9 километров, увеличив, таким образом, площадь дренирования в разы по сравнению с вертикальными скважинами, вскрывающими всего лишь несколько метров продуктивного интервала.
Гидроразыв пласта – это процесс воздействия жидкости непосредственно на породу до тех пор, пока она не начнет разрушаться и начнется процесс образования трещин.
Для вовлечения в разработку как можно большей площади продуктивного интервала применяют такие способы увеличения продуктивности скважин как гидроразрыв пласта.
Гидроразыв пласта – это процесс воздействия жидкости непосредственно на породу до тех пор, пока она не начнет разрушаться и начнется процесс образования трещин. ГРП проводят путем закачивания в пласт жидкости разрыва (гель, вода или кислота) под давлением, превышающим давление раскрытия трещин. В зависимости от типа коллектора, для поддержания трещин в открытом состоянии используются различные проппанты (расклинивающее вещество), - для терригенных коллекторов песок, а для карбонатных формаций – кислота.
Гидроразрыв пласта проводят для интенсификации добычи, либо для увеличения приемистости нагнетательной скважины. В результате ГРП снижается гидравлическое сопротивление призабойной зоны, увеличивается фильтрационная поверхность скважины.
Важную роль в технологии гидроразрыва играют пропанты. Пропанты – это твердые частички с размером около одного миллиметра. Их роль заключается в поддержании вновь созданной в результате гидроразрыва трещины в открытом состоянии, после того как гель, использованный для доставки пропантов и создания трещины в продуктивном пласте будет разрушен. Чаще всего в качестве пропантов выступают зерна песка, отсортированные по размерам до определенной фракции.
Применение песка в качестве пропанта при гидроразрыве пласта имеет ряд недостатков, связанных с его механическими свойствами. Песок намного тяжелее воды (2.6 гр/см3 против 1 гр/см3 у воды), а значит, он будет стремиться образовывать горки на своем пути к достижению самых отдаленных концов вновь образованной трещины гидроразрыва, что не позволит использовать максимальную длину трещины. Другим недостатком песка является его слабая механическая прочность, что приводит к его быстрому разрушению (песок выдерживает давление около 4000 PSI), которое вскоре проявит себя как вынос пропанта из скважины, а это в свою очередь создает проблему пескопроявлений и потери геомеханической устойчивости пласта-коллектора. Решение обеих этих проблем дорогостоящее, что заставляет нефтедобывающие компании искать альтернативу традиционным пропантам из песка.
Одной из новых разработок 3М в области добавок для гидроразрыва пласта явились сверхлегкие (с плотностью 1,05 гр/см3) пропанты с плотностью близкой к плотности воды (1 гр/см3).
Плотность, близкая к плотности воды наделяет сверхлегкие пропанты нейтральной плавучестью, что позволит пропантам находиться в растворе воды, не выпадая в осадок. Сверхлегкие пропанты легко достигают самые дальние концы трещины и надежно в ней фиксируются. Новое поколение пропантов сделано деформируемыми и прочными (выдерживают давления до 8000 PSI) что позволит им надежно закрепить трещину в открытом состоянии, не разрушив при этом пропантов. Еще одно очень важное свойство вновь созданной трещины гидроразрыва – это ее проводимость (способность пропускать через себя определенной количество жидкости в единицу времени), чем выше проводимость трещины, тем больше нефти можно будет добыть из данной скважины.
Говоря о проводимости трещины, стоит упомянуть то, как частички пропанта (песка или сверхлегких пропантов) могут упаковываться (создавать определенную структуру) друг с другом при помещении их в замкнутые условия под избыточным давлением. Самая очевидная структура упаковки для частичек песка и сверхлегких пропантов – это слой.
Только при помощи сверхлегких пропантов удется достичь структуры частичный монослой в трещине гидроразрыва при закачке пропанта.
Пропанты могут упаковываться как в один слой, так и формировать несколько слоев, находящихся друг над другом. Структура, состоящая всего лишь из одного слоя пропанта, будет называться монослой. При этом, если монослой (один слой пропанта) будет заполнен не полностью, то есть, в какой-то части слоя будет отсутствовать пропант и вместо пропанта там будет пустота, то такая структура будет носить название частичный монослой (Рис. 1).
Очень важно заметить, что только при помощи сверхлегких пропантов удется достичь структуры частичный монослой в трещине гидроразрыва при закачке пропанта.
Как показали исследования, проводимость частичного монослоя сверхлегкого пропанта превосходит проводимость 5 слоев песка 20/40 меш (фракционный состав песка). Данный факт позволяет установить, что при закачке намного меньших объемов сверхлегких пропантов, можно создать трещину с большей проводимостью, чем если бы в качестве пропанта использовался песок.
Меньшие объемы закачки сверхлегкого пропанта для образования в трещине структуры частичного монослоя позволяют сэкономить на реагентах, необходимых для проведения гидроразрыва, таких как вода, полимеры, снизить скорость закачки, экономится время на проведение работ. Общий объем экономии в результате применения сверхлегких пропантов взамен традиционно используемому песку, в материальном выражении может составлять 25% от общей стоимости работ по гидроразрыву пласта.
