Диссертация (1172988), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Микроорганизмы и продукты ихметаболизма разлагают и разрушают рабочие жидкости для ГРП. Основным методомборьбы с повреждением пласта микроорганизмами является использование биоцидов,которыепозволяютминимизироватьхимическоевоздействиеотходовжизнедеятельности бактерий и предотвратить их размножение.4.1.3 СтоимостьСтоимость жидкости разрыва является важной составляющей частью затрат наоперации ГРП в угольных пластах. В любом случае следует сопоставлять выгодыобработки пласта соответствующими жидкостями и химикатами с их стоимостью.103Стоимости различных жидкостей для ГРП сильно отличаются.
Самая дешеваяжидкость разрыва – вода, в то время как кислоты и метанол гораздо дороже.4.1.4 Несущая способность жидкости по проппантуПри гидроразрыве за счет песконесущей способности жидкости разрывастремятся транспортировать закрепляющий агент по всей длине трещины. Несущаяспособность по проппанту является функцией подачи насоса, вязкости, концентрациипроппанта и трения о поверхность трещины разрыва. Чтобы удерживать проппант вовзвешенном состоянии в наземном оборудовании, в системе труб скважины,перфорационных каналах и в самой трещине разрыва, рабочая жидкость должна бытьдостаточно вязкой. В противном случае произойдет преждевременное осаждениепроппанта, что поставит под угрозу всю обработку [154].Прежде чем начать добычу, необходимо удалить жидкости разрыва из скважины.Степень сложности этой операции зависит от характера применяемой жидкости,пластового давления и относительной проницаемости пласта по жидкости разрыва[155].
Жидкости разрыва должны иметь свойства, обеспечивающие их полноеудаление из порового пространства призабойной зоны, системы кливажей и самихсозданных трещин. В противном случае возможно создание препятствия на путипритокажидкостейкскважине,чтоснижаетпроницаемость,например,неразрушенные полимеры (если их применяют). Поэтому при выборе жидкостиразрыва первостепенное значение имеет предотвращение повреждения пласта, апотом выступают заботы о создании трещин, транспортировке и выносе проппанта.В Китае в качестве жидкости гидроразрыва угольных пластов широкоеприменение получила так называемая активная вода, которая приготавливается наводной основе. В состав жидкости разрыва активной воды типа H-2-05 входят преснаявода, хлорид калия концентрации 2%, и биоциды концентрации 0,05% [156].Результаты лабораторных исследований доказывают [157, 158], что степеньповреждения проницаемости угольных кернов при применении активной воды вкачестве жидкости разрыва (5,5% - 9,8%) намного меньше, чем при применениилинейных гелей (89,3%).
Данная жидкость разрыва применяется для добычи МУП в104бассейне Qinshui с общим уровнем успешности более 95% [157, 159]. Кроме того,активная вода успешно применилась во всех 48 скважино-операциях ГРП на севереучастка Shizhuang бассейна Qinshui [160] и 10 скважино-операциях на участке Liulinбассейна Ордос [158]. Преимущества этой жидкости разрыва заключаются вследующем:◼ Менее значительные нарушения проницаемости пласта из-за вторжения впласт жидкости ГРП;◼ низкое поверхностное натяжение;◼ применима при низкой пластовой температуре (около 30 ℃ [161]);◼ легко доступны (основной компонент жидкости разрыва – пресная вода);◼ низкая стоимость;◼ совместимость с глиной;◼ экологически безопасна в использовании (для подземных источников питьевойводы).Однако, жидкость разрыва активная вода также имеет свои недостатки, например,высокое трение при движении жидкости по НКТ, необходимость применениябиоцидов, низкая песконесущая способность.
Важно отметить, что недостаточнаяпесконесущая способность жидкости разрыва может быть всегда компенсирована засчет увеличения ее расхода, поэтому в настоящее время в Китае при проведениипримерно 80% операций гидроразрыва угольных пластов (в том числе и в бассейнеQinshui) применяется активная вода.4.2Выбор проппантаВ закачиваемую жидкость разрыва добавляется закрепляющий агент – проппант,назначение которого - удержать созданную трещину в раскрытом состоянии послепрекращения подачи жидкости разрыва в скважину и снятия избыточного давления.В некоторых угольных пластах, считается, что закрытие полученных трещин при ГРП,вероятно, никогда не произойдет.
В таких пластах либо не применяют проппантвообще, либо применяют проппант низкой концентрации. Тем не менее, во многих изтаких угольных пластов, где смыкание трещины не происходит, трещинызакупоривают мелкие твердые частицы угля. Пески (при высоких концентрациях)105используются в этом случае в основном для заполнения трещины, а не дляподдержания созданной трещины.Эффективность проведения ГРП в большой степени зависит от свойствиспользуемого проппанта. Для успешного проведения ГРП 1) проппант долженравномерно распределиться по всей длине трещины; 2) проппант должен иметьдостаточную прочность и низкую стоимость; 3) технология закачки проппантадолжна предупреждать вынос проппанта и т.д.
При выборе проппанта следуетрассмотреть нижеперечисленные факторы.4.2.1 Типы проппантовСуществует две основные категории проппантов – естественные пески иискусственные проппанты, которые имеют различные размеры и прочность,например, керамические и бокситовые проппанты. Пески применяются при ГРП намалой глубине, в условиях низких напряжений. Искусственные проппантыиспользуются тогда, когда естественные пески непригодны.4.2.2 Прочность проппантовТак как проппанты должны противостоять напряжениям в скелете породы пласта,удерживать трещину раскрытой и проницаемой для пластовых жидкостей, прочностьпроппантов имеет особую важность. Проппанты должны быть достаточно прочными,чтобы выдерживать напряжение смыкания трещины, в противном случае пропускнаяспособностьслояпроппанта(раздробленного)будетсущественнонижезапроектированного значения.
Естественные пески обычно используются пригидроразрыве угольных пластов в Китае, в которых давление смыкания трещины ГРПне превышает 20 МПа, иначе следует применить синтетические высококачественныепроппанты.4.2.3 Термохимическая стабильностьПри обработке пластов (высокие давление и температура, кислотное воздействие)гранулы проппанта имеют тенденцию к разрушению на более мелкие частицы, чтоможет привести к ухудшению фильтрующей способности трещины и снижению106эффективности ГРП в целом. Геометрическая стабильность проппанта сохраняется засчет его прочности, температурной и кислотной стойкости, поэтому применяемыйпроппант должен быть химически инертен и способен противостоять высокойтемпературе.4.2.4 Размер и однородность проппантовРазмер и однородность проппантов обеспечивают лучшую проницаемостьпроппантовых сред и соответственно высокую проводимость пластовых флюидовчерез трещины ГРП.
С увеличением размера проппантов убывает нагрузка, которойони могут противостоять, и увеличиваются скорость их осаждения и сложность ихпереноса, в результате чего снижается устойчивость проницаемости слоя проппантов.Однако, содержание частиц мелких размеров в составе проппантов также приводит кубыванию проницаемости трещины ГРП.4.2.5 СтоимостьЕстественные пески – самые дешевые проппанты, а искусственные проппанты,например, керамические и бокситовые проппанты, довольно дороги. Стоимостьпроппантов является важным элементом планирования затрат на операции ГРП вугольных пластах, поэтому после выбора соответствующих проппантов необходимосопоставлять их стоимость и эффективность операции ГРП за счет увеличения дебитаскважины после обработки [162].Для проведения гидроразрыва угольных пластов в качестве проппанта широкоприменяются кварцевые пески.
Метаноносные угольные пласты, как правило,залегают на относительно небольших глубинах, и напряжение смыкания трещиныздесь намного меньше по сравнению с традиционными коллекторами нефти и газа.Малые глубины залегания предотвращают раздробление любого проппанта, дажепроппанта более крупного размера. Наоборот, нужно обратить внимание навдавливание проппанта в мягкие угольные породы. Поэтому можно сказать, чтокварцевый песок имеет достаточную прочность для гидроразрыва угольных пластов.К тому же естественные пески гораздо дешевле и более доступны, чем искусственныепроппанты [163].107Кроме того, небольшая глубина залегания обрабатываемых пластов означаетнизкую в них температуру.
В связи с этим нет необходимости в применениисинтетических высококачественных проппантов, а технологически и экономическицелесообразно использование песка.При гидроразрыве угольных пластов широко применяется следующее сочетаниеразмеров проппантов: проппант мелкой фракции (40-70 меш) + проппант среднейфракции (20-40 меш) + проппант крупной фракции (16-20 меш). Для уменьшенияпотери жидкости в пласт и создания единой прямой трещины добавляется проппантмелкой фракции в жидкости разрыва.
Для закрепления образованных трещин иувеличения их проводимости добавляется проппант средней фракции. Для снижениявероятности выноса проппанта добавляется проппант крупной фракции в жидкостипесконосители [164].При гидроразрыве угольных пластов на участке QD бассейна Qinshuiприменяются естественные пески Lanzhou, происхождение которых недалеко отбассейна Qinshui. На участке QD давление смыкания трещины ГРП намного меньше20 МПа, поэтому пески Lanzhou имеют достаточную прочность.
Сравнение основныххарактеристик песков Lanzhou и керамического проппанта приведено в таблице 4.1.Таблица 4.1 Сравнение основных характеристик проппантов [165]Наименование показателяНасыпная плотность, г/см3Плотность скелета, г/см3ОвальностьСферичностьМутность, NTUРастворимость в кислоте, %Прочность при 21 МПа, %(процент разрушенныхчастиц)4.3Пески Lanzhou, Пески Lanzhou, Керамический20/40 меш16/20 мешпроппант1,641,651,642,632,612,760,70,70,90,70,70,9891292,63,02,9<4,012,732,5<8,0Моделирование ГРП на исследуемом участке QD4.3.1 ГРП в параметрических скважинахВ этой работе целевыми обрабатываемыми пластами на участке QD бассейна108Qinshui являются угольные пласты S и SW. Породы, окружающие продуктивныепласты S и SW, в основном состоят из аргиллита и известняка. Значения механическихсвойств угольных пластов, кровель и подошв приведены в таблице 2.13 во второйглаве, из которой видно, что породы кровли пласта SW (известняк) имеют наибольшиепрочности на сжатие и растяжение, далее следуют породы кровли пласта S и подошвпластов S и SW (аргиллит).
Угольные породы обладают наименьшей прочностью.Разница между модулями упругости пород угольных пластов и окружающих пластовотчетливо заметна, даже на порядок. Коэффициент Пуассона для угля выше, чем уокружающих пород. Так как механические свойства угольной породы, кровли иподошвы пластов S и SW очевидно отличаются, и расстояние между целевымиобрабатываемыми пластами S и SW большое, следует применить поинтервальныеГРП.НаизучаемомучасткеQDпроводилисьпоинтервальныеГРПв6параметрических скважинах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
