Экспериментальный анализ растворимых фракционных пробок
Традиционные композитные гидроразрывные пробки надежны, но их внедрение до начала добычи нефти и газа может быть очень дорогостоящим. Увеличение длины горизонтального участка бурения также ограничивает безопасный диапазон работы гибких труб. Растворимые гидроразрывные пробки предназначены для растворения в буровой жидкости после гидроразрыва, что исключает необходимость фрезерования или шлифовки. Представим ситуацию с растворимыми гидроразрывными пробками, отправленными операторам. Все идет хорошо во время закачки, установки и гидроразрыва, но в конце концов гидроразрывная пробка не растворяется, и это становится кошмаром для поставщика.
Для начала рассмотрим, что заставляет растворимые гидроразрывные пробки растворяться. Обычно они изготавливаются из растворимых материалов (растворимых металлов или полигликолевой кислоты, в основном на основе алюминия и магния) и растворимого эластомерного состава. В присутствии электролитического раствора в скважинной жидкости растворимый металл корродирует посредством электрохимической реакции, известной как гальваническая реакция, скорость которой зависит от концентрации хлоридов, температуры, площади поверхности, контактирующей с жидкостью, и таких факторов, как концентрация растворимого металла на катоде. Рисунок 2. Проппант/песок оказывает сильное влияние на скорость растворения растворимых гидроразрывных пробок; например, проппант в нижележащем пласте может мигрировать из трещины в скважину, образуя своего рода песчаный мешок у гидроразрывной пробки.
С учетом этих обстоятельств любой из вышеперечисленных факторов потенциально может быть использован для контроля скорости растворения гидроразрывной пробки в статических условиях. Необходимо собрать важную информацию от оператора для моделирования условий в скважине, чтобы обеспечить минимальное растворение гидроразрывной пробки до завершения гидроразрыва. Затем растворение начинается по мере восстановления температуры в скважине. Однако условия в скважине и условия эксплуатации месторождения являются динамическими.
Когда для открытия трещины закачивается гидроразрывная пробка, в ствол скважины впрыскивается большое количество жидкости с температурой поверхности. На рисунке 1 показано, что при входе гидроразрывной пробки в ствол скважины температура внутри скважины значительно снижается. Как только гидроразрывная пробка достигает заданного положения, производится перфорация, затем скважина извлекается, после чего подключается оборудование для гидроразрыва. В течение этого периода температура внутри скважины начинает восстанавливаться. Если гидроразрыв задерживается, целесообразно закачать в скважину дополнительную жидкость с температурой поверхности для охлаждения ствола скважины и замедления скорости растворения гидроразрывной пробки. Когда начинается гидроразрыв, температура внутри скважины снова снижается, а после его завершения температура внутри скважины постепенно восстанавливается.
Поскольку растворимые гидроразрывные пробки предназначены для растворения во время фазы повторного нагрева, а время, необходимое для полного растворения пробки, зависит от ее температуры, следует учитывать, что температура в скважине вернется к точке, при которой скорость растворения гидроразрывной пробки увеличится. Однако скорость восстановления температуры пласта зависит от таких факторов, как объем закачки жидкости насосом, общий объем жидкости, закачанной в трещину, и размер трещины.
Эти переменные, вероятно, будут разными для каждого обрабатываемого пласта и могут вызывать колебания в восстановлении температуры, другими словами, невозможно со 100% уверенностью сказать, когда температура в скважине вернется к температуре, необходимой для растворения гидроразрывной пробки. То же самое относится и к концентрации хлорид-ионов в жидкости, поступающей обратно в скважину. Из-за описанных выше динамических изменений концентрация хлорид-ионов в жидкости скважины значительно ниже ожидаемой, что замедляет скорость растворения гидроразрывной пробки.
Помимо температуры и концентрации хлоридов, существуют и другие факторы. Представьте, что гидроразрывная пробка надежно зафиксирована, покрыта буровой жидкостью (за исключением той части стенки скважины, которая контактирует с обсадной трубой). Состав гидроразрывной пробки следует тщательно подбирать, исходя из температуры и концентрации хлоридов в этой скважине, которая восстанавливается после охлаждающего эффекта во время гидроразрыва. После обработки гидроразрывной пробки, почему же она не растворилась? Что еще в скважине могло помешать процессу растворения? Вероятный ответ – проппант/песок.
После завершения обработки скважина закрывается. Когда трещина закрывается, напряжение закрытия может привести к миграции или вытеканию расклинивающего материала из ствола скважины, не говоря уже о сценарии, который происходит во время гидроразрыва пласта при просеивании, и китайские операторы обычно реверсируют скважину, пытаясь восстановить хорошую производительность откачки. Во время обратной подачи расклинивающий материал из нижних пластов, вероятно, выйдет из трещин и мигрирует в ствол скважины. На месте гидроразрыва образуются мешки с песком, изолирующие его от жидкости в стволе скважины.
Можно подумать, что расклинивающие материалы проницаемы, как песок на пляже. Если засунуть руку в песок и выкопать его, песок будет влажным. Даже если пробка для гидроразрыва пласта полностью покрыта расклинивающим материалом, она все равно контактирует с буровой жидкостью, что является недостатком для пробки, поскольку она может быть не полностью изолирована от буровой жидкости, но при этом скорость ее растворения будет затронута.
