В статье приводятся результаты исследования, целью которого является изучение процесса контроля жидкостей ГРП.
Ключевые слова: полимер, гидроразрыв, ГРП, сшиватель, стабилизатор, деэмульгатор, брейкер, жидкость ГРП, лабораторные тесты жидкости.
У жидкости ГРП есть несколько целей: инициация и развитие трещины в пласте интереса; транспортировка расклинивающего агента во взвешенном состоянии вглубь трещины; создание достаточной по ширине трещины для транспортировки проппанта.
К жидкостям ГРП существуют следующие требования
1) Совместимость с пластом и пластовой жидкостью.
2) Минимальные значения давлений трения.
3) Достижение необходимой вязкости.
4) Низкий процент фильтрации в пласт.
5) Максимальный распад после работы с минимальным количеством осадков.
6) Экономическая эффективность.
Основные компоненты жидкости для гидроразрыва:
1. Полимеры
2. Сшиватели
3. Брейкеры
4. Стабилизаторы глин
5. Деэмульгаторы
6. Бактерициды
Полимер необходим для образования линейного геля, который обладает высокой вязкостью. Сшиватель при контакте с полимером связывает их молекулы, что выражается в значительном повышении вязкости, при относительно не большой концентрации полимера.
Брейкер необходим чтобы разрушить связи между молекулами полимера, вызвать его дегидратацию, тем самым очистить трещину от жидкости ГРП.
Стабилизатор глин предотвращает набухание глин и их миграцию.
Деэмульгатор предотвращает образование эмульсий при смешивании жидкости ГРП с пластовой и снижают поверхностное натяжение.
Линейный гель является очень хорошей средой для развития бактерий, из-за размножения которых он может потерять свои свойства и разрушиться. Для предотвращения данного процесса в воду, из которой в дальнейшем будут делать линейный гель, добавляют бактерицид. Он предотвращает развитие бактерий.
Для проведения ГРП необходимо большое количество воды. Нужно чтобы вода из доставляемого источника имела допустимые показатели. Для этого перед каждой работой воду из каждого источника доставляют в лабораторию и проводят ряд тестов.
Проводят тестирование на содержание химических и механических примесей.
- Определяют чистоту воды, ее цвет, прозрачность
- Определяют содержание соли, процентное количество в оде не должно превышать 1.5 %, в противном случае гель будет быстро дегидратировать.
- Определение содержания железа. Количество железа в воде не должно составлять 10мг/л, при превышении этого количества фиксируется частичное сшивание полимера, ухудшение общих качеств сшитого геля.
- Определение содержание хлорида. В случае их высокого содержания в воде происходит пересшивание геля, его частичному сшиванию.
- Определение щелочности, содержание бикарбонатов. Она оказывает влияние на гидратацию полимера и при высоких показателях увеличивает время сшивания геля.
- Определение жесткости. Определяется содержанием кальция и магния в воде, при большом количестве влияет на время сшивания геля, увеличивая его.
- Определение содержания сульфатов. Высокое содержание сульфатов способствует образованию плотных не растворимых минеральных отложений.
- Определение уровня pH. Который должен быть от 4.0 до 8.0. Если этот показатель ниже 4.0 это приводит к отсутствию сшиваемости, если больше 8.0, то происходит слишком быстрое сшивание линейного геля.
Далее в лаборатории подрядчика проводят тестирование жидкости на реометре, в котором проводят тест на вязкость, время разрушения геля, тест на сдвиг, реологический тест.
Вязкость — минимальная вязкость жидкости ГРП способная удерживать проппант во взвешенном состоянии 200сПз.
Реологический тест — реология жидкости ГРП должна быть стабильной на протяжении всей работы.
Тест на разрушение — в течении ГРП вязкость жидкости не должна снижаться менее 200сПз. Жидкость ГРП должна разрушаться полностью за время, предусмотренное тех. отстоем.
Тест на сдвиг — время восстановления вязкости геля после сниженния скорости сдвига до 200сПз не должно превышать нескольких секунд.
Тесты в полевой лаборатории, на кустовой площадке .
Контроль жидкости самый ответственный момент в ГРП и должен проводиться постоянно. По этим причинам тесты жидкости проводятся не только в стационарных лабораториях компаний подрядчиков, еще непосредственно и на кустовой площадке. Если вода по всем критериям прошла контроль, в нее добавляют полимер и другие хим. реагенты для получения линейного геля и проводят тест на содержание бактерий. Проба линейного геля не должна терять вязкость более 2сПз в час. Если фиксируется данное падение, необходимо найти из какой емкости была взята вода для данной пробы и произвести ее замену.
Для определения необходимого количества деэмульгатора проводится тест на эмульсию. Для этого необходимо смешать 50мл неочищенной нефти и 50мл разрушенного геля и произвести их смешивание в блендере. После смешивания поместить пробу в термостат с пластовой температурой и в течение следующего получаса фиксировать объем распада раствора. В течении 30мин. распад смеси должен составить не менее 90 %, т. е. более 45мл водной фазы.
Контроль качества жидкости не прекращается и во время самой работы. С каждой стадии отбирается проба линейного и сшитого геля, вязкость и время сшивания должны быть без отклонений, в ином случае закачку гидроразрыва необходимо остановить, найти причину и устранить.
Литература:
- Инженерный курс «РН-ГРП»
- Развитие технологии многостадийного гидроразрыва пласта в ОАО «Самотлорнефтегаз»/ Р. Р. Гайфуллин, В. В. Горин, А. С. Грищенко, А. Ю. Котельников, С. С. Кудря, В. Р. Харисов // Научно-технический вестник АО «НК-Роснефть»
- Геологические отчеты ООО «РН-ГРП»
