תנועת הדחף במעטפת Frac נסמרה, אבל כמה היא באמת חשובה עבור Shale Wells?

Proppant מורכב מחלקיקים בגודל חול המוזרקים עם נוזל frac במהלך פעולת הפראקינג. בבארות נפט וגז מפצלי, נוזל ה-frac הוא בדרך כלל מים עם מפחית חיכוך כלשהו (כמו סבון) שנוסף כדי להוריד את לחץ שאיבת ה-frac. מטרת הפריפנט היא לעצור את סגירת השברים המושרים במאגר לאחר הפסקת השבר והלחץ המוגבר נמוג.

בבארות נפט וגז מפצלי פצלים, התומך המשמש הוא תערובת של חול 100 רשת וחול 40-70 רשת, והגרגרים הללו הם שניהם קטנים ממילימטר רוחב. גדלי חלקיקי חול קטנים כאלה נחוצים כדי שחול יישא דרך שברים צרים ברשת שברים שנוצרה על ידי פעולת השבר. חול גדול יותר יסתום את הרשת ולא יהיה ניתן להזרקה - כך התגלה בימיה הראשונים של מהפכת הפצלים.

בדרך כלל, בארות אופקיות בפצלים באורך שני מיילים והן נשאבות עם 40 פעולות או שלבים נפרדים של שבירה. אורכו של כל שלב הוא בערך 250 רגל ומעטפת המתכת מכילה 10-20 אשכולות של נקבים, עם מספר נקבים בכל אשכול. באופן אידיאלי, הבאר האופקית מחוררת היטב עם חורים אלה.

נתיב הזרימה של גרגר תומך הוא חמקמק. ראשית, על התבואה לבצע כיפוף בזווית ישרה כדי לא לזרום לאורך המעטפת לתוך נקב. ואז הוא מתמודד עם גיאומטריית שבר מורכבת - אולי שבר עיקרי שמסתעף לשברים בת, כמו גזע עץ שמתפשט לענפים ואז לזרדים.

האם גרגר התומך יוכל להיכנס לכל השברים הללו או שחלקם צרים מדי? גרגר חול של 100 רשת עשוי להיות מסוגל להידחק לשבר צר יותר כאשר גרגר 40-70 אינו יכול.

שיפור בהפקת נפט וגז על ידי שימוש בחומרים בעלי גודל גרגר קטן מ-100 mesh תועד, ומציע שכדאי להכניס אפילו גרגירי תומך זעירים לשברים קטנים יותר כדי לשמור אותם פתוחים לזרימה של מולקולות נפט או גז. מתקן אחד כזה נקרא DEEPROP.

בדיקות חדשות של זרימת תומך החוצה מהמארז.

לאחרונה כמה בדיקות חדשות נעשו לחקור את זרימת פרופןt דרך המעטפת עצמה, כלומר אורך קצר של מעטפת אופקית שחורר כדי לשחרר את נוזל ה-frac. זו לא בדיקה תת קרקעית - הצנרת מונחת על גיגית על פני השטח והאמבטיה אוספת חומר עזר ונוזל שיוצא מהנקבים.

מספר רב של מפעילים תמכו בפרויקט זה שבו נעשה שימוש במגוון של אשכולות ביצועים בעלי מטעני ניקוב שונים, עיצובים וכיוונים שונים. נחקרו קצבי שאיבה שונים, גדלי תמך ואיכות חול.

חומרת הבדיקה הייתה מציאותית ככל האפשר. המארז היה סטנדרטי של 5.5 אינץ' וכך גם קוטרי ניקוב. קצבי השאיבה היו גבוהים כמו 90 פעימות לדקה (חביות לדקה), אשר מעולם לא שימשו בבדיקת תנועות ההדחה לפני כן.

נבדק שלב שבירה בודד, על ידי ניקוב מקבצים שונים לאורך צינור באורך של כ-200 רגל. לכל מקבץ מבצעים היה תכריך משלו שכיוון את הנוזל והחומר הנלכד לתוך המיכל שלו, כך שניתן היה למדוד אותם.

הוצגו תוצאות עבור שני קבוצות שונות של אשכולות: 8 אשכולות בשלב עם 6 פרפים בכל אשכול, או 13 אשכולות בשלב עם 3 פרפים בכל אשכול. הבודקים השתמשו בחול 40-70 רשת או חול 100 רשת שנישא על ידי נוזל מים חלקלק שנשאב במהירות של 90 פעימות לדקה.

ניירות SPE אלה מדווחים כי בריחת התומך דרך אשכולות הפרף ואל האמבטיות אינה אחידה:

· חלק מהמוצרים התומכים, במיוחד מידות הרשת הגדולות יותר כמו 40-70 רשת, שטים על פני נקבי האשכולות הראשונים ואינם נכנסים למבנה עד לשלב זה. לחלקיקים הגדולים יותר יש יותר מומנטום.

· חלקיקי תומך קטנים יותר, כגון 100 mesh, נכנסים לנקבי האשכול בצורה אחידה יותר.

· עיצובים מוגבלים לכניסה פותחו באמצעות ניקוב אחד בלבד לכל אשכול בחלק העליון של המעטפת.

· במיוחד עבור חומר תמיכה גדול יותר, נקבים בתחתית המעטפת מושכים יותר מידי חומר משיכה (אפקט הכבידה), ועשויים להיות מוגדלים על ידי שחיקה, כך שפחות חומר מחזיק יגיע לצבירת נקבים בהמשך שלב ה-frac.

יציאת התמיכה מהמעטפת אינה אחידה.

כל הבדיקות גילו התפלגות יציאה לא אחידה. הטבלה מציגה את היחס בין הדחף הגדול ביותר שיוצא מאשכול: הדחף הקטן ביותר היוצא מאשכול (כלומר, הדחף המקסימלי: הדחף המינימלי), וכן הדחף השני בגודלו: ההנחיה השניה בתחתיתו. יחסים אלה הם פרוקסי לאי אחידות - יחס גדול יותר פירושו חלוקה לא אחידה יותר, ולהיפך.

התוצאות מראות כי 40-70 mesh proppant (יחסים גדולים יותר) מתפזר פחות שווה מאשר 100 mesh proppant (יחסים נמוכים יותר) - בשני תרחישי האשכול.

הפרשנות שניתנה בדוחות היא שיותר מחומרי ה-40-70, בהיותם גרגרי חול גדולים וכבדים יותר, נוטים להינשא בתנופה שלהם על פני צבירי ה-perf המוקדמים לפני יציאתם אל צבירי ה-perf המאוחרים יותר, בהשוואה ל-100 mesh. .

זה לא כל כך אידיאלי מכיוון שהמטרה היא לפזר את התמיסה באופן שווה על פני כל אשכולות הניקוב בשלב אחד של פריקה. אבל עכשיו לשאלה הגדולה כמה זה משנה?

האתגר הוא לייעל את ההליכים כך שהתפלגות היציאה הנשענת תהיה אחידה יותר. מהדוחות, תוצאות הבדיקה שולבו במודל דינמיקת נוזל חישובית (SPE 209178). גישה זו נבנתה בתוכנית ייעוץ לשבר, הנקראת StageCoach.

בינתיים, הדיווחים קובעים כי "זרימה לא אחידה של תומך במעטפת יכולה להיות חשובה כמו שונות היווצרות והצללת מתח." בואו נסתכל לעומק על זה.

מקורות אחרים לשונות ייצור פצלים.

השאלה האמיתית היא עד כמה חשובה חלוקה לא אחידה של הדחף להפקת נפט וגז מפצלי פצלים?

השונות הגדולה של בארות נפט וגז מפצלי תועד. לדוגמה, בארות אופקיות בפצלי בארנט באורך טיפוסי של 4000-5000 רגל מראות שה-10% התחתונים מהבארות מייצרים פחות מ-600 מק"פ בעוד ש-10% העליונים מהבארות מייצרים יותר מ-3,900 מק"פ.

ידוע כי מספר גורמים אחרים תורמים לשונות הרחבה של זרימת נפט או גז מפצלי.

אם אורך הבאר האופקית וכיוון הבאר מנורמלים כדי להסיר את השונות שלהם, אזי שלבי הפראק, גודל ההצמדה וכמויות ההשעיה עשויים להיחשב להשפעות מסדר ראשון. אפקטים מסדר ראשון אלו קיבלו עדיפות ואופטימיזציה במשחקי פצלים בוגרים יותר.

לאחר מכן ישנן תכונות גיאולוגיות כגון שברים טבעיים בפצלי, מתח באתר ויכולת שבירה של סלע הפצל. אלו נחשבות להשפעות מסדר שני מכיוון שקשה הרבה יותר לכמת אותן. המאמצים למזער את מקורות השונות הללו כוללים רישום של הבאר האופקית, התקנת כבל אופטי או מכשירים קוליים או גיאופונים מיקרו-סיסמיים למדידת התפשטות שבר ואינטראקציה עם גיאולוגיה מקומית לאורך באר אופקית.

על רקע מקורות השונות הללו, חלוקת היציאה מהמארז והאחידות של התומך נראות בעלות חשיבות דומה להשפעות אחרות מסדר שני, כגון שינויים בגיאולוגיה ומתח לאורך באר אופקית. אין שום סיכוי שאחידות יציאת המעטפת יכולה להסביר את השונות בייצור בין 600 Mcfd ל-3,900 Mcfd כפי שנצפתה ב-Barnett Shale.

אם לומר זאת בצורה אחרת, הדבר הקריטי הוא להוציא פרופפנט מרוב אשכולות הפרפ ולתוך השברים שנוצרו. זה הושג על ידי שאיבת חומר תמיכה קטן מאוד, 100 רשת או 40-70 רשת (ולעיתים קרובות שניהם) וייעול ריכוז וכמויות התמיכה עבור משחק פצלים מסוים.

מדובר ב-90% מהיעד שהושג בהצלחה יוצאת דופן במהפכת הפצלים של 20 השנים האחרונות. כך שקשה לראות מבדיקות פני השטח החדשות שלשונות מינורית ביציאות הדחף ממקבץ ניקוב אחד לאחר עלולה להיות השפעה ממדרגה ראשונה על הפקת נפט או גז.

אבל אולי תוצאות מבדיקות אחרות, בדיקות שונות, בפרויקט הזה יחשפו השפעות משמעותיות יותר על ייצור הפצלים.