СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ СТИМУЛИРУЮЩИХ ОПЕРАЦИЙ С РАЗМЕЩЕНИЕМ СМЕСИ ПРОППАНТОВ Российский патент 2025 года по МПК E21B43/26 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к горному делу, а именно к нефте-газопромышленным операциям. В частности, данное изобретение относится к проведению стимулирующих геологический пласт операций с использованием проппантов с различными физическими характеристиками.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Гидроразрыв пласта (ГРП) используется для интенсификации притока пластовых флюидов к скважинам. В процессе гидравлического разрыва геологического пласта в него размещаются проппанты. Проппант (от англ. propping agent - «расклинивающий агент») - гранулообразный материал, который используется в нефтедобывающей промышленности для повышения эффективности отдачи скважин с применением технологии гидроразрыва пласта (ГРП). Служит для закрепления (предупреждения смыкания под действием горного давления) трещин, создаваемых в ходе ГРП. Представляет собой гранулы сходного размера, с типичным диаметром от 0,5 до 1,2 мм.

В уровне техники имеются решения, направленные на использование смеси проппантов с различными физическими характеристиками при сохранение проводимости проппантной пачки для получения гидроразрыва пласта с заданными параметрами, а именно увеличение полудлины трещины, на которой удовлетворяется условие минимально необходимой проводимости, даже путем увеличения процента менее крепкого проппанта в общей массе проппантов, тем самым увеличив добычу после ГРП, и увеличение процента менее крепкого проппанта в общей массе проппантов без потери полудлины трещины, на которой удовлетворяется условие минимально необходимой проводимости, тем самым обеспечиваем уменьшение стоимости ГРП без потери добычи.

В патенте US4478282А предлагается использовать порцию смеси проппантов различных размеров, которые, смешанные в определенных пропорциях, формируют низкопроницаемую упаковку, препятствующую распространению трещины. В данном изобретении не ставится целью подобрать дизайн смеси так, чтобы сохранить проницаемость проппантной упаковки, а наоборот ставится цель как можно больше снизить ее проницаемость.

В патентах RU2603990, RU2608372, RU2484243 и RU2404359 допускается использование смесей проппантов, однако целью не является сохранение проводимости проппантной пачки, а в

некоторых аспектах целью является снижение проводимости проппантной пачки для увеличения ее устойчивости, а хорошая проводимость трещины достигается за счет гетерогенного размещения проппантных кластеров с формированием каналов между ними.

В патенте RU2523275 предложено использование смеси двух гидрофобных материалов, образующих при закачке агломераты, и соотношение которых в смеси ограничено в пропорциях от 5:1 до 1:5. Указывается, что один из материалов имеет более высокую прочность для противостояния раздавливанию; или один из материалов может быть более плавучим, но более дорогим, и тогда достигается экономический эффект за счет улучшения транспортировки агломератов и разбавлением более дорогого материала более дешевым. Агломераты нужны для формирования гетерогенного размещения расклинивающего материала в трещине, чтобы за счет формирования каналов между агломератами достичь хорошей проводимости трещины. Не заявлено прогнозирование проводимости и выбор дизайна ГРП на основе свойств смеси, и материалы смеси ограничены гидрофобными материалами и материалами с гидрофобным покрытием, а процентный состав смеси ограничен заявленными пропорциями компонентов смеси.

В патенте RU2687722 заявлено использование смеси твердых гранул проппанта и (полу)мягких частиц, которые усиливают структуру упаковки частиц и укрепляют проппантные кластеры, препятствуя их размыванию. Целью данного изобретения является способ сохранения целостности проппантных кластеров; целью не является и не заявлен выбор дизайна ГРП на основе анализа изменения свойств смеси при изменении процентного содержания компонентов смеси.

В патенте US10920558 в качестве изобретения заявлена последовательность операций, чтобы отдельно заполнять нижнюю и верхнюю части трещины. Заявлено, что могут применяться разные проппанты или их комбинации, приводится как отдельный пример проппанты низкого и высокого качества, и еще отдельный пример - когда проппанты смешиваются во время оседания в трещине. Смеси проппантов указаны для наиболее широкого покрытия заявки в плане применяемых материалов, при этом не заявлено измерение и учет свойства смеси, также не заявлен прогноз проводимости трещины исходя из свойств смеси.

В патенте US11441068 основным изобретением является способ закачки в несколько скважин одновременно и способ смешения двух суспензий с разными проппантами, которые могут иметь разные свойства, в том числе разную устойчивость к разрушению. При этом не заявлено изучение свойств смеси и выбор дизайна ГРП на основе таких свойств.

Соответственно в уровне техники имеется необходимость в создании методики использования смеси проппантов с различными физическими характеристиками при сохранение проводимости проппантной пачки для получения гидроразрыва пласта с заданными параметрами, а именно увеличение полудлины трещины, на которой удовлетворяется условие минимально необходимой проводимости, даже путем увеличения процента менее крепкого проппанта в общей массе проппантов, тем самым увеличив добычу после ГРП, и увеличение процента менее крепкого проппанта в общей массе проппантов без потери полудлины трещины, на которой удовлетворяется условие минимально необходимой проводимости, тем самым обеспечиваем уменьшение стоимости ГРП без потери добычи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с заявленным изобретением предложен способ выполнения стимулирующих операций, содержащих на любом этапе как минимум один гидравлический разрыв пласта, в котором определяют геометрические параметры разрыва; определяют размещение проппантов и/или смеси проппантов в разрыве; определяют характеристики разрыва, описывающих его добывающую способность по флюидам; обеспечивают размещение проппантов и/или смеси проппантов в разрыве вместе с жидкостью гидроразрыва для воздействия на пласт путем закачивания жидкости, содержащей в себе проппанты и/или смесь проппантов, на основе данных, определенных на этапах ранее. Технический результат состоит в увеличении полудлины трещины, на которой удовлетворяется условие минимально необходимой проводимости, даже путем увеличения процента менее крепкого проппанта в общей массе проппантов, тем самым увеличив добычу после ГРП, и увеличении процента менее крепкого проппанта в общей массе проппантов без потери полудлины трещины, на которой удовлетворяется условие минимально необходимой проводимости, тем самым обеспечиваем уменьшение стоимости ГРП без потери добычи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее варианты осуществления заявленного изобретения описываются более подробно, посредством чертежей, на которых показано:

Фиг.1 представлена форма кривой зависимости проницаемости пачки смеси двухкомпонентной смеси материалов (менее прочного кварцевого песка и более прочного керамического проппанта), при давлении на пачку ок. 100 атм.

Фиг.2 представлена форма кривой форма кривой зависимости проницаемости пачки смеси двухкомпонентной смеси материалов (менее прочного кварцевого песка и более прочного керамического проппанта), при давлении на пачку ок. 200 атм.

Фиг.3 представлен Вариант 1 для реализации ГРП с 20% кварцевого песка от общей массы закачанной смеси. Распределение кварцевого песка (кв.п.) внутри трещины (верхняя половина рисунка) и распределение проводимости внутри трещины (нижняя половина рисунка). На нижней половине рисунка пунктирной линией показана минимально необходимая проводимость в трещине, сплошной линией показана фактически достигаемая проводимость при данном распределении смеси в трещине.

Фиг.4 представлен Вариант 2 для реализации ГРП с 20% кварцевого песка от общей массы закачанной смеси. Распределение кварцевого песка (кв.п.) внутри трещины (верхняя половина рисунка) и распределение проводимости внутри трещины (нижняя половина рисунка). На нижней половине рисунка пунктирной линией показана минимально необходимая проводимость в трещине, сплошной линией показана фактически достигаемая проводимость при данном распределении смеси в трещине.

Фиг.5 представлен Вариант 3 для реализации ГРП с 20% кварцевого песка от общей массы закачанной смеси. Распределение кварцевого песка (кв.п.) внутри трещины (верхняя половина рисунка) и распределение проводимости внутри трещины (нижняя половина рисунка). На нижней половине рисунка пунктирной линией показана минимально необходимая проводимость в трещине, сплошной линией показана фактически достигаемая проводимость при данном распределении смеси в трещине.

Фиг.6 представлена оптимизация варианта 3 для реализации ГРИ с целью увеличения общей доли кварцевого песка до 23% от общей массы закачанной смеси. Распределение кварцевого песка (кв.п.) внутри трещины (верхняя половина рисунка) и распределение проводимости внутри трещины (нижняя половина рисунка). На нижней половине рисунка пунктирной линией показана минимально необходимая проводимость в трещине, сплошной линией показана фактически достигаемая проводимость при данном распределении смеси в трещине.

Фиг.7 представлена форма кривой зависимости процента разрушенных гранул смеси расклинивающих материалов от процента содержания наиболее доступного и/или наиболее дешевого материала в двухкомпонентной смеси материалов, при давлении на пачку ок. 100 атм.

Фиг. 8 представлена форма кривой зависимости проницаемости пачки смеси (КвП70-БШ30) со смесью (КерП60-БП40), от процентного содержания смеси КвП70-БШ30, при давлении на пачку ок. 100 атм.

Фиг.9 представлена форма кривой зависимости проницаемости пачки смеси (КвП70-БШ30) со смесью (КерП60-БП40), от процентного содержания смеси КвП70-БШ30, при

давлении на пачку ок. 200 атм.

Фиг.10 представлена проводимость трещины ГРП при использовании 20% смеси КвП70-БШ30 и 80% смеси Кер60-БП40 в общей массе смеси.

Фиг. 11 представлена форма кривых зависимости проницаемости пачки смеси КвП70-БШ30 со смесью КерП60-БП40 (сплошная линия), а также пачки смеси КвП70-БШ30 со смесью КерП45-БП55 (пунктирная линия) от процентного содержания смеси КвП70-БШ30, при давлении на пачку ок. 100 атм.

Фиг.12 - представлена проводимость трещины ГРП при использовании 20% и 40% смеси КвП70-БШ30 в общей массе смеси КвП70-БШ30 + КерП45-БП55, по сравнению с проводимостью при использовании 20% смеси КвП70-БШ30 и 80% смеси КерП60-БП40 в общей массе смеси.

Фиг. 13 - представлена форма кривых зависимости проницаемости пачки смеси КвП70-БШ30 со смесью КерП60-БП40 (черная сплошная линия}, пачки смеси КвП70-БШ30 со смесью КерП45-БП55 (пунктирная линия), а также пачки смеси КвП50-БШ50 со смесью КерП45-БП55 (серая сплошная линия) от процентного содержания смеси КвП-БШ, при давлении на пачку ок. 100 атм.

Фиг.14 - представлена проводимость трещины ГРП при использовании 40% смеси КвП70-БШ30 в общей массе смеси КвП70-БШ30 + КерП45-БП55, 40% смеси КвП50-БШ50 в общей массе смеси КвП50-БШ50 + КерП45-БП55, по сравнению с проводимостью при использовании 20% смеси КвП70-БШ30 и 80% смеси КерП60-БП40 в общей массе смеси.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В соответствии с заявленным изобретением предложена методики использования смеси проппантов с различными физическими характеристиками при сохранение проводимости проппантной пачки для получения гидроразрыва пласта с заданными параметрами, а именно увеличение полудлины трещины, на которой удовлетворяется условие минимально необходимой проводимости, даже путем увеличения процента менее крепкого проппанта в общей массе проппантов, тем самым увеличив добычу после ГРП, и увеличение процента менее крепкого проппанта в общей массе проппантов без потери полудлины трещины, на которой удовлетворяется условие минимально необходимой проводимости, тем самым обеспечиваем уменьшение стоимости ГРП без потери добычи.

Проппанты могут быть произведены из различных материалов, среди которых наиболее часто применяются (приведены в порядке понижения прочности, список не ограничивается перечисленными материалами): бокситы, керамика, кварцевый песок, частично или полностью растворимые частицы и волокна. При этом существуют и другие материалы, которые можно использовать в качестве проппантов, такие как частицы бурового шлама, измельченное стекло,

полимеры, измельченные органические элементы и т.п. С одной стороны, чем прочнее материал, использующийся в качестве проппанта, тем более проницаемой будет наполненная данным материалом гидравлическая трещина, что важно для увеличения притока флюида к скважине. С другой стороны, более прочные материалы являются менее распространенными в природе, более сложными в добыче и изготовлении, и, как следствие, обычно менее доступными к использованию по экономическим причинам.

Соответственно, при проведении гидроразрыва пласта существует техническая задача по выбору материал, используемого в качестве проппанта. Даная задача состоит в том, чтобы максимизировать проницаемость пачки проппанта, при этом используя наиболее доступные и экономически выгодные материалы.

Предлагаемый подход к решению данной задачи состоит в том, чтобы использовать для ГРП в качестве проппанта смесь частиц из различных материалов в заданных оптимальных пропорциях, обеспечивающих, с одной стороны, максимизацию доли более доступных к использованию (обычно менее крепких) частиц в пачке, а, с другой стороны, минимизацию потерь

проницаемости пачки от добавления данных частиц.

В предлагаемом подходе, определение пропорции материалов в смеси проппантов осуществляется лабораторным методом.

Количество разрушенных гранул

Количество разрушенных гранул измеряется в лаборатории в соостветствии с рекоммендациями стандарта ISO 13503-5 или АРТ 19C. Навеску проппанта весом от 80 до 120 грамм помещают на верхнее сито комплекта сит, состоящих только из первого и второго первичных сит в соотствии с размерами проппанта, и поддона, и высеивают основную фракцию в течение 10 минут. Далее, используя формулу и данные о насыпной плотности проппанта, высчитывают массу проппанта, необходимую для дальнейшего исследования. Это количество материала насыпают в металлическую цилиндрическую камеру диаметром 50,7 мм, закрывают пуассоном, помещают под пресс и прикладывают нагрузку с постоянной скоростью 2000psi/min до достижения предписанного уровня нагрузки. По достижении этого уровня, давление выдерживается 2 минуты, затем сбрасывают нагрузку и достают образец. Проппант из ячейки выкладывается весь

полностью на комплект сит, используемых в начале исследования, и высеивается 10 минут; количество материала в поддоне после высеивания взвешивается и пересчитывается в процентах от количества изначального материала, помещенного в камеру.

Проведение эксперимента по измерению проводимости пропантной пачки.

Прибор для измерения проводимости пропантной пачки

Прибор для измерения проводимости пропантной пачки состоит из автоматического пресса и модифицированной ISO или АРI ячейки с внутренней площадью 10 дюймов квадатных. Аппарат может создавать давление закрытия трещины до 20,000 фунтов на квадратный дюйм и температуру до 2000С. Датчики дифференциального давления фирмы «Rosemount» используются для измерения перепада давления по длине ячейки. Цифровые измерители высоты «Mitutoyo» используются для измерения толщины пропантной пачки. Насосы марки «QOIZIX QX1500» используются для прокачки солевого раствора через ячейку во время промывки и измерения проводимости. Насосы используют азотированный 2% раствор хлорида калия, находящийся в резервуарах. Из раствора удаляется кислород, затем раствор проходит стадию насыщения азотом для предотвращения образования оксидов металлов и попадания их в пропантную пачку. Перед входом в ячейку раствор проходит через систему насыщения кремнием.

Приготовление проппанта

Проппант отбирают и готовят в соответствии с процедурой ISO 13503-2.

Керновый материал

В качестве кернового материала используется песчаник Огайо (Scioto), с размерами: длина 176.3 ± 0.4мм, ширина 37.00 ± 0.4 мм и толщина 10.1 ± 0.3 мм. Параллельность должна соблюдаться в пределах ± 0.05 мм.

Процедура выравнивания проппанта в ячейке

Равномерно поместить в ячейку 4 порции проппанта, предварительно подготовленные с помощью делителя. Общая масса образца 63 г (равно загрузке в 2 фунта на квадратный фут).

Выровнять проппант в тестовой ячейке с помощью специального клиновидного устройства. Не следует выравнивать пропант посредством вибрации или утрамбовывания, т.к. это может привести к перераспределению частиц проппанта по размеру. Точно выровнять уровень проппанта относительно стенок ячейки.

Установить верхний керн и продолжить оставшуюся часть подготовки к эксперименту.

Процедура измерения проводимости проппантной пачки в соответствии с процедурой ISO 13503-2.

Измерение проводимости проппантной пачки проводят при заданном давлении закрытия трещины и температуры. Измерение заключается в постоянной прокачке 2% раствора хлорида калия.

Загрузить проппантную пачку в ячейку как описано выше.

После того как ячейка собрана, приложить давление обжима в 500 фунтов на квадратный дюйм.

Пролить всю гидравлическую систему для удаления воздуха. Выставить поддерживать давление солевого раствора на уровне 500 фунтов на квадратный дюйм.

Инициировать нагрев ячейки до 121 С.

После 12 часов технического отстоя увеличить давление до 2000 фунтов на квадратный дюйм (со скоростью 100 фунтов на квадратный дюйм в минуту).

Выдержать проппант при давлении 2000 фунтов на квадратный дюйм и заданной температуре 50 ± 2 часов. При этом определить проводимость после 50 ± 2 часов предварительно обнулив датчики перепада давления.

Измерения проводятся путем прокачки раствора в течение 3-5 минут на каждом расходе. Для вычисления средней проводимости проппантной пачки используется закон Дарси.

После измерения давление закрытия поднимают до следующего шага 4000 psi и процедуру измерения повторяют через 50 ± 2 часов.

Кроме того, в предлагаемом подходе, существует возможность определения оптимальной пропорции материалов в смеси для конкретных условий гидроразрыва; для данной цели используется метод моделирования гидроразрыва с большой детализацией переноса частиц внутри гидравлической трещины, раскрытый в патенте RU2730576 и RU2739287.

Предлагаемый подход основывается на существовании нелинейного поведения как минимум одной кривой из трех нижеописанных:

1) кривой зависимости проницаемости (и проводимости) пачки смеси расклинивающих агентов от процентного содержания наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси, при заданном давлении на пачку смеси.

2) кривой зависимости процента разрушенных гранул в пачке смеси расклинивающих агентов от процентного содержания наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси, при заданном давлении на пачку смеси.

3) кривой зависимости количества (и процента содержания) крупных гранул наиболее крепких компонентов в смеси расклинивающих агентов от количества (и процента содержания) наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси, при заданном давлении на пачку.

Нелинейное поведение вышеописанных кривых приводит к существованию промежутков, соответственно:

(1а) незначительной потери проницаемости (и проводимости) пачки смеси при увеличении содержания наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси, при заданном давлении на пачку смеси.

(1б) значительной потери проницаемости (и проводимости) пачки смеси при увеличении содержания наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси, при заданном давлении на пачку смеси.

(2а) незначительного увеличения процента разрушенных гранул в пачке смеси от процентного содержания наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси, при заданном давлении на пачку смеси.

(2б) значительного увеличения процента разрушенных гранул в пачке смеси от процентного содержания наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси, при заданном давлении на пачку смеси.

(3а) незначительного увеличения процента крупных гранул наиболее крепких компонентов в пачке смеси от количества (и процента содержания) наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси, при заданном давлении на пачку смеси.

(3б) значительного увеличения процента крупных гранул наиболее крепких компонентов в пачке смеси от количества (и процента содержания) наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси, при заданном давлении на пачку смеси.

Вышеописанные промежутки используются как инструмент для принятия решений об оптимальном процентном содержании наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси:

(4) В случаях (1а) и (2а) и (3б) – Рекомендуется увеличение содержания наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси.

(5) В случае (1б) и (2б) и (3а) - Не рекомендуется увеличение содержания наименее крепких и/или наиболее доступных и/или дешевых компонентов в данной смеси.

Предлагаемый подход подразумевает, что решения (4) и (5) могут быть приняты:

Только по результатам лабораторных тестов, без моделирования на симуляторе гидроразрыва пласта.

По результатам введения кривых (1) и/или (2) и/или (3) в симулятор гидроразрыва пласта и последующего моделирования с определением концентрации компонентов смеси внутри трещины гидроразрыва после окончания закачки.

По результатам введения кривых (3) в программу смесителя (blender) флота ГРП с определением концентрации компонентов смеси при выполнении закачки.

Предлагаемый подход базируется на следующем физическом феномене. При смешивании менее крепкого материала (например, кварцевый песок) с более крепким материалом (например, керамический проппант), или с несколькими другими материалами с различными свойствами, зависимость проницаемости (проводимости) пачки смеси и/или зависимость процента разрушения гранул смеси в гидравлической трещине от процентного соотношения смешиваемых материалов имеет нелинейное поведение с участками разного наклона на графиках «проницаемость (или проводимость) смеси от процента содержания менее крепкого материала/менее крепкой смеси материалов» (Фиг.1, Фиг.2, Фиг.8, Фиг. 9) и «процент разрушенных гранул смеси от процента содержания менее крепкого материала/менее крепкой смеси материалов» (Фиг.7).

Оптимальный выбор более доступного материала осуществляется по анализу локального угла наклона кривой зависимости проницаемости пачки смешанных материалов от доли доступных материалов в смеси. Анализ локального угла наклона заключается в сравнении данного угла с приемлемым значением угла наклона. В случае, если значение угла наклона ниже приемлемого, то условия являются благоприятными для увеличения процентного содержания материала, вызывающего падение проницаемости. В случае, если значение угла наклона выше приемлемого, то увеличение процентного содержания материала, вызывающего падение проницаемости, не рекомендуется.

Под приемлемым углом наклона кривой понимается такой угол наклона, при котором возможно произвести увеличение процентного содержания материала, вызывающего падение проницаемости смеси, без неприемлемого падения проницаемости смеси материалов.

Под неприемлемым падением проницаемости, в свою очередь, понимается такое падение проницаемости смеси, которое не позволит достичь поставленных перед ГРП технических, производственных, экономических задач.

Кроме кривых зависимости проницаемости (проводимости) и/или процента разрушенных гранул пачки от процентного содержания компонента/компонентов смеси, предлагаемый метод

подразумевает возможное определение кривых зависимости и прочих параметров от процентного содержания компонента/компонентов смеси, включая, но не ограничиваясь следующими параметрами:

- относительной проницаемости (проводимости) пачки к различным флюидам и газам;

- изменения толщины пачки смеси, изменения параметров вдавливания гранул смеси в породу;

- отношения процента разрушенных гранул одного или нескольких компонентов к проценту разрушенных гранул другого или смеси других компонентов той же смеси;

- растворимости пачки смеси в различных флюидах;

- крепости пачки смеси по результатам теста на одноосное или трехосное сжатие;

- параметров выноса частиц смеси из пачки при прохождении потока флюида через пачку.

При этом, аналогично определению неприемлемого уровня проницаемости, под неприемлемым уровнем параметра (толщина, процент разрушенных гранул, и т.д.) понимается такое его значение, которое не позволит достичь поставленных перед ГРП технических, производственных, экономических задач.

Получившиеся кривые могут быть использованы двумя способами:

(1) Путем непосредственного использования оптимального процентажа смеси из данной кривой для дизайна гидроразрыва пласта, согласно вышеприведенным примерам.

(2) Введение данной кривой в симулятор гидроразрыва пласта, для оценки изменения структуры и состава смеси в забойных условиях и внутри гидравлической трещины во время и после гидроразрыва пласта. Оптимизация процентного содержания компонентов смеси и расписание закачки (расход, концентрация, типы жидкостей и материалов, длительность стадий) определяется по результатам данного моделирования. При этом, моделирование может быть произведено с использованием различных моделей ГРП, включая, но не ограничиваясь моделями Христиановича - Гиртсма - де Клерка (KGD), Перкинса - Керна - Нордгрена (PKN), радиальной, псевдо-3D, плоскостной 3D, полной 3D, модели гидроразрыва нетрадиционных пластов (например UFM), или их комбинаций.

Пример двухкомпонентной смеси проппантов, протестированной при двух или нескольких различных давлениях.

Например, рассмотрим Фиг.1, на котором представлены результаты тестирования под давлением ок. 1470 psi (100 атм) смеси кварцевого песка прочностью ок. 2000 psi (замеры прочности здесь и далее осуществляются в соответствии с рекомендациями стандарта ISО 13503-5 или АРI 19С) и керамического проппанта прочностью 8000 psi. При содержании кварцевого песка (наименее крепкого компонента смеси) в диапазоне от 0 до 20% от общей массы смеси (участок А-В), угол наклона кривой таков, что потеря проницаемости составляет 8 Д на каждый добавленный процент кварцевого песка. Далее, при содержании кварцевого песка в диапазоне от 20 до 40% тангенс угла наклона участка В-С в 16 раз меньше тангенса угла наклона участка А-В, в результате чего потеря проницаемости на участке В-С составляет 0.5 Д на каждый добавленный процент кварцевого песка. Далее, при содержании кварцевого песка в диапазоне от 40 до 80% тангенс угла наклона участка С-D в 6.5 раз больше тангенса угла наклона участка В-С, в результате чего потеря проницаемости на участке С-D составляет 3.25 Д на каждый добавленный процент кварцевого песка.

Далее, рассмотрим Фиг.2, на котором представлены результаты тестирования той же самой смеси кварцевого песка и керамического проппанта, что на Фиг.1, но при более высоком давлении - ок. 2940 psi (200 атм). При содержании кварцевого песка (наименее крепкого компонента смеси) в диапазоне от 0 до 15% от общей массы смеси (участок А-В), угол наклона кривой таков, что потеря проницаемости составляет 8 Д на каждый добавленный процент кварцевого песка. Далее, при содержании кварцевого песка в диапазоне от 25 до 40% тангенс угла наклона участка С-D в 12 раз меньше тангенса угла наклона участка А-В, в результате чего потеря проницаемости на участке С-D составляет 0.67 Д на каждый добавленный процент кварцевого песка. Аналогичным образом проводится анализ любых участков на данной кривой.

Результаты данного тестирования далее используются для оптимизации дизайна ГРП следующим образом. Предположим, что при дизайне определенного ГРП в обязательном порядке (по экономическим, операционным или прочим соображениям) требуется:

1) создать трещину полудлиной 100 метров;

2) использовать кварцевый песок и керамический проппант (аналогичных тем, что показаны на Фиг.1), при этом необходимо достичь как минимум 20%-ой доли кварцевого песка по массе от общей массы закачанной смеси;

3) По возможности, увеличить процент кварцевого песка выше минимальных 20% по массе от общей массы закачанной cмеси;

4) при дизайне соблюсти минимально необходимую проводимость трещины вдоль всей полудлины, при этом эффективное давление на пачку смеси в трещине будет составлять 100 атм. (минимально необходимая проводимость трещины рассчитывается исходя из данных пластовых параметров и целевых показателей по добыче после ГРП).

Согласно вышеприведенным требованиям (100 атм давления на пачку), необходимо рассматривать данные, показанные на Фиг.1. Рассмотрим 3 варианта достижения требуемой 20%-ой массовой доли кварцевого песка в массе всей смеси.

Вариант 1: закачка первых 20% от общей массы смеси, используя 100% кварцевого песка, и последних 80% от общей массы смеси, используя 100% керамического проппанта. В таком случае, концентрация кварцевого песка на конце трещины приводит к тому, что только 75% полудлины трещины удовлетворяет условию превышения минимально необходимой проводимости вдоль всей трещины (Фиг.3).

Вариант 2: закачка смеси, полностью состоящей из 20% кварцевого песка и 80% керамического проппанта. В таком случае, недостаточная проводимость смеси приводит к тому, что первые 50% полудлины трещины не удовлетворяют условию превышения минимально необходимой проводимости вдоль всей трещины (Фиг.4). рисунка пунктирной линией показана минимально необходимая проводимость в трещине, сплошной линией показана фактически достигаемая проводимость при данном распределении смеси в трещине.

Вариант 3: Используя предлагаемый подход, подбирается такой процент содержания кварцевого песка в смеси, который на графике, изображенном на Фиг.1, удовлетворяет трем условиям (1) больше требуемого общего процента содержания кварцевого песка, (2) находится на самом крайнем правом конце линии с минимальным тангенсом угла наклона, (3) превышает

минимально необходимую проводимость. Применительно к данным на Фиг.1, все три условия выполняются для отрезка В-С, соответственно рекомендуется выбрать 40% содержание кварцевого песка в смеси для оптимизации. Используя выбранное значение, дизайн подстраивается так, чтобы удовлетворить вышеприведенным требованиям при проведении ГРП. В результате, получаем следующий вариант: закачка первых 50% от общей массы смеси проводится с использованием смеси 40% кварцевого песка и 60% керамического проппанта, а последних 50% от общей массы смеси - с использованием 100% керамического проппанта. В таком случае, вся полудлина трещины удовлетворяет условию превышения минимально необходимой проводимости (Фиг.5).

Существует дальнейшая возможность оптимизации Варианта 3, заключающаяся в следующем. Из Фиг.1 известно, что тангенс угла наклона на участке А-В в 16 раз больше тангенса угла наклона на участке В-С, что говорит о том, что потери проницаемости пачки при переходе с 0% (точка А) до 20% (точка В) кварцевого песка в смеси не позволяют заменить в Варианте 3 этапы закачки с использованием 100% керамического проппанта на этапы закачки с использованием 20%-ой смеси кварцевого песка. Однако, существует промежуточное значение на участке А-В - равное 10% кварцевого песка, при котором потери проницаемости позволяют сохранить проводимость трещины выше минимально необходимой, после внедрения смеси с данным промежуточным значением вместо части этапа со 100% керамического проппанта. В итоге, получаем следующее расписание: закачка первых 50% от общей массы смеси проводится с использованием 40%-ой смеси кварцевого песка, последующие 30% от общей массы смеси закачиваются с использованием 10%-ой смеси кварцевого песка, а последние 20% от общей массы смеси с использованием 100% керамического проппанта. При данной оптимизации, проводимость сохраняется выше минимально необходимой вдоль всей длины трещины (Фиг.6), но при этом процент используемого песка повышается до 23%. Аналогичным образом может быть проведена оптимизация дизайна при условии повышения эффективного давления на пачку до 200 атм, в таком случае для нахождения оптимального варианта используется график на Фиг.2.

В случае, если вместо кривой проницаемости пачки смеси (изображенной на Фиг.1 и Фиг.2) используется кривая зависимости другого параметра от процента кварцевого песка в смеси (проводимость смеси, процент разрушенных гранул и так далее, согласно вышеупомянутому списку), то оптимизация дизайна проводится аналогичным способом. Например, на Фиг.7, при тестировании смеси тех же кварцевого песка и керамического проппанта, что показаны на Фиг.1 и Фиг.2, под давлением ок. 100 атм, при содержании кварцевого песка в диапазоне от 0 до 20% от общей массы смеси, на участке А-В, процент разрушенных гранул растет на 0.25 на каждый добавленный процент кварцевого песка; в то время как при содержании кварцевого песка в диапазоне от 20 до 40%, на участке В-С, тангенс угла наклона в 10 раз меньше, чем на участке А-В, и процент разрушенных гранул растет на 0.025 на каждый добавленный процент кварцевого песка. В результате, при необходимости достичь определенного процента содержания кварцевого песка, рекомендуется прежде всего проводить повышение процента содержания менее крепкого материала на участке В-С. Для проведения более точной оптимизации дизайна ГРП в таких случаях необходимо знать соответствия значений выбранного параметра (в данном случае, процент разрушенных гранул) значениям проницаемости пачки. Так, в данном примере, в точке А, при 0% содержания кварцевого песка, 1% разрушенных гранул соответствует 430 Д

проницаемости пачки (как видно из Фиг.7 и Фиг.1), в точке В, при 20%-ом содержании кварцевого песка в смеси, 6% разрушенных гранул соответствует 270 Д проницаемости пачки, и так далее.

Таким образом, из рассмотренных вариантов 1-4, технический результат заключается в том, что путем использования и оптимизации смеси проппантов, мы можем:

1) Увеличить полудлину трещины, на которой мы удовлетворяем условие минимально необходимой проводимости, даже путем увеличения процента менее крепкого проппанта в общей массе проппантов, тем самым увеличив добычу после ГРП.

2) Увеличить процент менее крепкого проппанта в общей массе проппантов без потери полудлины трещины, на которой мы удовлетворяем условие минимально необходимой проводимости, тем самым уменьшив стоимость ГРП без потери добычи.

Пример многокомпонентной смеси (более двух) расклинивающих агентов, протестированной при двух или нескольких различных давлениях.

В данном случае, будет существовать смесь как минимум двух расклинивающих агентов, которая, при тестировании на прочность согласно стандартам ISO 13503-5 или АРI 19С, будет менее прочной или более прочной по отношению к третьему агенту или к другой группе агентов смеси. Внутри этой менее прочной или более прочной смеси агентов, сами агенты могут различаться друг от друга как минимум одним из нижеследующих признаков: средний размер, максимальный и минимальный размер гранул, разброс различных размеров гранул, сферичность, тип материала гранул, твердость, насыпная плотность, удельный вес материала, тип дополнительного покрытия гранул, растворимость и т.п.

Анализ таких смесей расклинивающих агентов проводится аналогично анализу двукомпонентной смеси, с поправкой на тот факт, что существующая в многокомпонентной смеси более прочная или менее прочная смесь агентов рассматриваемая как объект для анализа.

Например, рассмотрим смесь следующих материалов: буровой шлам (БШ), кварцевый песок (КвП), керамический проппант (Керп), бокситный проппант (БП). Прочность компонентов смеси при этом распределяется следующим образом (от менее прочного к более прочному компоненту): БШ -КвП -КерП -БП. Далее, рассмотрим применение смеси, состоящей из смеси кварцевого песка и бурового шлама в пропорции 70/30 (назовем данную смесь КвП70-БШ30) и смеси керамического проппанта и бокситного проппанта в пропорции 60/40 (назовем данную смесь КерП60-БП40). При этом прочность смеси КвП70-БШ30 составляет ок. 1500 psi, а прочность смеси КерП60-БП40 составляет 10000 psi.

Результаты тестирования различного процентажа смеси КвП70-БШ30 в общей смеси (КвП70-БШ30 + КерП60-БП40) под давлением ок. 1470 psi (100 атм) представлены на Фиг.8.

При содержании смеси КвП70-БШ30 (наименее крепкого компонента смеси) в диапазоне от 0 до 10% от общей массы смеси (участок А-В), угол наклона кривой таков, что потеря проницаемости составляет 19 Д на каждый добавленный процент смеси КвП70-БШЗ0. Далее, при содержании смеси КвП70-БШ30 в диапазоне от 20 до 40% тангенс угла наклона участка С-D в 38 раз меньше тангенса угла наклона участка А-В, в результате чего потеря проницаемости на участке С-D составляет 0.5 Д на каждый добавленный процент смеси КвП70-БШ30. Аналогично проводится анализ углов наклона по прочим участкам кривой.

Далее, рассмотрим Фиг.9, где показаны результаты тестирования различного процентажа смеси КвП70-БШ30 в общей смеси (КвП70-БШ30 + КерП60-БП40) под давлением ок. 2940 psi (200 атм).

При содержании смеси КвП70-БШ30 (наименее крепкого компонента смеси) в диапазоне от 0 до 15% от общей массы смеси (участок А-В), угол наклона кривой таков, что потеря проницаемости составляет 16 Д на каждый добавленный процент cмеси КвП70-БШ30. Далее, при содержании смеси КвП70-БШ30 в диапазоне от 15 до 30% тангенс угла наклона участка В-С в 12 раз меньше тангенса угла наклона участка А-В, в результате чего потеря проницаемости на участке В-С составляет 1.3 Д на каждый добавленный процент смеси КвП70-БШ30. Аналогично

проводится анализ углов наклона по прочим участкам кривой.

В случае, если вместо кривой проницаемости пачки смеси (изображенной на Фиг. 8 и Фиг. 9) используется кривая зависимости другого параметра от процента смеси КвП70-БШ30 (проводимость смеси, процент разрушенных гранул и так далее, согласно вышеупомянутому списку), то анализ углов наклона кривой проводится аналогичным образом. Для проведения более точной оптимизации дизайна ГРП в таких случаях необходимо знать соответствия значений выбранного параметра (например, процент разрушенных гранул) значениям проницаемости пачки.

Далее, применительно к дизайну ГРП, в многокомпонентной смеси возможен подбор наиболее оптимального соотношения компонентов следующим образом.

Предположим, что при дизайне определенного ГРП в обязательном порядке (по экономическим, операционным или прочим соображениям) требуется:

1) создать трещину полудлиной 100 метров;

2) использовать смесь кварцевого песка, бурового шлама, керамического проппанта и бокситного проппанта (аналогичной смеси, показанной на Фиг.8), при этом необходимо достичь как минимум 20%-ой доли смеси (70% кварцевый песок и 30% буровой шлам) по массе от общей массы закачанной смеси;

3) По возможности, увеличить процент доли смеси (70% кварцевый песок и 30% буровой шлам) по массе от общей массы закачанной смеси;

4) По возможности, увеличить процент содержания бурового шлама в смеси (70% кварцевый песок и 30% буровой шлам) до 50%, так как буровой шлам является более доступным и недорогим материалом;

5) при дизайне соблюсти минимально необходимую проводимость трещины вдоль не менее чем 90% полудлины трещины, при этом эффективное давление на пачку смеси в трещине будет составлять 100 атм. (минимально необходимая проводимость трещины рассчитывается исходя из данных пластовых параметров и целевых показателей по добыче после ГРП).

Согласно вышеприведенным требованиям (100 атм давления на пачку), необходимо рассматривать данные, показанные на Фиг.8. Чтобы удовлетворить требованию наличия минимум 20% смеси КвП70-БШ30 в общей массе смеси, составляем дизайн ГРП сразу с использованием 20% смеси КвП70-БШ30 в общей массе смеси, в результате которого получаем, что проводимость трещины вдоль всей полудлины меньше минимально необходимой (Фиг.10). Это объясняется недостаточной проницаемостью пачки в точке С на Фиг.8. Увеличить процент содержания смеси КвП70-БШ30 в общей массе смеси (то есть сдвинуть процент к точке D на Фиг.8) нельзя, потому что линия проводимости упадет еще сильнее (так как точка D находится ниже точки С). Уменьшить процент содержания смеси КвП70-БШ30 в общей массе смеси также нельзя, так как не выполнится требование по 20% содержанию смеси КвП70-БШ30 в общей массе смеси.

В таком случае, для достижения минимально необходимой проводимости в трещине (без нарушения требования к минимальному процентажу смеси КвП-БШ), производится увеличение процентажа более крепкого компонента в смеси КерП60-БП40. Увеличим процентаж содержания БП в смеси Керп-БП до 55%, таким образом получив смесь КерП45-БП55. Протестировав данную смесь, получаем зависимость проницаемости пачки от процентажа смеси, показанную на Фиг.11.

На Фиг.11, за счёт увеличения проницаемости пачки в точке С’, при переходе на смесь 20% (КвП70-БШ30) + 80% (КерП45-БП55) получается поднять проводимость в расчетной трещине ГРП выше минимально необходимого уровня (Фиг.12). Более того, так как точка D’ лежит незначительно ниже точки С’ на Фиг.11, существует возможность дальнейшего увеличения процентажа смеси КвП70-БШ30 в общем объеме смеси до 40%, при этом сохраняя проводимость внутри трещины выше минимально необходимой на всей полудлине (Фиг.12).

На Фиг.12, В целях дальнейшей оптимизации, вариант с 40% смеси (КвП70-БШЗ0) все еще находится выше минимально необходимой проводимости трещины. Соответственно, проводим попытку увеличения процентажа БШ в смеси КвП-БШ до 50%, согласно вышеприведенным требованиям к дизайну ГРП. Для этого, проводим тестирование смеси КвП50-БШ50 + КерП45-БП55, результаты которого показаны на Фиг. 13.

На Фиг.13, на отрезке 20% - 40% проницаемость пачки смеси КвП50-БШ50 со смесью КерП45-БП55 несильно отличается от проницаемости пачки КвП70-БШ30 со смесью КерП45-БП55. Соответственно, в расчетной трещине ГРП, использование пачки смеси КвП50-БШ50 со смесью КерП45-БП55 обеспечивает проводимость внутри трещины выше минимально необходимой на всей полудлине (Фиг.14).

В соответствии с одним вариантом воплощения предложен способ выполнения стимулирующих операций в скважине, содержащий: определение зависимости между проницаемостью смеси из по меньшей мере двух проппантов и/или процентом разрушенных гранул смеси из по меньшей мере двух проппантов, определение геометрических параметров по меньшей мере одной трещины и размещения смеси из по меньшей мере двух проппантов; определение проводимости по меньшей мере одной трещины и перераспределение смеси из по меньшей мере двух проппантов; приготовление смеси из по меньшей мере двух проппантов по результатам определения теометрических параметров по меньшей мере одной трещины, размещения смеси, проводимости трещины и перераспределения смеси из по меньшей мере двух проппантов; закачку приготовленной смеси из по меньшей мере двух проппантов с получением финальной геометрии по меньшей мере одной трещины.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором определение зависимости между проницаемостью смеси из по меньшей мере двух проппантов, и/или процентом разрушенных гранул смеси из по меньшей мере двух проппантов, осуществляют по результатам лабораторного исследования смеси из по меньшей мере двух проппантов.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором результаты лабораторного исследования проводят посредством добавления по меньшей мере одного проппанта, имеющего крепость меньше, чем крепость другого проппанта к смеси из по меньшей мере двух проппантов, и измеряют проводимость\процент разрушенных гранул смеси из по меньшей мере двух проппантов.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором результаты лабораторного исследования проводят посредством добавления смеси из по меньшей мере двух проппантов, имеющей суммарную крепость меньше, чем крепость другого проппанта в смеси, и измеряют проводимость\процент разрушенных гранул в полученной смеси.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором в котором определение геометрических параметров по меньшей мере одной трещины и размещения смеси из по меньшей мере двух проппантов осуществляют с помощью моделей, выбранных из группы, содержащей: моделей Христиановича - Гиртсма - де Клерка (KGD), Перкинса - Керна – Нордгрена (PKN), радиальной, псевдо-3D, плоскостной 3D, полной 3D, модели гидроразрыва нетрадиционных пластов (UFM), или их комбинаций.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором определение геометрических параметров разрыва осуществляют на основе опыта проведения подобных работ по стимуляции.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором, в котором определение проводимости по меньшей мере одной трещины и перераспределение смеси из по меньшей мере

двух проппантов осуществляют на основе пластовых и скважинных данных с использованием моделей геометрии разрыва, моделей расчета размещения в разрыве проппантов и/или смеси проппантов, а также лабораторных данных о свойствах проппантов и/или смеси проппантов.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором, в котором определение размещения смеси из по меньшей мере двух проппантов в трещине осуществляют с помощью моделей, использующих при расчете движения смеси проппантов Лагранжевый подход.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором, в котором приготовление смеси из по меньшей мере двух проппантов по результатам определения геометрических параметров по меньшей мере одной трещины, размещения смеси, проводимости трещины и перераспределения смеси из по меньшей мере двух проппантов, осуществляют перед закачкой в смеси в скважину.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором, в котором приготовление смеси из по меньшей мере двух проппантов по результатам определения геометрических параметров по меньшей мере одной трещины, размещения смеси, проводимости трещины и перераспределения смеси из по меньшей мере двух проппантов, осуществляют во время закачки в смеси в скважину.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором, в котором закачку приготовленной смеси из по меньшей мере двух проппантов с получением финальной теометрии по меньшей мере одной трещины осуществляют путем чередования импульсов с различной концентрацией смеси проппантов в несущей жидкости.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором, при котором определение проводимости разрыва осуществляют с учетом гетерогенности размещения проппантов и/или смеси проппантов.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором при закачке используют кислоту.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором в любой при закачке используют углекислый газ, азот или подобные газы.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, в котором при закачке используют жидкость на основе воды или на основе нефтепродуктов.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения, дополнительно определяют геометрию и/или свойств разрыва и/или свойств проппантов и/или смеси проппантов после размещения в разрыве с использованием множественных симуляций.

В соответствии с еще одним вариантом воплощения дополнительно добывают флюиды и жидкости гидроразрыва из по меньшей мере одной трещины имеющей финальную геометрию.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что изобретение может быть осуществлено в различных конфигурациях компьютерных систем, включая портативные устройства, мультипроцессорные системы, основанную на микропроцессорах или программируемую бытовую электронную аппаратуру, миникомпьютеры, большие компьютеры и тому подобное. Любое число сетей компьютерных систем и компьютеров допустимо для использования с настоящим изобретением. Изобретение может быть осуществлено в среде распределенных вычислений, где задания выполняются устройствами дистанционной обработки, связанными по сети связи. В среде распределенных вычислений программные модули могут быть расположены как в локальных, так и в дистанционных запоминающих носителях. Следовательно, настоящее изобретение может быть осуществлено в соединении с различными техническими средствами, программным обеспечением или их комбинации в компьютерной системе или другой системе обработки.

Системы осуществления настоящего изобретения может быть реализована на компьютере. Система включает в себя вычислительный элемент, блок обработки, иногда называемый вычислительной системой, которая содержит устройство памяти, прикладные программы, интерфейс клиента, видеоинтерфейс и элемент обработки. Вычислительный элемент приведен только для примера подходящей вычислительной среды и не ограничивает объем применения или функциональность изобретения.

Устройство памяти хранит прикладные программы, которые также могут быть описаны как программные модули, содержащие машиновыполняемые инструкции, выполняемые вычислительным элементом для осуществления настоящего изобретения, в частности для анализа локального угла наклона кривой зависимости проницаемости пачки смешанных материалов от доли доступных материалов в смеси. Анализ локального угла наклона заключается в сравнении данного угла с приемлемым значением угла наклона. В случае, если значение угла наклона ниже приемлемого, то условия являются благоприятными для увеличения процентного содержания материала, вызывающего падение проницаемости. В случае, если значение угла наклона выше приемлемого, то увеличение процентного содержания материала, вызывающего падение проницаемости, не рекомендуется. Также машиновыполняемые инструкции, выполняемые вычислительным элементом предназначены для управления смесителем (blender) флота ГРП с определением концентарции компонентов смеси при выполнении закачки.

Настоящее изобретение может быть осуществлено в машиновыполняемой программе инструкций, такой как программные модули, обычно называемые программными приложениями или прикладными программами, выполняемыми компьютером. Программное обеспечение может включать в себя, например, стандартные функции, программы, объекты, компоненты и структуры данных, которые выполняют конкретные задания или осуществляют конкретные абстрактные типы данных. Программное обеспечение формирует интерфейс, что позволяет компьютеру реагировать в соответствии с источником ввода. Программное обеспечение может также кооперировать с другими сегментами кода для инициации различных заданий в ответ на данные, принятые совместно с источником принятых данных. Программное обеспечение может храниться и/или переноситься на любом устройстве памяти, таком как СD-RОМ, магнитный диск, запоминающее устройство на цилиндрических магнитных доменах и запоминающее устройство на полупроводниках (например, различные виды RAM или RОМ). Дополнительно, программное обеспечение и его результаты могут передаваться по любому из множества носителей, таких как оптическое волокно, металлический провод и/или по любому из множества сетей, таких как интернет.

Вычислительный элемент обладает универсальным устройством памяти, вычислительный элемент обычно включает в себя различные машиночитаемые носители. В качестве не ограничивающего примера машиночитаемый носитель может содержать запоминающий носитель. Устройство памяти вычислительной системы может включать в себя запоминающий носитель в форме энергозависимого и/или энергонезависимого запоминающего устройства, такого как постоянное запоминающее устройство (RОМ) и оперативное запоминающее устройство (RАМ). Базовая система (ВТОS) ввода-вывода, содержащая стандартные программы, которые помогают передавать информацию между элементами внутри вычислительного элемента, например, во время начала работы, обычно хранится в RОМ. RАМ обычно содержит данные и/или программные модули, которые оперативно доступны и/или выполняются в настоящее время на элементе обработки. В качестве не ограничивающего примера вычислительный элемент включает в себя операционную систему, прикладные программы, другие программные модули и программные данные.

Компоненты, изображенные в устройстве памяти, могут быть также включены в другие съемные/несъемные, энергозависимые/ энергонезависимые запоминающие носители, либо они могут быть осуществлены в вычислительном элементе посредством интерфейса (“АРI”) прикладной программы, который может находиться на отдельном вычислительном элементе, соединенном через компьютерную систему или сеть. Например, накопитель на жестких дисках может читать или записывать на несъемный, энергонезависимый магнитный носитель; накопитель на магнитных дисках может читать или записывать на съемный, энергонезависимый магнитный диск; и накопитель на оптических дисках может читать или записывать на съемный, энергонезависимый оптический диск, такой как СD RОМ или другой оптический носитель. Другие съемные/несъемные, энергозависимые/ энергонезависимые запоминающие носители, которые могут быть использованы в типичной операционной среде, могут включать в себя, но не ограничиваясь, кассеты с магнитной лентой, карты флэш-памяти, универсальные цифровые диски, цифровую магнитную ленту, полупроводниковый RАМ, полупроводниковый RОМ, и тому подобное. Накопители и их связанные запоминающие носители, описанные выше, обеспечивают хранение машиновыполняемых инструкций, структур данных, программных модулей и других данных для вычислительного элемента.

Клиент может вводить команды и информацию в вычислительный элемент через интерфейс клиента, который может быть устройством ввода, таким как клавиатура или указательное устройство, обычно называемое мышью, шаровой манипулятор управления или сенсорная панель. Устройства ввода могут включать в себя микрофон, джойстик, спутниковую антенну, сканер и тому подобное. Эти и другие устройства ввода часто соединены с элементом обработки через системную шину, но также могут быть соединены с помощью других структур интерфейса и шины, таких как параллельный порт или универсальная последовательная шина (USB).

Монитор или другой тип устройства вывода могут быть соединены с системной шиной посредством интерфейса, такого как видеоинтерфейс. Графический интерфейс (“GUI”) пользователя может также быть использован с видеоинтерфейсом для приема инструкций от интерфейса клиента и передачи инструкций на элемент обработки. Дополнительно к монитору, компьютеры могут также включать в себя другие периферические устройства вывода, такие как динамики и принтер, которые могут быть соединены через периферический интерфейс вывода.

Хотя многие другие компоненты вычислительного элемента не изображены, специалистам в данной области техники будет понятно, что такие компоненты и их взаимосвязь хорошо известны.

Очевидно, что описанные выше варианты осуществления не должны рассматриваться в качестве ограничения объема патентных притязаний изобретения. Для любого специалиста в данной области техники понятно, что есть возможность внести множество изменений в описанные выше методику и, без отхода от принципов изобретения, заявленного в формуле изобретения.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для стимуляции продуктивных пластов. Техническим результатом является увеличение добычи после проведения ГРП за счет увеличения полудлины трещины, на которой удовлетворяется условие минимально необходимой проводимости. В частности, заявлен способ выполнения стимулирующих операций, содержащих на любом этапе как минимум один гидравлический разрыв пласта с использованием смеси проппантов. При этом осуществляют следующие этапы: а) определение зависимости свойств смеси проппантов от процентного содержания компонента/компонентов смеси; b) выбор состава смеси для достижения приемлемого уровня характеристик разрыва; с) размещение проппантов и/или смеси проппантов в разрыве вместе с жидкостью гидроразрыва для воздействия на пласт путем закачивания такой жидкости, содержащей в себе проппанты и/или смесь проппантов, на основе данных, определенных на этапах а), b). Причем этап b) содержит: i) определение геометрических параметров разрыва; ii) определение размещения проппантов и/или смеси проппантов в разрыве; iii) определение характеристик разрыва на основе зависимости свойств смеси проппантов от процентного содержания компонента/компонентов смеси. 3 н. и 42 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ выполнения стимулирующих операций, содержащих на любом этапе как минимум один гидравлический разрыв пласта с использованием смеси проппантов, содержащий:

а) определение зависимости свойств смеси проппантов от процентного содержания компонента/компонентов смеси;

b) выбор состава смеси для достижения приемлемого уровня характеристик разрыва, содержащий:

i) определение геометрических параметров разрыва;

ii) определение размещения проппантов и/или смеси проппантов в разрыве;

iii) определение характеристик разрыва на основе зависимости свойств смеси проппантов от процентного содержания компонента/компонентов смеси;

с) размещение проппантов и/или смеси проппантов в разрыве вместе с жидкостью гидроразрыва для воздействия на пласт путем закачивания такой жидкости, содержащей в себе проппанты и/или смесь проппантов, на основе данных, определенных на этапах а), b).

2. Способ по п. 1, в котором на этапе а) в качестве свойств смеси, для которых строится зависимость, выбирается один из следующих параметров: проницаемость/проводимость, относительная проницаемость/проводимость к различным флюидам и газам, отношения процента разрушенных гранул одного или нескольких компонентов к проценту разрушенных гранул другого или смеси других компонентов той же смеси, крепость пачки смеси по результатам теста на сжатие, параметры выноса частиц смеси из пачки при прохождении потока флюида через пачку, изменение толщины пачки смеси, изменение параметров вдавливания гранул смеси в породу или их комбинации.

3. Способ по п. 1, в котором на этапе а) учитывают приемлемый уровень изменения одного из следующих параметров или их комбинации: проницаемость/проводимость, относительная проницаемость/проводимость к различным флюидам и газам, отношения процента разрушенных гранул одного или нескольких компонентов к проценту разрушенных гранул другого или смеси других компонентов той же смеси, крепость пачки смеси по результатам теста на сжатие, параметры выноса частиц смеси из пачки при прохождении потока флюида через пачку, изменение толщины пачки смеси, изменение параметров вдавливания гранул смеси в породу.

4. Способ по п. 1, в котором на этапе b) определение геометрических параметров разрыва осуществляют на основе пластовых и скважинных данных с использованием моделей геометрии разрыва, моделей расчета размещения в разрыве проппантов и/или смеси проппантов, а также лабораторных данных о свойствах проппантов и/или смеси проппантов.

5. Способ по п. 4, в котором на этапе b) определение геометрических параметров разрыва осуществляют с помощью моделей, включая Христиановича - Гиртсма - де Клерка (KGD), Перкинса - Керна - Нордгрена (PKN), радиальной, псевдо-3D, плоскостной 3D, полной 3D модели гидроразрыва нетрадиционных пластов (UFM), или их комбинаций.

6. Способ по п. 1, в котором на этапе b) определение размещения проппантов и/или смеси проппантов в разрыве осуществляют на основе пластовых и скважинных данных с использованием моделей геометрии разрыва, моделей расчета размещения в разрыве проппантов и/или смеси проппантов, а также лабораторных данных о свойствах проппантов и/или смеси проппантов.

7. Способ по п. 6, в котором на этапе b) определение размещения проппантов и/или смеси проппантов в разрыве осуществляют с помощью моделей, использующих при расчете движения смеси проппантов Лагранжевый подход.

8. Способ по п. 1, в котором на этапе b) iii) определяют проводимость разрыва, или абсолютную или относительную проницаемость, или пористость, или процент разрушенных гранул, или процент растворенных гранул проппантов и/или смеси проппантов, или их комбинации.

9. Способ по п. 8, в котором характеристики разрыва определяют на основании модели и лабораторных данных о свойствах проппантов и/или смеси проппантов.

10. Способ по п. 8, в котором характеристики разрыва определяют на основании модели свойств проппантов и/или смеси проппантов.

11. Способ по п. 8, в котором характеристики разрыва определяют на основании лабораторных данных о свойствах проппантов и/или смеси проппантов.

12. Способ по п. 8, в котором характеристики разрыва определяют с учетом перераспределения проппантов и/или смеси проппантов после проведения гидроразрыва и/или во время извлечения флюида и жидкости гидроразрыва.

13. Способ по п. 1, при котором закачку проппантов и/или смеси проппантов осуществляют путем чередования импульсов с различной концентрацией проппантов и/или смеси проппантов в несущей жидкости.

14. Способ по п. 13, при котором определение проводимости разрыва осуществляют с учетом гетерогенности размещения проппантов и/или смеси проппантов.

15. Способ по п. 1, при котором в любой момент гидроразрыва закачивается кислота.

16. Способ по п. 1, при котором в любой момент гидроразрыва закачивается углекислый газ, азот.

17. Способ по п. 1, при котором в любой момент гидроразрыва закачивается жидкость на основе воды или на основе нефтепродуктов.

18. Способ по п. 1, дополнительно содержащий определение геометрии и/или свойств разрыва и/или свойств проппантов и/или смеси проппантов после размещения в разрыве с использованием множественных симуляций.

19. Способ по п. 1, дополнительно включающий извлечение флюидов и жидкости гидроразрыва из по меньшей мере одной трещины гидроразрыва.

20. Способ выполнения стимулирующих операций, содержащих на любом этапе как минимум один гидравлический разрыв пласта с использованием смеси проппантов, содержащий:

а) определение зависимости свойств смеси проппантов от процентного содержания компонента/компонентов смеси;

b) выбор состава смеси для достижения приемлемого уровня характеристик разрыва, содержащий:

i) определение геометрических параметров разрыва;

ii) определение характеристик разрыва на основе зависимости свойств смеси проппантов от процентного содержания компонента/компонентов смеси;

с) размещение проппантов и/или смеси проппантов в разрыве вместе с жидкостью гидроразрыва для воздействия на пласт путем закачивания такой жидкости, содержащей в себе проппанты и/или смесь проппантов, на основе данных, определенных на этапах а), b).

21. Способ по п. 20, в котором на этапе а) в качестве свойств смеси, для которых строится зависимость, выбирается один из следующих параметров: проницаемость/проводимость, относительная проницаемость/проводимость к различным флюидам и газам, отношения процента разрушенных гранул одного или нескольких компонентов к проценту разрушенных гранул другого или смеси других компонентов той же смеси, крепость пачки смеси по результатам теста на сжатие, параметры выноса частиц смеси из пачки при прохождении потока флюида через пачку, изменение толщины пачки смеси, изменение параметров вдавливания гранул смеси в породу, или их комбинации.

22. Способ по п. 20, в котором на этапе а) учитывают приемлемый уровень изменения одного из следующих параметров или их комбинации: проницаемость/проводимость, относительная проницаемость/проводимость к различным флюидам и газам, отношения процента разрушенных гранул одного или нескольких компонентов к проценту разрушенных гранул другого или смеси других компонентов той же смеси, крепость пачки смеси по результатам теста на сжатие, параметры выноса частиц смеси из пачки при прохождении потока флюида через пачку, изменение толщины пачки смеси, изменение параметров вдавливания гранул смеси в породу.

23. Способ по п. 20, в котором на этапе b) определение геометрических параметров разрыва осуществляют на основе пластовых и скважинных данных.

24. Способ по п. 20, в котором на этапе b) определение геометрических параметров разрыва осуществляют на основе опыта проведения подобных работ по стимуляции.

25. Способ по п. 20, в котором на этапе b) iii) определяют проводимость разрыва, или абсолютную или относительную проницаемость, или пористость, или процент разрушенных гранул, или процент растворенных гранул проппантов и/или смеси проппантов, или их комбинации.

26. Способ по п. 25, в котором характеристики разрыва определяют на основании лабораторных данных о свойствах проппантов и/или смеси проппантов.

27. Способ по п. 20, в котором закачку проппантов и/или смеси проппантов осуществляют путем чередования импульсов с различной концентрацией проппантов и/или смеси проппантов в несущей жидкости.

28. Способ по п. 27, в котором определение проводимости разрыва осуществляют с учетом гетерогенности размещения проппантов и/или смеси проппантов.

29. Способ по п. 20, в котором в любой момент гидроразрыва закачивается кислота.

30. Способ по п. 20, в котором в любой момент гидроразрыва закачивается углекислый газ, азот.

31. Способ по п. 20, в котором в любой момент гидроразрыва закачивается жидкость на основе воды или на основе нефтепродуктов.

32. Способ по п. 20, дополнительно содержащий определение геометрии и/или свойств разрыва и/или свойств смеси проппантов после размещения в разрыве с использованием множественных симуляций.

33. Способ по п. 20, дополнительно содержащий извлечение флюидов и жидкости гидроразрыва из по меньшей мере одной трещины гидроразрыва.

34. Способ выполнения стимулирующих операций, содержащих на любом этапе как минимум один гидравлический разрыв пласта с использованием смеси проппантов, содержащий:

а) определение зависимости свойств смеси проппантов от процентного содержания компонента/компонентов смеси;

b) выбор состава смеси для достижения приемлемого уровня характеристик разрыва на основе зависимости свойств смеси проппантов от процентного содержания компонента/компонентов смеси;

с) размещение проппантов и/или смеси проппантов в разрыве вместе с жидкостью гидроразрыва для воздействия на пласт путем закачивания такой жидкости, содержащей в себе проппанты и/или смесь проппантов, на основе данных, определенных на этапах а), b).

35. Способ по п. 34, в котором на этапе а) в качестве свойств смеси, для которых строится зависимость, выбирается один из следующих параметров: проницаемость/проводимость, относительная проницаемость/проводимость к различным флюидам и газам, отношения процента разрушенных гранул одного или нескольких компонентов к проценту разрушенных гранул другого или смеси других компонентов той же смеси, крепость пачки смеси по результатам теста на сжатие, параметры выноса частиц смеси из пачки при прохождении потока флюида через пачку, изменение толщины пачки смеси, изменение параметров вдавливания гранул смеси в породу, или их комбинации.

36. Способ по п. 34, в котором на этапе а) учитывают приемлемый уровень изменения одного из следующих параметров или их комбинации: проницаемость/проводимость, относительная проницаемость/проводимость к различным флюидам и газам, отношения процента разрушенных гранул одного или нескольких компонентов к проценту разрушенных гранул другого или смеси других компонентов той же смеси, крепость пачки смеси по результатам теста на сжатие, параметры выноса частиц смеси из пачки при прохождении потока флюида через пачку, изменение толщины пачки смеси, изменение параметров вдавливания гранул смеси в породу.

37. Способ по п. 34, в котором на этапе b) определение геометрических параметров разрыва осуществляют на основе опыта проведения подобных работ по стимуляции.

38. Способ по п. 34, в котором на этапе b) определяют проводимость разрыва, или абсолютную или относительную проницаемость, или пористость, или процент разрушенных гранул, или процент растворенных гранул проппантов и/или смеси проппантов, или их комбинации.

39. Способ по п. 38, в котором характеристики разрыва определяют на основании лабораторных данных о свойствах проппантов и/или смеси проппантов.

40. Способ по п. 34, в котором закачку проппантов и/или смеси проппантов осуществляют путем чередования импульсов с различной концентрацией проппантов и/или смеси проппантов в несущей жидкости.

41. Способ по п. 40, в котором определение проводимости разрыва осуществляют с учетом гетерогенности размещения проппантов и/или смеси проппантов.

42. Способ по п. 34, в котором в любой момент гидроразрыва закачивается кислота.

43. Способ по п. 34, в котором в любой момент гидроразрыва закачивается углекислый газ, азот.

44. Способ по п. 34, в котором в любой момент гидроразрыва закачивается жидкость на основе воды или на основе нефтепродуктов.

45. Способ по п. 34, дополнительно содержащий извлечение флюидов и жидкости гидроразрыва из по меньшей мере одной трещины гидроразрыва.