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用微支撑剂释放次生裂缝的潜能

发布时间:2018-01-25 16:32:27 来源:石油圈 阅读:0 字号:[ ]

支撑剂的选择一直被认为是增产措施中关键的成功因素之一。多年来,支撑剂的尺寸从12~20目,16~30目一直发展到100目甚至更细,而且已经非常普遍。由于行业对支撑剂的需求继续向更细的尺寸发展,美国Silica公司开发了Micro Stim支撑剂产品,比目前提供的100目的支撑剂产品更小,并且可以很容易地用于压裂增产设计,能够进入未开发区块的裂缝或次生裂缝网络中。

随着石油和天然气行业对非常规页岩压裂的了解越来越多,似乎在许多页岩井中出现了大量基于诱导裂缝和天然裂缝的次生裂缝网络。据估计,这些次生裂缝网络在水力压裂施工过程中会吸取高达90%的液体总量。然而,仅仅因为压裂液进入这些次生裂缝并不意味着支撑剂也能进入。据估计这些次生裂缝宽度处于低微米范围(50μm)。 即使是目前最小的常规支撑剂尺寸也太大,无法进入这些裂缝网络,并提供主要裂缝的生产通道。

如果支撑剂由于其尺寸问题不能进入次生天然裂缝,那么随着压力的下降,这些次生裂缝网络将有可能收缩和闭合,使得大部分改造油藏体积(SRV)在生产阶段无效或浪费。为了充分利用SRV并充分利用次生网络的潜力,需要使用较小的支撑剂来渗透进裂缝,改造并扩大广阔的未波及的储层体积。

美国Silica公司开发了Micro Stim支撑剂生产线,这种新型的微型材料系列有两种尺寸,包括Micro Stim(200目/ 75μm)和Micro Stim Plus(325目/ 44μm)。 作为参考,Micro Stim支撑剂具有与人的头发相同的中值粒径(MPD / D50),而Micro Stim Plus支撑剂具有其一半的中值粒径,其粒度分布达到纳米粒子范围。


图1 该图描绘了几种典型的中值粒径与网目大小以及相关的扫描电子显微照片(全部在100倍放大倍数下)用于尺寸比较。

这些微支撑剂通过渗透进裂缝,从而促进那些未利用的次生裂缝网络的改造,支撑裂缝并为提高产量提供通道,已经有人使用这些微支撑剂作为储层改造设计的先导产品,Micro Stim已经成为美国各地完成该设计的主要支撑剂。例如,2017年12月,该公司提供了900万磅的Micro Stim支撑剂用于Marcellus页岩的压裂工作,它被用作主要的支撑剂。

沉降速度,支撑剂运移

由于粒径较小,Micro Stim支撑剂不仅可以进入较小宽度的裂缝,而且沉降速度也会有所改善,因为沉降速度随颗粒尺寸的减小而成比例降低。实验室测试表明,标准100目支撑剂的沉降速度比Micro Stim快3倍,比普通自来水中的Micro Stim Plus支撑剂快14倍。由于沉降速度显著降低,这些微支撑剂具有较强的运移能力。流动性能的加强使得支撑剂可以在低粘度流体和低体积流量下保持悬浮。改进的悬浮性能使得微支撑剂可以通过不规则和复杂几何形状的次生裂缝并远离井眼。由于可以接近裂缝尖端并增加裂缝有效长度因此可以获得更多的支撑面积。


图2 显示了主要传统支撑剂与Micro Stim支撑剂系列沉降速度的比较。

精细的颗粒

Micro Stim支撑剂是一种颗粒状产品,可以通过典型的现有传统支撑剂传输设备进行传输,与传输100目的支撑剂相似。此性能使得在现场可以立即使用常规设备而不需要改造。它选自高纯度的二氧化硅原料(含量超过99.5%),与目前所有其他硅砂一样,既保持了高硬度,又在压裂液中具有惰性。该公司在美国各地拥有多个能够生产这种材料的矿场,能够在短时间内满足大量的需求,并且可以通过所有主要的一级铁路运输。

Micro Stim Plus支撑剂是由优质高硅矿石(99.5%以上的二氧化硅)精心研磨而成的硅石粉,尺寸符合规格。近年来,石英砂已在许多井、地层和地区作为先导支撑剂应用。高纯度二氧化硅将促进流体的化学惰性,降低储藏损害(例如粘土膨胀)。颗粒不是球形的,但是具有与常规二氧化硅支撑剂相当的硬度(7莫氏硬度)。其他微米/纳米尺寸的颗粒不具备这样的硬度,这是一个明显的优势。

散装运输需要专门的设备和工程控制装置,以确保产品不会因为考虑HSE减少在空气中暴露而结块。磨碎的硅粉已经在工业中用作固井添加剂多年,并且正在压裂应用中使用。

过去十年来,公司在选择和使用支撑剂的方面发生了很多变化,并在这段时间内带动了支撑剂的创新。Micro Stim支撑剂系列用于天然次生裂缝的改造是支撑剂在油藏改造设计中的下一个发展方向。微支撑剂可以成为大幅度增加有效裂缝长度和SRVs的关键,并对增加井的经济效益和使用寿命具有显著的价值。

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