Какие добавки для гидроразрыва и стимуляции оптимизируют результаты стимуляции нефтяных месторождений?

Основные функции добавок для гидроразрыва и стимуляции

Регулирование реологии и эффективность транспортировки: антивспениватели, понизители трения и кислоты

Добавки, используемые при гидроразрыве и стимуляции, помогают регулировать течение жидкостей, чтобы пропант мог перемещаться и оседать в нужных местах. Антифоманты устраняют захваченный газ в пенных жидкостях, восстанавливая около 15–20 процентов эффективности насоса, которая теряется из-за кавитационных проблем, вызванных пеной. Редукторы трения отлично снижают потери давления внутри труб. Они могут сократить перепад давления до 70 процентов, что позволяет операторам закачивать больше жидкости без необходимости в новом оборудовании. Что касается кислот, таких как соляная кислота или различные органические смеси, они удаляют повреждения в зоне около ствола скважины. Однако очень важно правильно подобрать концентрацию, поскольку избыток кислоты может растворить ненужные компоненты или вызвать образование нежелательных отложений. Достижение нужного уровня вязкости — это поиск оптимального баланса. Если жидкость слишком разбавлена, пропант слишком быстро осядет. Если же сделать её слишком вязкой, система будет требовать значительно больше энергии, ограничивая сложность образующихся трещин. Анализ реальных результатов на месторождениях показывает, что грамотная инженерия жидкостей имеет большое значение. Правильно спроектированные системы, как правило, обеспечивают более равномерное распределение пропанта по сложным сетям трещин с несколькими ответвлениями, иногда улучшая распределение примерно на 40 процентов, согласно практическим наблюдениям.

Химическая стабильность и совместимость с пластом: ключевые критерии выбора

Эффективность добавок зависит от химической стабильности в условиях забоя — особенно температуры, солености и pH. Тепловое разложение при температуре выше 300°F (149°C) может привести к потере действия понизителей трения в течение нескольких часов, а несовместимость по pH ускоряет коррозию и образование отложений. Минералогия пласта определяет уровень риска:

Операторы отдают приоритет добавкам, проверенным в реальных пластовых градиентах. Например, стабилизаторы глины должны предотвращать вымывание во время обратного притока, чтобы сохранить проницаемость. Химически стабильные составы снизили снижение добычи после стимуляции на 22 % по сравнению с традиционными аналогами в полевых испытаниях.

Добавки для направленного разрыва и стимуляции пласта

Химическая оптимизация, ориентированная на конкретный пласт, является основой эффективной стимуляции пласта. Добавки для гидроразрыва и стимуляции разрабатываются не только с учётом функциональности, но и совместимости, минимизируя вторичные повреждения и максимизируя проводимость.

Карбонатные коллекторы: смеси кислот и оптимизация кинетики растворения

Карбонатные коллекторы требуют кислотных систем, которые обеспечивают баланс между агрессивным растворением и контролируемой кинетикой реакции. Наиболее распространены смеси соляной кислоты (15–28 %), однако их высокая реакционная способность требует использования замедлителей для более глубокого проникновения. Оптимизация включает:

• Загустители кислот , которые уменьшают потери жидкости и способствуют распространению трещин;
• Химические замедлители , замедляющие скорость реакции на 40–60 % при температуре 300 °F (149 °C);
• Агенты перенаправления , обеспечивающие равномерное покрытие по неоднородным зонам.

Ранний расход кислоты остаётся серьёзным риском — особенно в доломитах при высоких температурах, где скорость реакции экспоненциально возрастает выше 250 °F (121 °C). Системы замедленных и эмульгированных кислот увеличивают глубину эффективного проникновения на 30–45 % по сравнению с традиционными обработками.

Песчаники: стабилизаторы глин, контроль железа и предотвращение миграции мелких фракций

Стимуляция песчаников требует точного устранения чувствительности минералов. Стабилизаторы глин предотвращают снижение проницаемости из-за набухания; добавки для контроля железа подавляют образование гидроксида железа при контакте с кислотой; а поверхностно-активные вещества для контроля мелких частиц подавляют перемещение частиц. К числу передовых решений относятся:

• Четвертичные амины-стабилизаторы , обеспечивающие постоянную фиксацию глин без ухудшения проводимости;
• Восстановительные агенты , поддержание концентрации растворимого железа ниже 5 частей на миллион во время обратного потока;
• ПАВы для контроля мелких частиц , снижение миграции на 80% в скважинах с высокой скоростью потока.

Эти меры напрямую устраняют вторичное повреждение пласта — основную причину снижения продуктивности после стимуляции. Оптимизированные химические комплекты увеличивают добычу до 25% на месторождениях песчаников с высоким содержанием иллита.

Высокопроизводительные добавки для гидроразрыва и стимуляции в сложных условиях

Стабильность при ВД/ВТ: пределы термического разрушения фрикционных редукторов и отклоняющих агентов

При работе с высокотемпературными и высоконапорными скважинами, где температура превышает 300 градусов по Фаренгейту, добавки быстро разрушаются, что снижает проводимость трещины примерно на 40%. Синтетические полимеры, используемые в качестве редукторов трения, начинают терять вязкость при достижении определённых температур, из-за чего операторам приходится повышать давление насосов, что затрудняет проектирование эффективных обработок. Другой проблемой являются отклоняющие агенты, особенно биоразлагаемые частицы, которым необходимо сохранять целостность для обеспечения надёжной изоляции зон. В настоящее время большинство операторов требуют добавок, испытанных в соответствии со стандартами API RP 19D. Керамические микросферы вместе с термостойкими поверхностно-активными веществами показали около 95% функциональности даже при температуре 350°F и давлении 15 тыс. psi в бассейне Пермского края, хотя результаты могут варьироваться в зависимости от конкретных условий скважины и методов применения.

Системы скользящей воды: полимерные и неполимерные редукторы трения в полевых условиях

Успех гидроразрыва с использованием маловязкой жидкости во многом зависит от снижения трения, чтобы операторы могли поддерживать высокие темпы закачки свыше 100 баррелей в минуту. Традиционные реагенты для снижения трения на основе полиакриламида действительно уменьшают сопротивление примерно на 70 процентов, но есть один недостаток. Эти продукты часто оставляют полимерные остатки внутри проппантового пакета, что в дальнейшем затрудняет фильтрацию жидкостей. Некоторые новейшие неполимерные варианты, такие как определённые передовые системы поверхностно-активных веществ, выглядят перспективно. Они не вызывают такого же повреждения пласта и при этом обеспечивают снижение трения на 65–68 процентов согласно испытаниям, проведённым в сланцевом бассейне Игл-Форд. Да, эти альтернативы стоят дороже за галлон изначально, но если рассматривать общую картину в долгосрочной перспективе, компании отмечают, что необходимость обработки обратной воды возникает примерно на 30 процентов реже. Это позволяет экономить деньги, поскольку скважины дольше остаются продуктивными, а простои на техническое обслуживание и очистку сокращаются.

Устойчивость и эффективность: фракционирование следующего поколения и добавки для стимуляции

Эко-оптимизированные добавки: биоразлагаемость, токсичность и компромиссы производительности при рециркуляции

Последнее поколение экологически чистых добавок для гидроразрыва и стимуляции помогает операторам снизить воздействие на окружающую среду, не ухудшая при этом производительность скважин. Большинство современных продуктов разлагаются на 80–90 процентов в течение примерно одного месяца согласно стандарту OECD 301B, и они по-прежнему хорошо сохраняют свои свойства даже при высоком содержании солей и повышенных температурах. Однако всегда присутствует определённый компромисс. Менее токсичные версии, как правило, начинают возвращаться на поверхность примерно на 15–20 процентов медленнее, поскольку изменяются их поверхностные взаимодействия. При правильном подборе смеси такие добавки сокращают риски загрязнения пресной воды примерно на 40 процентов, обеспечивая при этом эффективное перемещение расклинивающего агента по трещинам. Компании начали учитывать полный жизненный цикл при разработке новых продуктов, однако реальные результаты могут значительно различаться в зависимости от специфических характеристик каждого месторождения, включая температурный режим, тип солей и вид горной породы.

Повышение восстановления жидкости: эмульгаторы и восстановители проницаемости для снижения остаточной насыщенности

Новые типы эмульгаторов в сочетании с восстановителями проницаемости на наноуровне оказывают существенное влияние на объем добываемой жидкости из скважин за счёт снижения проблем, связанных с остаточной насыщенностью. Эти эмульгаторы действуют, снижая поверхностное натяжение на границе раздела между жидкостями для гидроразрыва пласта и уже содержащимися в горных породах углеводородами. Испытания на месторождениях показывают, что это может увеличить коэффициент возврата жидкости на 25–30 процентов в плотных песчаниках. В то же время восстановители проницаемости помогают предотвратить такие проблемы, как набухание глин и перемещение мелких частиц внутри пласта, сохраняя более 90 процентов исходной проницаемости после обработок по стимулированию притока. При использовании этих технологий совместно в составе интегрированных систем операторы, как правило, получают объём возвращаемой жидкости примерно на 50 процентов выше по сравнению с традиционными методами. Экономия затрат также впечатляет: расходы на утилизацию воды снижаются примерно на пятьдесят центов за баррель. Это означает улучшение эксплуатационных показателей, а также положительное воздействие на окружающую среду, поскольку требуется меньше пресной воды и образуется меньше отходов в целом.

Часто задаваемые вопросы

Каковы основные функции добавок для гидроразрыва и стимуляции?

Добавки для гидроразрыва и стимуляции в основном используются для контроля реологии, повышения эффективности транспортировки, химической стабильности и совместимости с пластом в сложных условиях забоя. Они способствуют оптимизации потока жидкости, улучшению распределения проппанта и предотвращению вторичного повреждения пласта.

Как работают понизители трения?

Понизители трения уменьшают потери давления внутри труб за счет снижения перепада давления, что повышает эффективность закачки жидкости. Они необходимы как в системах на основе маловязких жидкостей, так и в высокотемпературных применениях.

Почему важна химическая оптимизация, специфичная для пласта?

Химическая оптимизация, специфичная для пласта, обеспечивает совместимость с условиями коллектора для максимизации проводимости и минимизации вторичного повреждения, тем самым улучшая общую производительность скважины.

Что такое экологически оптимизированные добавки?

Экологически оптимизированные добавки — это экологически безопасные решения, предназначенные для снижения токсичности и повышения биоразлагаемости при сохранении эффективной работы скважин.