Факторы, определяющие обратный вынос расклинивающего материала

  ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ОБРАТНЫЙ ВЫНОС РАСКЛИНИВАЮЩЕГО МАТЕРИАЛА 

Нежелательный вынос расклинивающего материала  в скважину после гидроразрыва пласта может вызвать повреждения устьевой арматуры и выкидных линий, а также уменьшить продуктивность скважины. Изучение способности прежних прогнозирующих моделей оценивать обратный вынос расклинивающего материала, привело к разработке новых методик проектирования, 

Этап  очистки после гидроразрыва пласта часто бывает неизбежным, так как не полностью вытесненный в пласт расклинивающий материал остается в стволе скважины. На этом этапе с любым обратным выносом расклинивающего материала можно легко справиться. Однако обратный вынос расклинивающего материала в процессе эксплуатации скважины имеет следующие последствия:

• локальная потеря проводимости трещины, вызывающая снижение возможностей гидроразрыва;
• повреждение оборудования (абразивный износ задвижек, насосно-компрессорных труб, поверхностных трубопроводов и т.д.),

Таким образом, обратный вынос расклинивающего материала во время добычи - весьма нежелательное явление. Чаще всего для его предотвращения на практике пользуются эмпирическим правилом, заключающимся в поддержании дебита на уровне ниже критического значения, Другим приемлемым превентивным действием является форсированное смыкание трещины после обработки при попытке удержать расклинивающий материал в прискважинной зоне пласта, что обеспечивает более устойчивую трещину.

Сообщалось, что эти технологии не имеют постоянного действия. Различными сервисными компаниями предложены многочисленные добавки для предотвращения обратного выноса расклинивающего материала. К сожалению, отсутствуют сведения, подтверждающие, что они работают при высоких напряжениях смыкания трещин. Использование покрытия из смолы, в частности, оказалось недостаточным

Тем не менее, некоторые экспериментальные  исследования помогли установить механизмы обратного выноса расклинивающего материала. Однако в основе имеющихся прогнозирующих моделей лежат эмпирические корреляции, и они могут быть менее надежными, когда условия применения отличаются от тех, которые использовались в лабораторных экспериментах. Настоящая работа сфокусирована на анализе существующей информации и усовершенствовании прогнозирующих возможностей моделей.

Хотя не существует точного метода прогнозирования обратного выноса расклинивающего материала, есть единодушное мнение относительно большинства определяющих факторов, которые рассматриваются ниже. 

Ширина

В 1992 г. Милтон-Таулер с соавторами провели эксперимент, целью которого было выявление относительной важности различных переменных параметров для определения вероятности обратного выноса расклинивающего материала. Они пришли к заключению, что существует узкий диапазон значений коэффициента ширины (ширина трещины, деленная на средний диаметр расклинивающих частиц) для трещин разрыва, при котором уплотненный расклинивающий материал переходит из устойчивого состояния в неустойчивое. К тому же при ширине трещин, превышающей шесть диаметров зерен, они всегда неустойчивые. Это заключение подтвердили Асиган и Кундалл после проведения ряда исследований. Тем не менее, другие авторы сообщали об устойчивости трещирина которых превышала шесть диаметров 

Напряжение  смыкания

Ряд теоретических и экспериментальных исследований, проведенных позднее 1992 г., продемонстрировали важность напряжения смыкания трещин. Считается, что повышенное напряжение смыкания может способствовать увеличению сил трения между отдельными зернами, обеспечивая более устойчивую набивку из расклинивающего материала. Однако чрезмерное напряжение смыкания может вызывать обратный вынос расклинивающего материала. В последнем случае - при повышенном напряжении смыкания - некоторые зерна расклинивающего материала начинают дробиться, когда напряжение смыкания достигает значения номинальной прочности частиц. После нарушения целостности устойчивость структуры из уплотненных зернистых частиц нарушается и начинается обратный вынос, 

Сила  лобового сопротивления

Сила  лобового сопротивления, развивающаяся при течении флюида, зависит от его вязкости и скорости, а также от проницаемости уплотненного расклинивающего материала. Густые флюиды создают более значительную дестабилизирующую силу, чем менее вязкие флюиды. Кроме того, проявление силы лобового сопротивления зависит от напряжения смыкания, которое испытывает трещина. По сути, в тех случаях, когда значение напряжения смыкания экстремально высокое или низкое, проявляется тенденция к неустойчивости набивки. Ограниченной силы лобового сопротивления достаточно, чтобы дестабилизировать уплотненный расклинивающий материал. В противоположность этому, при промежуточных значениях результирующего напряжения смыкания сила лобового сопротивления оказывается определяющим фактором для обратного выноса расклинивающего материала. 

Добавки к расклинивающему  материалу

Материалы с покрытием из смолы обычно используют для предотвращения обратного выноса расклинивают создавать более устойчивые набивки в трещине при скважинных температурных условиях. Наряду с известными недостатками (высокие затраты и необходимость поддержания конкретной температуры «отверждения»), циклические изменения напряжения влияют на устойчивость.

Теоретически  отдельный цикл соответствует активной добыче из скважины с последующим ее закрытием. На практике перевод фактической динамики добычи из скважины в теоретически эквивалентные циклы - необычная задача. При высоких напряжениях смыкания связи, образовавшиеся благодаря покрытию из смолы, разрушаются в первые несколько циклов.

Предложены  и другие стабилизаторы, в т. ч. полимеры, рубленые волокна и термопласт, Некоторые из этих продуктов увеличивают угол трения

между зернами, способствуя большей стабильности набивки. Тем не менее, эти продукты эффективны, видимо, только в условиях низких напряжений смыкания (<41,36 МПа). 

Освоение  скважины после ГРП выполняется  с применением гибких насосно-компрессорных  труб (ГНКТ), газобустерной установкой нагнетания газа (УНГ) или УЭЦН.

Наиболее  оптимальным способом освоения является ГНКТ.

Решение о способе  освоения принимает сектор по ТКРС в зависимости от наличия оборудования и следующих критериев: 

На  вновь вводимых и  старом фонде скважин  до 60тн –УНГ;  от 60тн и выше - ГНКТ.  

На  скважинах ЧРФ (осложненных  механическими примесями  после ГРП) проведение УНГ с дебитом до 100 т/сут, проведение ГНКТ свыше 100 т/сут.