Новые способы оценки технологических свойств жидкостей на водной основе для гидроразрыва пласта

UDK: 622.276.66.002.34

DOI: 10.24887/0028-2448-2022-7-97-101

Ключевые слова: гидроразрыв пласта (ГРП), гуаровая камедь, полиакриламид (ПАА), вязкоупругое поверхностно-активное вещество (ВУПАВ), ротационная вискозиметрия, осцилляционная реология, набухание глин

Авт.: М.А. Силин (Научный центр международного уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты», отделение на базе РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина), д.х.н., Л.А. Магадова (Научный центр международного уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты», отделение на базе РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина), д.т.н., Д.Н. Малкин (Научный центр международного уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты», отделение на базе РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина), П.К. Крисанова (Научный центр международного уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты», отделение на базе РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина), С.А. Бородин (Научный центр международного уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты», отделение на базе РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина), А.А. Филатов (Научный центр международного уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты», отделение на базе РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина)

В последние несколько лет активно разрабатываются месторождения, запасы которых относятся к категории трудноизвлекаемых. Одним из основных методов интенсификации добычи нефти в условиях низкой проницаемости пластов является гидравлический разрыв пласта (ГРП). В настоящее время преимущественно используют технологические жидкости ГРП на водной основе – сшитые гуаровые гели. К преимуществам данных систем относят высокую эффективную вязкость, за счет чего композиции хорошо удерживают в объеме расклинивающий материал (проппант). Другим преимуществом является возможность регулирования времени образования сшитого геля и его деструкции, которое можно варьировать в широком диапазоне, изменяя концентрации реагентов в композициях. Однако такие жидкости имеют ряд недостатков, из которых в качестве главного можно выделить кольматацию порового пространства притрещенной зоны и проппантной пачки остатками неразрушенного полимера. Кольматация и, как следствие, уменьшение эффективности операций ГРП также могут быть также обусловлены набухаением и последующей миграцией частиц глинистых минералов. Новые типы жидкостей ГРП, способные минимизировать недостатки сшитых гуаровых систем, остаются недооцененными из-за устоявшихся подходов к тестированию жидкостей-песконосителей. Такого рода жидкостями являются композиции на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ (ВУПАВ) и синтетических полимеров.

В статье предложен комплексный подход, который включает оценку основных характеристик жидкостей-песконосителей на водной основе: анализ структурно-механических свойств, сравнительный анализ методик исследования влияния жидкостей на породу коллектора. Подход основан на сочетании ротационной и осцилляционной реологии. Применение данного подхода для оценки технологических свойств жидкостей на водной основе для ГРП показывает высокий потенциал применимости новых, нетрадиционных жидкостей ГРП, таких как жидкости на основе ВУПАВ и ПАА.

Список литературы

1. Optimization of a Viscoelastic Surfactant (VES) fracturing fluid for application in high-permeability formations / P.F. Sullivan [et al.] // Proc. - SPE Int. Symp. Form. Damage Control. – 2006. – V. 2006. – P. 753–760. - https://doi.org/10.2118/98338-MS

2. Internal viscoelastic surfactant breakers from in-situ oligomerization / C. Daeffler [et al.] // Proc. - SPE Int. Symp. Oilf. Chem. – 2019. – V. 2019. – April. – P. 8–9. - https://doi.org/10.2118/193563-MS

3. СТО Газпром 2-3.2-020-2005. Буровые растворы. Методика выполнения измерений коэффициента набухания глин и глинопорошков. – Тюмень: ТюменНИИгипрогаз, 2005.

4. Мордвинов А.А. Освоение эксплуатационных скважин. – Ухта: УГТУ, 2004. – 108 p.

5. Viscosity Peak due to Shape Transition from Wormlike to Disklike Micelles: Effect of Dodecanoic Acid / S.E. Anachkov [et al.]// Langmuir. – 2018. – V. 34. – № 16. – P. 4897–4907. - https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b00421

6. Temperature effect on the viscoelastic properties of solutions of cylindrical mixed micelles of zwitterionic and anionic surfactants / D.A. Kuryashov [et al.] // Colloid J. – 2010. – V. 72. – № 2. – P. 230–235. - https://doi.org/10.1134/S1061933X10020134

7. Wormlike Micelles of a Cationic Surfactant in Polar Organic Solvents: Extending Surfactant Self-Assembly to New Systems and Subzero Temperatures / N.R. Agrawal [et al.] // Langmuir. – 2019. – V. 35. – № 39. – P. 12782–12791. - DOI: https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b02125

8. Wormlike micelles of a C22-tailed zwitterionic betaine surfactant: From viscoelastic solutions to elastic gels / R. Kumars [et al.] // Langmuir. – 2007. – V. 23. – № 26. – P. 12849–12856. - https://doi.org/10.1021/la7028559

9. Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. – М.: Недра, 1984. – 229 с.

10. Engineered LCM Design Yields Novel Activating Material for Potential Application in Severe Lost Circulation Scenarios / S. Savari [et al.] // SPE. – 2013. – V. 2. – P. 1226–1235. - https://doi.org/10.2118/164748-MS

11. Howard P.R., Hinkel J.J., Moniaga N.C. Assessing Formation Damage from Migratory Clays in Moderate Permeability Formations // All Days. SPE. – 2012. – V. 2. – P. 898–908. - https://doi.org/10.2118/151818-MS

12. Maley D., Farion G., O’Neil B. Non-Polymeric Permanent Clay Stabilizer for Shale Completions // All Days. SPE. – 2013. – V. 2. – P. 840–857. - https://doi.org/10.2118/165168-MS

13. Rawat A., Tripathi A., Gupta C. Case evaluating acid stimulated multilayered well performance in offshore carbonate reservoir: Bombay high // Proc. Annu. Offshore Technol. Conf. – 2014. – V. 4. – P. 2841–2848. -   https://doi.org/10.4043/25018-MS