Fairmount Santrol 公司自悬浮压裂支撑剂

阅读 180 2016-12-01 看点 · Fairmount Santrol 公司自悬浮压裂支撑剂,Fairmount,Santrol,自悬浮,压裂,支撑剂,企业报道

产品名称:Fairmount Santrol 公司自悬浮压裂支撑剂项目时间: 2015项目地点: 美国项目国家: 美国所属公司: Fairmount Santro


产品名称:   Fairmount Santrol 公司自悬浮压裂支撑剂

项目时间:     2015

项目地点:     美国

项目国家:     美国

所属公司:  Fairmount Santrol


项目简介:

Fairmount Santrol 公司新型支撑剂输送技术在支撑剂表面添加了一层水凝胶包覆层,与传统瓜尔胶压裂体系相比能够有效提高压裂液返排效率,保证支撑剂在裂缝中均匀分布,提高了裂缝的表面积,从而实现压裂后的增产和稳产。 自悬浮表层有效增加了工程灵活性,并提高油气产能。


主要问题:

由于水力压裂砂和陶粒支撑剂在到达裂缝顶端之前便出现脱砂现象,所以工程师们提高了压裂液的粘度和泵注速度。借助压裂液添加剂来达到增粘效果的成本太高,而且其中的化学物质会破坏地层和支撑剂填充层的导流能力。工程师还需要选择合适的支撑剂粒径才能达到更好的支撑剂输送效果。


解决方案:

Fairmount Santrol 公司的Propel SSP (Self-Suspending Proppant)技术,该技术简化了井下化学组分,同时消除了行业几十年来不得不做出的妥协。借助该技术,作业时就可以输送真正所需粒径的支撑剂,并且可以均匀地铺设到裂缝内部。 工程师可以通过优化泵注方案设计,从而避免使用一些必要的压裂液添加剂,比如瓜尔胶、交联剂和减阻剂。由于该项支撑剂输送技术能够起到更好的裂缝支撑效果,因此显著提高了最终的油气产量。

自悬浮支撑剂技术能够有效阻止低粘度流体的沉降。这种包裹着砂砾或陶粒支撑剂的专有包覆层,能够在水中溶胀,并有效降低了支撑剂自身的比重。

例如,压裂砂的比重从2.6降低到了1.3,在水凝胶包覆层的作用下能够使支撑剂在压裂液中实现垂向均匀分布。运用该技术,扩大了支撑剂的运移半径,也相应增加了油藏增产区域。

支撑剂借助该技术能够有效避免砂粒堆积或沙丘组的形成,同时减少了压裂液波及所需滤失量。在同压裂液混合并输送至裂缝的过程中,抗剪切包覆层依然附着在支撑剂基层上。当破胶剂注入后,包覆层就会与支撑剂完全分离,而支撑剂则会滞留在裂缝中。

Propel SSP技术的输送能力远高于滑溜水系统。该技术简单与水结合就可以取得粘滞效果,输送至少2磅/加仑的支撑剂浓度。并且在没有补充任何增粘剂或减阻剂的情况下,使压裂液的粘度低于20厘泊。 Propel SSP技术携带支撑剂类似交联冻胶压裂液,虽然携砂液粘度会随着携砂量的增加而增加,但是压裂液粘度仍然相对较低。工程师们能够灵活应对储层的几何形态限制和裂缝复杂性所引起的问题。 在环路测试过程中,研究者发现没有包覆层的压裂砂从滑溜水中沉降,形成了一个沙丘。携砂能力的降低是通过测量流经环路测试装置后支撑剂密度的降低程度来进行的。在测试过程中,新技术在不降低支撑剂密度的情况下,表现出更强的携砂能力。

聚合物包覆层的化学性质是该技术最重要的因素。该技术的研究与开发团队研制出了一种具有剪切稳定性和防水性的包覆层。剪切稳定性指包覆层在同压裂液混合后时能够持久粘附支撑剂的能力,即从井筒到裂缝的运移过程中仍能保证完整性的能力。防水性能够防止泵注前的储藏和作业过程中聚合物包覆层颗粒之间的相互粘附。

为了保证剪切稳定性,研发团队需要检测压裂液系统的各项性能,再交由第三方对该技术的抗剪切能力进行认证。 Fairmount Santrol公司研发团队测定了压裂液在不同剪切速率下的粘度变化,随之提出了自悬浮支撑剂技术(Propel SSP)的理念。该技术的目标是保证聚合物不会将基质剪碎到压裂液中。如果出现这种情况,压裂液的粘度就会增加,沉降层砾石的高度则会降低。相比于无包覆层的支撑剂,沉降层砾石的高度可用于测定压裂液的悬浮能力。该方案否定了该技术优势,认为其同传统凝胶型压裂液更为相似。

正如设计的那样,水凝胶包覆层会在较长一段时间内保持固定的粘度和沉降层的高度。沉降层的高度越高,有效的相对比重就会相应降低,这影响压裂液沉积或者悬浮支撑剂的能力。 接下来,Fairmount Santrol 公司研发团队测试了聚合物包覆层的防水性能。目的是避免其在高温和潮湿环境下颗粒之间的相互粘附,保证产品在运输过程中的完整性。在任何转运点,装卸作业都不会对其产生影响,例如涂覆工厂、装载终端、砂体堆积和搅拌过程。 由于亲水性,无论在任何位置,一旦聚合物接触潮湿的空气,就会发生膨胀。考虑到这一点,该技术中的化学设计对其提供了必要的防护,用以抵抗大范围的气候波动影响。

研发团队采用过硫酸铵和不同的氧化剂在不同温度、加载速率和时间条件下对其进行破胶实验。通过测试压裂液的粘度和沉降层的体积,验证了新型支撑剂技术的破胶性能,结果证明,仅有支撑剂颗粒滞留在了裂缝中。

传统增粘的流体当其粘度下降至同水的粘度相当时就可以称作破胶。研究数据表明,通常情况下破胶时间会随着井下温度和破胶载荷的增大而减小。随着新技术中支撑剂载荷量的增大,会需要更多的破胶时间。 在聚合物型压裂液破胶返排之后,该技术在井底几乎不会有任何残留。该技术不同于传统瓜尔胶型压裂液需要采用添加剂,该类物质会残留在井底,从而限制裂缝内的油气流通。 油井洗井作业结束后,同输出添加剂和油气的裂缝相比,作业人员对优化后的油流通道更有信心。好的洗井效果,也就意味着更高的油气产量。

流体添加剂所造成的外来残留物减少,就能够获得更高的导流能力,该指标可以作为洗井作业结束后衡量支撑剂导流能力大小的标准。 根据测试结果可知,自悬浮支撑剂技术中的添加剂不会伤害到支撑剂充填带。相对于50%导流能力恢复率的瓜尔胶型压裂液来说,新技术能够最大程度的恢复裂缝导流能力。

如何能够在裂缝全长内达到均匀的支撑剂铺设效果,是困扰了业内数十年的问题,该支撑剂输送技术实现了跳跃式改变。一旦破胶完成,支撑剂依然存在于裂缝中,其包覆层也不会在井底留下任何残留物。 油气以通常的方式流过支撑剂充填带。支撑剂技术支撑着从井筒到裂缝顶端的裂缝处于打开状态,使裂缝表面积达到最大化,从而实现更高的油气产量。

由世界石油协会主办的一小时网络直播记录了该技术如何通将支撑剂运移到更高更远的裂缝位置来降低每桶油气当量的成本。自悬浮支撑剂输送技术可以作为交联剂、滑溜水压裂液等可能破坏支撑剂充填带和地层的替代技术。

该技术同采用少量添加剂且注入时间较短的滑溜水体系相比,可以实现既定泵压下更高的砂比浓度。该技术有助于实现每一颗支撑剂的输送,总的来说,地层中颗粒堆积得越高,支撑裂缝的长度和高度也就越大。

更好的输送运移效果可以通过在砂体表层多层包裹来实现。水凝胶包覆层在水中能够快速水化,从而可以降低支撑剂的有效比重和沉降速度,起到更好的充填效果。