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제재보다 GRP가 더 중요하다. 새로운 기술

IVT SB RAS 이사 물리 및 수리 과학 박사 Sergey Grigorievich Cherny.

수압 파쇄(파쇄)가 필요한 이유, 모델링이 필요한 이유, 고급 모델이란 무엇이며 관심 있는 사람 - 전산 기술 연구소 SB RAS 소장, 물리 및 수학 과학 박사 Sergei Grigorievich Cherny, 이러한 질문과 기타 질문에 답합니다.

1. 수압파쇄법이 필요한 이유는 무엇입니까?

수압 파쇄는 암석 덩어리의 제어된 파괴 및 하역 방법이 필요할 때 배수 시스템 생성, 스크린 격리 등 어려운 지질 및 물리적 조건에서 광물 매장지 개발 및 지하 구조물 건설을 위해 발명되었습니다. 수압파쇄는 석유 및 가스 생산정의 운영을 강화하고 주입정의 주입성을 높이는 방법 중에서 특별한 위치를 차지합니다. 2015~2017년에는 러시아에서 연간 14~15,000건의 수압파쇄 작업이 수행되었으며, 미국에서는 약 50,000건이 수행되었습니다.

수압 파쇄 방법은 가스, 오일, 그 혼합물, 응축수 등이 유정 바닥으로 유입되도록 온전한 암반에 전도성이 높은 균열을 생성하는 것으로 구성됩니다. 수압 파쇄 기술에는 수압 파쇄 유체를 펌핑하는 것이 포함됩니다. 젤, 물 또는 희석된 산과 같은 강력한 펌프를 사용하면 좋습니다. 주입압력이 형성파괴압력보다 높으므로 파단이 형성된다. 열린 상태로 고정하기 위해 균열을 전파하는 프로판트나 생성된 균열의 벽을 부식시키는 산을 사용합니다. 프로판트라는 이름은 영어 약어 "Propping Agent"(PROPPANT)에서 유래되었습니다. 이를 위해 예를 들어 석영 모래 또는 특수 세라믹 볼이 사용되는데, 이는 더 강하고 크기 때문에 더 투과성이 높습니다.

2. 수압파쇄 모델링이 필요한 이유는 무엇입니까?

수압파쇄 기술을 개발하려면 프로세스 모델링이 필요합니다. 이를 통해 균열의 형상을 예측하고 전체 수압 파괴 기술을 최적화할 수 있습니다. 특히, 유정 부근에서 균열이 전파되는 초기 구간에서 균열의 정확한 형상을 확보하는 것이 매우 중요합니다. 플러그로 인해 추출된 오일이나 가스의 펌핑 채널이 막힐 수 있으므로 날카로운 굴곡이 없어야 합니다. 자연스러운 질문이 생깁니다. 투과성, 다공성, 압축성, 응력 상태 등과 같이 모델이 작동하는 데 필요한 형성에 대한 지구물리학적 데이터를 어디서 얻을 수 있습니까?

이 질문은 수압파쇄 기술이 발전하고 과학이 문제의 다양한 매개변수를 결정하기 위한 많은 방법을 제안하기 훨씬 전에 발생했습니다. 여기에는 코어(시추 중에 얻은 암석 샘플) 분석, 유정의 여러 부분에 설치된 다중 압력 및 변형 센서, 표면에서 유도된 탄성파의 이동 시간을 기반으로 하는 지진 탐사 방법이 포함됩니다. 암석에 있는 다양한 물질의 경계와 그 매개변수, 심지어 점토층의 위치 등을 보여줄 수 있는 자연 방사능 측정까지 결정됩니다.

사람의 손길이 닿지 않은 중앙산괴에서 발생하는 주요 응력을 결정하기 위해 지구물리학자들은 현장 시추 및 지구물리학적 측정을 기반으로 한 기술을 포함하여 입증된 기술을 보유하고 있습니다. 작은 균열이 생성되는 동안 얻은 매개변수를 사용하여 모델을 보정하여 더 큰 균열의 거동을 예측하는 미니 균열 기술도 사용됩니다. 물론 어떤 접근 방식도 완전한 그림을 제공할 수 없으므로 저수지에 대한 정보를 얻는 방법은 우리 연구소를 포함하여 지속적으로 개선되고 있습니다. 예를 들어, 우리는 시추 유체 여과 모델과 측정된 우물의 압력 의존성을 기반으로 한 역 문제를 해결함으로써 우물 주변 암석의 파쇄 매개변수를 결정할 수 있음을 보여주었습니다. 또한, 로깅 사운딩 결과를 바탕으로 우물 근처 영역의 구조와 매개변수를 결정하고, 맥스웰 방정식을 기반으로 역 문제를 해결합니다.

3. 수압파쇄는 얼마나 오랫동안 모델링되었나요?

비교적 오래 전인 20세기 50년대부터 수압파쇄가 유정 생산성을 높이는 방법으로 사용되기 시작한 직후였습니다. 동시에 1955년에 최초의 수압 파쇄 모델 중 하나인 Khristianovich-Zheltov 모델이 제안되었습니다. 추가 개발 Geertsma와 de Klerk의 연구에서 전 세계적으로 Christianovich-Girtsma-de Klerk(KGD) 모델로 알려져 있습니다. 조금 후에 Perkins-Kern-Nordgren(PKN)과 평면 방사형 균열 모델이라는 두 가지 더 잘 알려지고 널리 사용되는 모델이 만들어졌습니다. 이 세 가지 모델은 각각 다양한 평면 1차원 모델의 세 가지 기본 기하학적 개념을 나타냅니다.

  • 무한 높이의 선형 소스로부터의 균열의 직선 전파;
  • 유한 높이의 선형 소스로부터 균열의 직선 전파;
  • 점 소스로부터 방사형 대칭 균열 전파.

세 가지 기본 개념과 그 수정은 수직 또는 경사 시추와 유정당 하나의 수압 파괴를 포함하는 기존 석유 및 가스전의 일반적인 유정 방향에 대한 수압 파쇄를 매우 잘 설명합니다. 이러한 모델은 관련성을 잃지 않았으며 속도로 인해 현대 수압 파쇄 시뮬레이터에서 파손에 대한 기본 정보를 얻고 수압 파쇄 매개변수를 최적화하는 데 사용됩니다.

그러나 현재는 쉽게 회수할 수 있는 전통적 매장량의 고갈로 인해 비전통적 매장량이 개발되고 있습니다. 복잡한 구조석유 및 가스 베어링 형성. 이러한 저수지 저장소의 특징은 낮음(빽빽한 모래) 및 초저(셰일 가스 및 오일) 또는 반대로 매우 높음(중유가 포함된 사암) 형성 투과성, 분기된 균열 시스템의 존재입니다. 또는 더 많은 가족이 서로 다른 방향을 지향하고 서로 교차합니다. 이러한 비전통적인 분야의 개발은 수압파쇄와 같은 생산 집약화 없이는 경제적으로 수익성이 떨어지는 경우가 많습니다. 동시에 기존의 수압 파쇄 모델은 이러한 프로세스를 적절하게 설명하지 못하므로 새롭고 더욱 정교한(현대적, 고급, 개선된) 모델이 필요합니다.

4. IVT SB RAS는 비전통적인 분야의 수압파쇄 모델링 문제를 해결할 수 있습니까?

수압파쇄는 복잡한 기술이며, 전체 공정의 모델을 개발하는 것은 한 연구소의 힘을 넘어서기 때문에 전 세계 과학자 그룹이 이 기술의 다양한 부분에 집중하고 있습니다. IVT는 모델링 분야에서 광범위한 경험을 보유하고 있습니다. 첫 단계수압 골절의 전파 : 형성부터 수 미터에 이르는 크기까지. 이 단계에서는 크기가 이미 수백 미터에 달하는 발달된 균열과 달리 곡률이 매우 눈에 띄고 큰 영향을 받으므로 고려해야 합니다.

따라서 우리는 전파 과정의 3차원성을 고려하여 모델 개선 방향을 개발하고 있습니다. 임의의 3차원 사례에서 균열 전면의 전파를 현실적으로 설명하려면 균열 전면의 증가분을 찾고 전파 방향을 선택하기 위한 3차원 기준을 적용하는 것이 필요합니다. 세 가지 스트레스 모드. 중에 기존 작품, 3차원 전파 모델에 사용되는 균열 전면의 처짐은 두 번째 모드에 의해서만 결정됩니다. 그들은 2차원 평면 기준을 사용합니다. 우리는 3차원 전파 기준을 사용하여 복잡한 유변학의 주입된 유체 압력의 영향을 받아 공동에서 균열 전파에 대한 새로운 완전 3차원 수치 모델을 구축하고 검증했습니다. 이는 곡률을 고려하여 균열이 형성되는 순간부터 주요 방향에 도달할 때까지 균열의 진행을 설명하는 것을 가능하게 했습니다.

하나 더 구별되는 특징이 모델은 우물 자체와 우물에서 전파되는 균열의 유체 흐름으로 인한 가변 하중을 동시에 고려하는 것입니다. 일반적으로 3차원 균열 전파 모델링 작업에서는 우물이 모델에 포함되지 않습니다. 가장 좋은 경우에는 점 소스로부터 뉴턴 유체를 펌핑하여 균열에 발생하는 가변 하중을 고려합니다.

또한 비전통적인 저장소의 기술 개발에는 새로운 수압 파쇄 유체 및 이에 대한 다양한 첨가제(섬유, 플록 등)의 설계가 수반되며, 이는 이러한 유체의 유변학적 거동을 크게 변화시킨다는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어, 점토 함량이 높은 조밀하고 매우 조밀한 비재래식 저장소에 대한 관심이 높아지면서 가스 비율이 높고 물 비율이 낮은 특수 제제가 개발되었습니다. 이 액체는 암석의 여과 특성을 악화시키지 않으며 주입 시 암석의 물리적 파괴를 일으키지 않습니다.

2016년에 출판된 우리 논문에는 IVT SB RAS가 개발한 균열 모델이 요약되어 있습니다. 여기에는 "Engineering Fracture Mechanics", "International Journal of Fracture" 등과 같은 WoS 및 Scopus 인용 데이터베이스에 포함된 상위 저널에 발표된 결과가 포함되어 있습니다.

5. 수정된 모델이 필요한 이유는 무엇입니까?

발달된 균열이 어떻게 위치할지는 어느 정도 알려져 있습니다. 선호하는 균열 평면(선호되는 균열 전파 평면)이라는 용어가 있습니다. 암석을 압축하는 응력(힘)과 그 방향이 알려진 경우(이를 결정하는 것도 문제이며 지구물리학자가 이를 처리함) 이 평면을 결정하는 것은 어렵지 않습니다. 안에 현대 모델시뮬레이터는 이 평면의 균열 구성에 중점을 둡니다. 균열이 우물에서 막 시작되면 그 위치와 방향은 암석의 응력뿐만 아니라 우물, 케이싱, 천공(암석의 구멍), 모양 및 크기의 영향을 받습니다. 그리고 공정 시작 시 균열의 방향은 전개된 균열이 놓일 평면과 항상 일치하는 것은 아닙니다. 필연적으로 균열 곡률이 발생하여 균열이 압축됩니다. 이러한 끼임은 프로판트의 고착을 초래할 뿐만 아니라 유정의 압력을 크게 떨어뜨릴 수도 있습니다. 이제 시뮬레이터에서 이 압력 강하는 경험적 계수(피부 계수)를 사용하여 고려되지만 그리 성공적이지는 않습니다. 우리 모델을 사용하면 이 효과를 더 정확하게 예측하고 설명할 수 있습니다.

6. 변형된 수압파쇄 모델을 현장에서 직접 사용할 수 있나요?

처음에 IVT는 구현에 중점을 두지 않았습니다. 유명 모델기술 개발에 주력하면서도 과학적인 기반을 마련하는 데 집중했습니다. 그러나 그러한 재단은 또한 직접적인 실제 사용. 예를 들어, 수압 파쇄 과정이 시작될 때 파단을 유지하는 것보다 시작하는 데 더 많은 압력이 필요합니다. 그리고 이 압력을 결정하는 것이 항상 쉬운 것은 아니며 그에 따라 양과 유형이 달라집니다. 필요한 장비. 대략적인 분석적 추정치가 전 세계 문헌에 제시되어 있지만, 계산 시도가 있었지만 문제에 대한 최종 해결책은 발견되지 않았습니다. 우리는 균열 발생 모델을 개발했는데, 이 모델은 암석의 구성과 응력을 기반으로 파괴 압력, 형성된 균열 유형 및 방향을 예측합니다.

이 모델은 현장에 직접 적용할 수 없습니다. 계산 및 설정에는 시간이 걸립니다. 또한 응력의 방향, 그 값, 천공 방향에 대한 정확한 지식이 필요합니다. 일반적으로 이 정보는 사용할 수 없습니다. 높은 비용으로 인해 측정 정확도가 항상 충분하지 않기 때문입니다. 천공 위치에서 수 킬로미터 떨어져 있기 때문에 천공 방향을 정확하게 측정할 수는 없습니다. 케이싱은 천공에 고정되어 있습니다.

그러나 모델은 실패한 수압 파쇄의 관점, 세로 균열 형성(다단계 수압 파쇄에서 바람직하지 않음)의 관점 및 압력 간격의 관점에서 가장 위험한 유정 방향을 알 수 있습니다. 수압파쇄를 시작하려면 필요합니다. 예를 들어 우리는 4km가 넘는 깊이에 위치하고 수직뿐만 아니라 수평 방향으로도 압축이 심한 오만의 필드에 대해 Schlumberger의 요청으로 이러한 연구를 수행했습니다. 그곳에서는 성공적인 수압파쇄 시도가 절반으로 줄었습니다.

7. "새로운 석유"의 맥락에서 수압파쇄의 미래는 무엇입니까?

전통적인 석유 및 가스 매장량의 현재 상태는 "고갈"이라는 단어로 특징지어질 수 있습니다. 비전통적이고 복구가 어려운 저장소에서 점점 더 많은 양이 생산되고 있습니다. 예를 들어 미국과 캐나다의 소위 "셰일 오일" 또는 정확한 용어를 사용하면 "저투과성 저장소의 오일" 또는 러시아의 Bazhenov 지층의 운반체가 있습니다. 후자는 엄청난 매장량을 가지고 있지만 개발하기가 훨씬 더 어렵습니다. 이 암석은 전통적인 저수지뿐만 아니라 미국 대륙에서 인기 있는 "셰일"과도 비교할 때 많은 특징을 가지고 있습니다. 첫째, 통기성과 다공성이 각각 수백배, 수십배 약하다. 즉, 기름이 적게 함유되어 우물로 덜 잘 이동합니다. 이러한 암석에서는 수압파쇄법을 사용하지 않고는 석유를 생산할 수 없습니다.

둘째, 이러한 유형의 암석은 강한 층상 및 가소성, 또는 오히려 유동성 및 높은 간극압을 특징으로 하며, 이는 수압 파쇄와 모델링을 모두 복잡하게 만듭니다. 후자의 관점에서 균열의 전파를 설명할 때 응력의 이방성, 재료, 소성 효과, 프로판트의 균열이 가라앉는 동안 변형의 비선형성을 추가적으로 고려할 필요가 있습니다. 저는 수압파쇄 자체 외에도 이 지층을 개발하려면 과학자들이 상트페테르부르크와 노보시비르스크에 있는 스콜코보와 모스크바 주립대학교에서 연구하고 있는 많은 과학적, 기술적 문제를 해결해야 한다는 점에 주목합니다.

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수압파쇄는 세 가지 기본 작업으로 구성됩니다.

1. 저장소에 인공 균열 생성(또는 자연 균열 확장);

2. 튜브를 통해 CCD에 골절 필러가 포함된 유체를 주입하는 단계;

3. 균열을 고정하기 위해 충전재가 포함된 액체를 균열 안으로 밀어 넣습니다.

이 작업의 경우 세 가지 액체 종류:

  • 파열액,
  • 모래 운반 액체
  • 짜내는 액체.

업무 대리인은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

1. CCD의 투자율을 감소시키지 않아야 합니다. 동시에 우물의 범주(생산, 주입, 생산, 물 주입으로 전환)에 따라 다양한 성격의 작동 유체가 사용됩니다.

2. 작동유체와 암석층 또는 저수지 유체의 접촉은 통제되고 표적화된 작용을 하는 특수 작동제를 사용하는 경우를 제외하고 부정적인 물리적, 화학적 반응을 유발해서는 안 됩니다.

3. 상당한 양의 외부 기계적 불순물을 함유하지 않아야 합니다(즉, 그 함량은 각 작용제에 대해 규제됩니다).

4. 오일산 에멀젼과 같은 특수 작용제를 사용할 때 화학 반응 생성물은 형성 생성물에 완전히 용해되어야 하며 저장 구역의 투과성을 감소시키지 않아야 합니다.

5. 사용되는 작동 유체의 점도는 안정적이어야 하며 겨울에는 유동점이 낮아야 합니다(그렇지 않으면 수압 파쇄 공정은 가열을 사용하여 수행해야 합니다).

6. 쉽게 접근할 수 있어야 하며, 공급이 부족하지 않고 저렴해야 합니다.

수압파쇄 기술 :

  • 잘 준비- 파열 압력, 파열 유체의 부피 및 기타 특성을 추정하기 위한 데이터를 얻을 수 있는 유입 또는 주입 연구.
  • 잘 플러싱- 우물은 특정 화학 시약을 첨가하여 세척액으로 세척됩니다. 필요한 경우 감압처리, 어뢰처리, 산처리 등을 실시합니다. 이 경우 직경이 3-4"인 펌프-압축기 파이프를 사용하는 것이 좋습니다(마찰 손실이 높기 때문에 직경이 더 작은 파이프는 바람직하지 않습니다).
  • 파쇄액 주입– 파열에 필요한 것을 생성합니다. 바위 CCD에 새로운 균열이 생기고 기존 균열이 열리도록 압력을 가합니다. CCD의 특성과 기타 매개변수에 따라 여과 가능한 액체 또는 저여과 액체가 사용됩니다.

유체 파열:

생산 우물에서

탈기유;

농축된 오일, 오일 및 연료유 혼합물;

소수성 석유산 에멀젼;

소수성 유수 에멀젼;

산성-등유 에멀젼 등;

주입 우물에서

깨끗한 물;

염산 수용액;

농축수(전분, 폴리아크릴아미드 - PAA, 아황산염-알코올 잔여물 - SSB, 카르복시메틸셀룰로오스 - CMC);

농염산(농염산과 SSB의 혼합물) 등

파쇄 유체를 선택할 때 습윤(점토 소수화) 중에 점토 입자를 안정화시키는 화학 시약을 도입하여 점토의 팽윤을 고려하고 방지해야 합니다.

이미 언급한 바와 같이 파열 압력은 일정한 값이 아니며 여러 요인에 따라 달라집니다.

주입 속도가 지층에 의한 유체 흡수 속도를 초과하면 바닥 구멍 압력이 증가하고 파열 압력 값에 도달할 수 있습니다. 저투과성 암석에서는 제한된 주입 속도에서 저점도 유체를 파쇄 유체로 사용하여 파열 압력을 얻을 수 있습니다. 암석이 충분히 투과성이라면 저점도 주입 유체를 사용할 때 더 높은 주입 속도가 필요합니다. 주입 속도가 제한되면 고점도 파쇄액을 사용해야 합니다. CZ가 고투과성 저장소인 경우 높은 주입 속도와 고점도 유체를 사용해야 합니다. 이 경우 유정의 주입성을 결정하는 생산층(중간층)의 두께도 고려해야 합니다.

중요한 기술적 문제는 균열 형성 순간과 그 징후를 결정하는 것입니다. 모놀리식 저장소에서 균열이 형성되는 순간은 "주입 유체 유량 - 주입 압력" 관계가 중단되고 주입 압력이 크게 감소하는 것이 특징입니다. CZ에 이미 존재하는 균열의 개방은 유동-압력 관계의 원활한 변화를 특징으로 하지만 주입 압력의 감소는 관찰되지 않습니다. 두 경우 모두 균열 개방의 징후는 우물의 주입 계수의 증가입니다.

  • 모래 운반액 주입.균열 속으로 펌핑된 모래 또는 기타 물질은 균열의 충전재 역할을 하며 균열 내부의 프레임 역할을 하며 압력이 제거(감소)된 후에도 균열이 닫히는 것을 방지합니다. 모래 운반액은 운반 기능을 수행합니다. 모래 운반 액체의 주요 요구 사항은 높은 모래 보유 용량과 낮은 여과성입니다.

이러한 요구 사항은 균열을 필러로 효과적으로 채우는 조건과 개별 요소에서 필러의 침전 가능성을 배제하는 조건에 따라 결정됩니다. 운송 시스템(웰 헤드, 튜빙, 바닥 구멍) 및 균열 자체에서 필러 이동성의 조기 손실이 발생합니다. 낮은 여과성은 모래 운반 유체가 균열 벽으로 여과되는 것을 방지하고, 균열에서 필러의 농도를 일정하게 유지하며, 균열이 시작될 때 필러가 균열을 막는 것을 방지합니다. 그렇지 않으면 모래를 운반하는 유체가 균열 벽으로 여과되어 균열 초기의 필러 농도가 증가하고 균열 내 필러의 이동이 불가능해집니다.

바람직하게는 구조적 특성을 지닌 점성 액체 또는 오일은 생산 유정에서 모래 운반 유체로 사용됩니다. 오일 및 연료유 혼합물; 소수성 오일-물 에멀젼; 농축된 염산 등 주입정에서 SSB 용액은 모래 운반 유체로 사용됩니다. 농축 염산; 친수성 오일-물 에멀젼; 전분-알칼리 용액; 중화 흑색 접점 등

필러가 포함된 유체가 튜브를 통해 이동할 때 마찰 손실을 줄이기 위해 비누 기반 솔루션과 같은 특수 첨가제(억압제)가 사용됩니다. 고분자량 폴리머 등

  • 변위 유체 주입 –모래 운반 액체를 바닥으로 밀고 균열 안으로 밀어 넣습니다. 필러로 인한 플러그 형성을 방지하려면 다음 조건을 충족해야 합니다.

튜브 스트링에서 모래를 운반하는 유체의 이동 속도는 어디에 있습니까(m/s)?

모래 운반 유체의 점도, mPa s.

일반적으로 점도가 최소인 액체가 압착 유체로 사용됩니다. 생산 유정에서는 자체 탈기유를 사용하는 경우가 많습니다(필요한 경우 등유 또는 디젤 연료로 희석함). 주입정은 물, 일반적으로 상업용 물을 사용합니다.

균열 필러로 다음을 사용할 수 있습니다.

입자 직경이 0.5 +1.2mm이고 밀도가 약 2600kg/m3인 선별된 석영 모래입니다. 모래의 밀도는 모래를 운반하는 액체의 밀도보다 훨씬 크기 때문에 모래가 침전될 수 있으며, 이는 모래를 결정합니다. 고속다운로드;

유리구슬;

응집된 보크사이트 곡물;

폴리머 볼;

특수 필러 - 프로판트.

필러의 기본 요구 사항:

높은 압축 강도(분쇄);

기하학적으로 올바른 구형 모양입니다.

필러는 형성 제품과 관련하여 불활성이어야 하며 오랫동안 그 특성을 변경하지 않아야 한다는 것은 매우 분명합니다. 충전제 농도는 모래 운반 액체 1m3당 200~300kg으로 다양하다는 것이 실제로 입증되었습니다.

  • 균열된 부분에 필러를 펌핑한 후, 우물 압력을 받고 있는 상태. 유지 시간은 시스템(CCD)이 불안정한 상태에서 안정한 상태로 이동하는 데 충분해야 하며, 이 상태에서는 필러가 균열에 단단히 고정됩니다. 그렇지 않으면, 유정의 유입유도, 발달 및 운영 과정에서 충진재가 균열로부터 유정 내부로 유입됩니다. 펌핑을 통해 우물을 운영하는 경우, 필러를 제거하면 바닥에 필러 플러그가 형성되는 것은 물론이고 수중 장치의 고장으로 이어집니다. 위의 사항은 매우 중요한 기술적 요소이며 이를 무시하면 수압 파쇄의 효율성이 급격히 감소하여 부정적인 결과가 초래됩니다.
  • 유입을 부른다, 유정 개발 및 유체 역학 테스트. 유체역학 연구를 수행하는 것은 기술의 필수 요소입니다. 그 결과는 프로세스의 기술적 효율성에 대한 기준이 됩니다.

개략도수압파쇄를 위한 우물 장비가 다음에 나와 있습니다. 쌀. 5.5. 수압파쇄를 수행할 때 튜브 스트링을 밀봉하고 고정해야 합니다.

수압파쇄 중 중요한 문제는 다음과 같습니다. 균열의 위치, 공간 방향 및 크기를 결정합니다.이러한 정의는 새로운 지역에서 수압파쇄를 수행할 때 의무적으로 적용되어야 합니다. 우리가 발전할 수 있게 해주세요 최고의 기술프로세스. 나열된 문제는 코발트, 지르코늄, 철과 같은 방사성 동위원소에 의해 활성화된 필러의 일부가 주입되는 균열에서 감마선 강도의 변화를 모니터링하는 방법을 기반으로 해결됩니다. 이 방법의 핵심은 깨끗한 필러에 일정량의 활성 필러를 첨가하고, 균열이 발생한 직후에 감마선 로깅을 수행하고, 활성 필러의 일부를 균열에 주입하는 것입니다. 이러한 감마선 로깅 결과를 비교하여 형성된 균열의 수, 위치, 공간적 방향 및 크기를 판단합니다. 이러한 연구는 전문 지구물리학 조직에 의해 수행됩니다.

쌀. 5.5. 수압파쇄용 유정 장비의 개략도:

1 - 생산적인 형성; 2 - 균열; 3 - 생크; 4 - 패커; 5 - 앵커; 6 - 케이싱; 7 - 튜브 컬럼; 8 - 수원 장비; 9 - 파열액; 10 - 모래 운반 액체; 11 - 액체를 짜내는 것; 12 - 압력 게이지.

수압파쇄법 사용의 문제점. ASS는 생산층 옆에 물을 함유한 층이 있는 곳입니다. 바닥수가 있는 경우 이는 대수층일 수 있습니다. 또한, 처리된 지층 근처에 침수된 지층이 있을 수 있습니다.

이러한 경우, 수압파쇄 중에 형성된 수직 균열은 우물과 대수층 사이에 유체역학적 연결을 생성합니다. 대부분의 경우 대수층 지역은 수압파쇄가 수행되는 생산층에 비해 더 큰 투과성을 갖습니다. 이것이 바로 수압파쇄를 통해 우물에 물을 완전히 공급할 수 있는 이유입니다. 오래된 들판에는 파손된 우물이 많이 있습니다. 이러한 조건에서 수압파쇄를 수행하면 생산 스트링이 파열됩니다. 이론적으로 이러한 우물에서는 패커가 끈을 보호하는 데 사용되지만 끈의 찌그러짐과 부식으로 인해 패커가 그 역할을 수행하지 못하는 우물에 있습니다. 또한 수압파쇄로 인해 시멘트 석재가 파괴될 수 있습니다.

수압파쇄 동안에는 투과성이 다른 층에 균열이 생기지만, 저투과성 층보다 고투과성 층이 파열되는 것이 더 쉬운 경우가 많습니다. 투자율이 높은 층에서는 균열이 더 길어질 수 있습니다. 이 옵션을 사용하면 수압 파쇄 후 유정의 석유 생산량이 증가하지만 유정이 워터 컷인 경우 워터 컷이 증가합니다. 그렇기 때문에 수압파쇄 전후에 우물 안의 물이 어디에서 왔는지 알아내기 위해서는 생산된 물을 분석하는 것이 필요합니다.

다른 자극 방법과 마찬가지로 수압파쇄의 경우 주입을 통한 대규모 추출을 보상하는 문제가 항상 발생합니다.

여기에는 새로운 파쇄액, 계면활성제, 소수성 제제 및 첨가제가 포함됩니다.

TagraS-RemService 회사는 새로운 것을 선보였습니다. 기술 솔루션어려운 지질학적, 기술적 조건에서의 수압파쇄(파쇄)용.

회사는 모래 운반 특성이 좋은 새로운 저점도 파쇄 유체를 사용하기 시작했습니다. 이 제품을 사용하면 다음을 수행할 수 있습니다.

1. 프로판트(프로판트)를 생산층의 높이와 길이를 따라 고르게 배치합니다.

2. 높이 균열의 성장을 제어합니다 (물에 대한 장벽이 약한 지층에 수압 파쇄 수행)

3. 겔이 완전히 파괴된 후 프로판트 팩의 손상을 줄입니다(파괴 전도성을 유지).

TagraS-RemService는 새로운 고정 재료인 개량 모래에 대한 실험실 테스트를 진행하고 있습니다. 이 제품은 특히 수압이 높은 우물의 수압 파쇄 작업 중에 수압 파쇄를 따라 물의 이동을 줄이는 데 도움이 됩니다. 모래는 소수성을 갖고 균열의 전체 높이에 고르게 분포되어 있으며 파쇄 유체의 점도를 낮추는 것이 가능합니다.

계면활성제(계면활성제)로 겔화된 산을 기반으로 하는 산-프로판트 결합 수압 파쇄의 신기술은 유정 개발 과정을 단축하고 유정을 작동 모드로 전환하며, 공정 강제 중단의 위험도 줄입니다. 새로운 화학 시약을 사용하면 폴리머가 지층에 들어가는 것을 방지할 수 있습니다. 동시에, 프로판트로 수성 다당류 겔을 펌핑하는 사이클이 제거된다는 사실로 인해 저장소로 펌핑되는 액체의 양이 감소됩니다.

"TagraS-RemService"는 또한 추가적인 수압 파쇄를 통해 하이드로샌드 제트 천공 기술을 마스터하고 있습니다. 새로운 기술 솔루션의 가장 큰 장점은 다른 천공 간격을 끊지 않고도 지층에 표적 충격을 가할 수 있다는 것입니다. 하이드로샌드블라스팅 천공 중 예비 균열 생성. 기둥 뒤에 품질이 낮은 시멘트석이 있는 우물에서도 작업을 수행할 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 수평 완성형 유정의 다중 구역 수압 파쇄가 가능합니다.

프로판트의 분율과 농도에 따라 "즉시" 수압 파쇄 유체의 점도를 조절하기 위해 다음을 가능하게 하는 침강 방지 첨가제인 새로운 시약을 사용하는 것이 제안됩니다.

1. 수직 균열을 따라 프로판트를 고르게 분포시킵니다.

2. 수압 파쇄 유체의 모래 운반 능력을 높입니다.

3. 겔화제 로딩을 줄입니다.

TagraS-RemService는 최근 Oil에서 이러한 개발 내용을 발표했습니다. 가스. 석유화학'은 타타르스탄 석유화학 포럼의 틀 내에서 이루어집니다. Tatarstan의 사장 Rustam Minnikhanov는 회사의 입장을 알게 되었습니다.

수압파쇄의 종류

현재 세계 석유 생산 실무에서는 기존 수압 파쇄(HF), 심부 관통 수압 파쇄(GHF), 대규모 수압 파쇄(MSHF)의 세 가지 주요 유형의 수압 파쇄가 사용됩니다. 이러한 각 유형에는 고유한 적용 영역이 있습니다.

수압파쇄는 유정 근처 형성 구역의 투과성을 증가시키는 수단으로 사용됩니다. 일반적으로 소량의 고정 재료(5-10톤)를 사용하는 것이 특징인 자연 생산성을 복원하기 위해 오염된 바닥 구멍 구역이 있는 개별 우물에 사용됩니다.

수압파쇄는 투수성이 낮은 지층(투수율이 0.05μm 2 미만)을 배수하는 유정의 생산성을 높이는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 이 공정은 10-50톤의 고정 재료와 150-200m3의 파쇄 유체를 사용하는 것이 특징입니다. 이 경우 상당한 길이(50-100미터 이상)의 균열 또는 균열 시스템이 생성됩니다. , 바닥 구멍 영역뿐만 아니라 레이어의 상당 부분을 덮습니다. 이것이 GGRP와 기존 수압파쇄의 주요 차이점입니다. 수압 파쇄의 적용 범위는 특히 해당 분야의 개발에서 수익성을 달성할 목적으로 저투과성 저장소 또는 개별 섹션입니다. 수압 파쇄 기술은 육지(모래) 저장소로 대표되는 생산적 지층인 고갈되지 않은(미개발) 석유 매장지에 영향을 주기 위한 것입니다.

다단계 수압파쇄법은 대규모 수압파쇄법으로 가스전의 저투과성 저장소에서 실제로 사용됩니다. 이 과정의 주요 특징은 매우 큰 규모의 인공 균열이 생성된다는 것입니다. 이러한 목적으로 많은 양의 고정 재료가 사용됩니다.

새로운 수압파쇄 기술

지난 10년 동안 수압파쇄법 적용이 크게 확대되고 작업 건수가 증가한 것은 다음과 같습니다. 집중적인 개발처리 기술. 새로운 효과적인 방법에는 골절 끝 부분의 프로판트 증착 기술 또는 골절 팁 스크리닝 (TSO)이 포함됩니다. 이를 통해 의도적으로 너비를 늘리고 길이 성장을 중지하여 전도도를 크게 높일 수 있습니다 (투과성과 너비). 물이나 가스가 함유된 지평에 균열이 들어가는 위험을 줄이고 저투과성 층의 매장량 개발을 강화하기 위해 선택적 수압 파쇄 기술이 사용됩니다. 수압파쇄를 위한 새로운 재료가 끊임없이 만들어지고 있습니다. 파손으로 인해 프로판트가 제거되는 것을 방지하기 위해 프로판트와 동시에 특수한 유연한 유리 섬유를 지층에 주입하는 PropNET 기술이 개발되었습니다. 이 기술은 프로판트 입자 사이의 간격을 채워 프로판트의 최대 안정성을 보장합니다. 프로판트 팩. 균열의 잔류 오염 정도를 줄이기 위해 저폴리머 파괴 유체인 LowGuar와 CleanFLOW 소멸자에 대한 첨가제 시스템이 개발되었습니다. 소멸자가 필요하지 않은 무공해 ClearFrac 액체가 사용됩니다.

개선 정보 기반수압파쇄를 실시하고 있다. 주요 정보 출처는 지질학, 지구물리학 및 석유물리학 연구, 실험실 핵심 분석, 주 수압 파쇄 전 미세 및 소형 수압 파쇄로 구성된 현장 실험입니다. 이러한 방식으로 지층의 응력 분포가 결정되고, 유효 파괴 압력과 파괴 폐쇄 압력이 결정되며, 파괴 전개 모델이 선택되고 기하학적 치수가 계산됩니다. 특수 장비를 사용하면 균열의 높이와 방위각을 결정할 수 있습니다. 사용 특별 프로그램수압파쇄 목표를 고려하여 파단이 "설계"됩니다.

새로운 기술을 사용하면 특정 조건에 가장 적합한 파쇄 유체 및 프로판트를 선택할 수 있으며, 파단의 개방 및 전파, 전체 파단을 따라 현탁된 프로판트의 이송 및 작업의 성공적인 완료를 제어할 수 있습니다. 최근에는 기술이 발전해 통합 된 접근 방식개발 시스템의 한 요소로서 수압파쇄 설계를 포함합니다. 이 접근 방식은 지층의 전도성 및 에너지 잠재력, 생산 및 주입 우물의 배치 시스템, 파괴 역학, 파괴 유체 및 프로판트의 특성, 기술 및 경제적 한계를 포함한 많은 요소를 고려하는 데 기반을 두고 있습니다.

최근 석유 생산에 수압파쇄(파쇄)가 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 수압파쇄법은 다음 중 하나이다. 가장 효과적인 방법우물의 바닥 구멍 영역에 영향을 미칩니다. Kogalym 지역의 첫 번째 수압파쇄 경험은 1989년 Povkhovskoye 유전에서 수행되었습니다. 지금 이 순간부터 많은 시간이 흘렀고 다양한 기술이 도입되었습니다. 수압 파쇄, 그리고 이 프로세스는 기업의 모든 분야 작업의 필수적인 부분이 되었습니다. 이전에 수압파쇄의 주요 임무가 유정 시추 및 운영 중에 저하된 저장소의 자연 생산성을 복원하는 것이라면, 이제 우선순위는 개발 후기 단계에 있는 유전의 저장소에서 석유 회수율을 높이는 것입니다. 매장량 개발 수준이 높은 물체의 배수가 불량한 구역 및 간격의 개발에 참여하고 투과성이 낮고 해부도가 높은 물체의 개발에 참여합니다. 지난 15년 동안 석유 생산에서 가장 중요한 두 가지 개발 분야는 수압 파쇄와 수평 유정 시추입니다. 이 조합은 매우 높은 잠재력을 가지고 있습니다. 수평 우물은 수직으로 또는 균열 발생 방위각을 따라 뚫을 수 있습니다. 석유 및 가스 산업에서 이처럼 높은 경제적 수익을 제공하는 기술은 거의 없습니다. Tevlinsko-Russkinskoye 현장의 직원들은 유정 1744G에서 간격 수압 파쇄 방법을 테스트하여 이를 확신했습니다. 에 대한 성공적인 경험향상된 석유 회수 부서의 수석 엔지니어인 Yuri Miklin이 이에 대해 말했습니다.

에너지 가격이 높은 시대에 광산 회사는 경제적으로 타당한 만큼의 탄화수소를 추출하여 자산에서 최대치를 추출하기 위해 노력하고 있으며, 이러한 목적을 위해 종종 수평 유정을 통해 저수지 간격을 연장하는 작업에 참여한다고 Yuri는 말합니다. 이러한 유정에서 전통적인 수압 파쇄의 결과는 경제적, 기술적 이유로 만족스럽지 못할 수 있습니다. 간격 또는 다중 간격 방법이라고도 함 수압 파쇄, 균열과 지층의 접촉 면적을 늘리고 오일 이동을 위한 전도성이 높은 경로를 생성하여 석유 매장량을 보다 효율적으로 생산할 수 있습니다. 지층의 악화된 저수지 특성으로 인해 광산 회사는 과학과 기술의 최신 성과를 사용하여 관심 지층을 더욱 자극하기 위해 유정을 건설하는 점점 더 경제적으로 수익성 있는 방법을 찾도록 강요받고 있습니다. 이를 깨닫고 기업은 추가 호이스팅 작업 및 승무원 작업에 드는 시간과 그에 따른 비용을 줄이기 위해 노력하고 있습니다. 분해 검사특수 장비를 사용하는 우물 중요한 부분우물.

한 가지 방법은 액체와 프로판나이트의 혼합물을 주입하는 역할을 하는 어셈블리에 순환 밸브가 있는 라이너가 있는 수평 끝으로 유정을 완성하는 것입니다. 이 배열에는 라이너를 고정하고 열린 구멍에서 안정화하도록 설계된 팽창성 패커가 포함됩니다.

프로세스 수압 파쇄형성은 유정에 주입된 증가된 유체 압력의 영향으로 유정 근처 지역의 암석에 인위적인 균열을 만들고 기존 균열을 확장하는 것으로 구성됩니다. 이 전체 균열 시스템은 우물을 바닥에서 멀리 떨어진 생산적인 부분과 연결합니다. 균열이 닫히는 것을 방지하기 위해 거친 모래를 주입하고 우물에 주입되는 유체에 추가합니다. 균열의 길이는 수십 미터에 이릅니다.

여기에서는 순환 밸브의 설치 장소 사이의 거리와 그에 따라 수평 유정에서 균열이 시작되는 장소가 각 섹션의 성능에 영향을 미칠 것이라는 점을 고려해야 한다고 Yuri는 말합니다. 즉, 다음을 선택해야 합니다. 설계된 균열의 형상을 기반으로 균열 사이의 최적 거리. 우리는 수압 파쇄 중에 합병증을 일으킬 수 있는 생산 구조물의 균열 교차점으로부터 최대한 자신을 보호해야 합니다. 이상적으로는 균열 사이의 거리가 배수 반경과 같을 때 최대 유량이 가능합니다. 이 조건은 유정 1744G의 설계를 고려하면 충족할 수 없으므로 균열 위치는 서로 가능한 최대 거리를 두고 선택해야 했습니다.

경사진 층의 발생을 고려하여 수평 우물 가장 좋은 방법생산적인 조직과의 접촉 면적을 늘리십시오. 수행 수압 파쇄"Zone Select" 기술을 사용하여 다음과 같은 방법으로: 먼저 생산 수압 파쇄순환 밸브가 이미 열려 있는 배열을 통해 가장 먼 간격을 둡니다. 그 후, 볼이 변위 유체와 함께 표면에서 튜빙 스트링(튜빙)으로 발사되어 유정 바닥에 도달하고 먼저 두 번째 순환 밸브를 열어 다음 섹션을 처리한 다음 특수 공간에 안착됩니다. 좌석, 치료 간격을 끊습니다. 두 번의 치료 간격에는 하나의 볼이 사용됩니다. 처리 간격의 증가에 비례하여 볼의 수도 증가합니다. 또한, 이후의 각 볼은 이전 볼보다 직경이 더 커야 합니다. 볼은 알루미늄으로 만들어졌는데 이것이 중요합니다. 자극 후 필요 수량계산된 양의 유체와 모래 혼합물을 간격을 두고 주입한 후 수압 파쇄 함대가 유정을 떠납니다. 코일형 튜브(유연한 튜브)가 유정에 도착하면 플러싱, 볼 밀링 및 유정 완성 작업을 수행하여 유정의 유입 프로필과 생산 능력을 결정합니다. 개발은 질소를 사용하여 수행됩니다. 이는 우물 바닥의 압력을 줄이는 데 가장 유망한 방향입니다. Kogalymneftegaz 상공회의소는 이 기술을 사용하여 Tevlinsko-Russkinskoye 유전의 1744G 유정 2개 구간을 처리했습니다. 인접한 수평 및 방향 유정과 비교하여 표준 기술을 사용하여 수압 파쇄를 수행한 후 이 유정에서 더 높은 기술 지표를 얻었습니다. 유정 1744G의 초기 오일 유량은 하루 약 140톤이었습니다.

마지막으로 대규모 응용 프로그램이라는 점에 주목하고 싶습니다. 수압 파쇄 Kogalymneftegaz 상공회의소 유전의 석유 생산량 감소를 막고 중간 및 낮은 생산성 저장소의 매장량 생산량을 늘립니다. "Zone Select" 기술을 사용하여 수평 유정에서 간격 수압 파쇄를 수행할 때의 장점은 유정 배수 지층과 지층의 유효 접촉 면적을 증가시킬 뿐만 아니라 바닥 구멍 구역의 손상을 극복하는 것입니다. 시추 후 유정 구멍을 뚫고 여과 및 정전 용량 특성이 낮은 배수가 잘 안되는 지역 개발에 도입합니다. 이는 간격 수압파쇄법을 사용하는 수평 유정이 더 효과적이고 비용 효율적이라는 것을 나타냅니다.