Эффективность жидкости гидроразрыва пласта и ее влияние на геометрию трещины

Так как трещины образуются под действием значительного давления, часть жидкости во время проведения ГРП будет фильтроваться в пласт. Абсолютно ясно, что, чем выше проницаемость пласта, тем больше фильтрация жидкости в пласт. Не смотря на это, оставшаяся в трещине жидкость находится под большим давлением, что позволяет ей продолжать развивать трещину.

Во время проведения ГРП очень важно контролировать водоотдачу, потому что высокая ее скорость уменьшает длину и ширину трещины, которые могли бы быть созданы при данном объеме жидкости. Чем выше скорость фильтрации жидкости в пласт, тем меньше ее эффективность. Эффективность жидкости представляет собой отношение объема трещины к объему закачанной жидкости.

Низкая эффективность жидкости может привести к преждевременному экранированию трещины. Когда это происходит, устьевое давление чрезмерно возрастает и дальнейшая закачка становится невозможной, поэтому операция прекращается преждевременно.

Фильтрация жидкости в пласт может значительно влиять на проницаемость kf и проводимость w*kf трещины. Высокие потери жидкости могут вызвать снижение проводимости вследствие оса- ждения большого количества твердых частиц на стенках трещины (образованию фильтрационной корки) и в проппантной упаковке. Присутствие любых твердых частиц влечет к снижению проводимости трещины. Этот тип загрязнения трещины обычно может быть минимизирован с помощью:

• -    контроля водоотдачи (использование высоковязкой жидкости и сшитых гелей);

• -    оптимизации концентрации полимерных загустителей;

• -    использования эффективных разрушителей вязкости.

Способность жидкости к водоотдаче может быть объяснена на основе коэффициента коркообразова-ния при фильтрации жидкости (wall-building fluid loss coefficient, C_w , фут³/фут²[мин]^1/2), и объема профильтровавшейся в пласт жидкости (spurt volume, V spt , гал/фут²). Эти величины обычно определяются в лабораториях сервисных компаний с использованием образцов жидкости и керна различной проницаемости. C w и V spt используются в компьютерных моделях для расчета эффективности жидкости [1].

Вязкость жидкости также обеспечивает сопротивление фильтрации в пласт и описывается коэффициентом вязкостного контроля фильтрации жидкости (viscosity-controlled fluid loss coefficient, C_v). К тому же влияние на общую эффективность жидкости оказывает сжимаемость пластовых флюидов. Коэффициент, характеризующий фильтрацию жидкости с учетом сжимаемости (compressibility-controlled fluid loss coefficient, C c ), используется для описания влияния сжимаемости пластовых флюидов на общие потери жидкости в пласт. Из всех компонент, влияющих на эффективность жидкости, C w и V spt являются наиболее значимыми [1].

При проведении ГРП контроль водоотдачи осуществляется с помощью увеличения вязкости рабочей жидкости путем добавления инертных порошков для блокировки порового пространства, способствующего фильтрации жидкости. Во многих случаях в жидкость добавляют небольшое количество углеводородов (например, от 1% до 5% дизеля). Так как дизель является жидкостью и обычно выносится вместе с гелем, в некоторых случаях он представляет собой прекрасный незагрязняющий понизитель фильтрации [4].

При полевых работах, сервисные компании обычно рассчитывают эффективность жидкости FE с помощью данных нагнетательного теста (из мини-ГРП), используя теоретические зависимости, предложенные Nolte.

Эффективность жидкости, рассчитанная таким образом, показывает характер фильтрации жидкости в определенном интервале. Однако полученные после интерпретации результаты не всегда являются точными, так как рассматриваются потери определенной жидкости, используемой при нагнетательном тесте, и характер ее фильтрации через рас- считанную площадь трещины. Тем не менее, эффективность жидкости, рассчитанная из нагнетательного теста, служит для оценки качества спроектированного ГРП и для проведения необходимых изменений в дизайне операции, касающихся размера «подушки» (объема жидкости разрыва) и т.п. [3].

Проницаемость пласта k o – количество жидкости, профильтровавшейся в пласт во время ГРП, будет зависеть от свойств самой жидкости и от проницаемости пласта. Когда фильтрация жидкости разрыва в пласт велика, длина трещины уменьшается и трещина становится уже.

Естественные напряжения горных пород – ширина трещины также зависит от естественных горных напряжений. Высота трещины контролируется границами пласта и величиной основных напряжений горных пород.

Свойства горных пород – ширина трещины обратно пропорциональна модулю упругости Юнга горных пород. Например, чем выше модуль Юнга, тем уже трещина. Другие свойства горных пород, такие как коэффициент Пуассона и сжимаемость системы, также влияют на геометрию трещины, но в значительно меньшей степени.

Пластовое давление – градиент разрыва (используемый для определения величины давления необходимого для разрыва породы) зависит от пластового давления. В основном, чем выше градиент разрыва, тем выше давление, которое необходимо создать во время ГРП [1].