Пропант (проппант)

Пропант (проппант, proppant, propping agent - агент, що розклинює) - гранулоподібний матеріал для розклинювання, який використовується в нафтовидобувній промисловості для підвищення ефективності нафтовіддачі свердловин із застосуванням технології гідророзриву пласта (ГРП).
Служить задля збереження проникності тріщин, одержуваних під час ГРП.
На вигляд Пропанти є піском розміром великого макового зерна діаметром Ø 0,5 - 1,2 мм.
Кожна гранула - це елементарний керамічний виріб, отриманий шляхом високотемпературного випалу спеціального фракціонованого глинозему.
При цьому гранули набувають високої механічної міцності: 1 см 2 цього піску утримує, не руйнуючись, до 8 тонн вантажу.
Рідина для ГРП під тиском проникає в тріщину і збільшує її на значні відстані пласт.
Після скидання тиску нагнітання тріщина, утворена у пласті, має тенденцію закриватися через вагу порід.
Щоб зберегти тріщину відкритою, використовують пропанти, які зазвичай суспендують серед ГРП.
Пропанти при попаданні в тріщину діють як підпірки і утримують відкриту тріщину після того, як тиск нагнітання знижується.
Це забезпечує викачування без залишку нафти та газу із зрілих свердловин.
Коли тріщина знаходиться в твердому шарі на значній глибині, інертне ядро ​​має бути з матеріалу, який більш стійкий до руйнування, ніж пісок.
Інертними матеріалами для формування серцевини пропанту, що піддається такому застосуванню, є гранульована шкаралупа горіхів,пігулки з алюмінію або алюмінієвих сплавів, керамічні частинки, скляні сфери.
Коли свердловина вводиться в експлуатацію, потік нафти через тріщину видаляє розчинний матеріал покриття пропанту і залишає інертні частки на місці тріщини.
Придатними маслорозчинними матеріалами покриття є нафталін, антрацен, нафтовий асфальт, гільсоніт, тверді воски, такі як лускатий або гранульований бджолиний віск, карнаубський віск, мікрокристалічний вуглеводневий віск, гідрогенізовані тварини та рослинні олії, смоли тд.

Пропанти нового покоління для ГРП

Буріння горизонтальних свердловин замість вертикальних дозволяє стовбуру свердловини пройти безпосередньо по продуктивному пласту, доводячи прохідку в продуктивному інтервалі до 9 кілометрів, збільшивши, таким чином, площу дренування в рази в порівнянні з вертикальними свердловинами, що розкривають лише кілька метрів продуктивного інтервалу.

Буріння горизонтальних свердловин замість вертикальних дозволяє стовбуру свердловини пройти безпосередньо по продуктивному пласту, доводячи прохідку в продуктивному інтервалі до 9 кілометрів, збільшивши, таким чином, площу дренування в рази в порівнянні з вертикальними свердловинами, що розкривають лише кілька метрів продуктивного інтервалу.

Гідроразив пласта - це процес впливу рідини безпосередньо на породу доти, доки вона не почне руйнуватися і почнеться процес утворення тріщин.

Для залучення в розробку якнайбільшої площі продуктивного інтервалу застосовують такі способи збільшення продуктивності свердловин як гідророзрив пласта.

Гідроразив пласта - це процес впливу рідини безпосередньо на породу доти, доки вона не почне руйнуватися і почнеться процес утворення тріщин. ГРП проводять шляхом закачування пласт рідини розриву (гель, вода або кислота) під тиском, що перевищує тиск розкриття тріщин. Залежно від типу колектора, для підтримки тріщин у відкритому стані використовуються різні пропанти (розклинювальна речовина) - для теригенних колекторів пісок, а для карбонатних формацій - кислота.

Пропанти – це тверді частинки з розміром близько одного міліметра.

Гідророзрив пласта проводять для інтенсифікації видобутку або для збільшення прийомистості нагнітальної свердловини. В результаті ГРП знижується гідравлічний опір привибійної зони, збільшується поверхня фільтраційної свердловини.

Важливу роль технології гідророзриву грають пропанти. Пропанти – це тверді частинки з розміром близько одного міліметра. Їхня роль полягає в підтримці новоствореної в результаті гідророзриву тріщини у відкритому стані, після того, як гель, використаний для доставки пропантів і створення тріщини в продуктивному пласті буде зруйнований. Найчастіше як пропанти виступають зерна піску, відсортовані за розмірами до певної фракції.

Застосування піску як пропанту при гідророзриві пласта має низку недоліків, пов'язаних з його механічними властивостями. Пісок набагато важчий за воду (2.6 гр/см 3 проти 1 гр/см 3 біля води), а значить, він прагнутиме утворювати гірки на своєму шляху до досягнення найвіддаленіших кінців знову утвореної тріщини гідророзриву, що не дозволить використовувати максимальну довжину тріщини.Іншим недоліком піску є його слабка механічна міцність, що призводить до його швидкого руйнування (пісок витримує тиск близько 4000 PSI), яке незабаром виявить себе як винос пропанту зі свердловини, а це у свою чергу створює проблему піскопроявів та втрати геомеханічної стійкості пласта-колектора. Вирішення обох цих проблем є дорогим, що змушує нафтовидобувні компанії шукати альтернативу традиційним пропантам з піску.

Однією з нових розробок 3М в області добавок для гідророзриву пласта з'явилися надлегкі (з щільністю 1,05 гр/см 3) пропанти щільністю близької до щільності води (1 гр/см 3 ).

Щільність, близька до щільності води, наділяє надлегкі пропанти нейтральною плавучістю, що дозволить пропантам перебувати в розчині води, не випадаючи в осад. Надлегкі пропанти легко досягають найдальші кінці тріщини і надійно фіксуються. Нове покоління пропантів зроблено деформованими та міцними (витримують тиск до 8000 PSI) що дозволить їм надійно закріпити тріщину у відкритому стані, не зруйнувавши при цьому пропантів. Ще одна дуже важлива властивість новоствореної тріщини гідророзриву - це її провідність (здатність пропускати через себе певну кількість рідини в одиницю часу), чим вище провідність тріщини, тим більше нафти можна буде видобути з цієї свердловини.

Говорячи про провідність тріщини, варто згадати те, як частинки пропанту (піску або надлегких пропантів) можуть упаковуватись (створювати певну структуру) один з одним при поміщенні їх у замкнуті умови під надмірним тиском. Найочевидніша структура упаковки для частинок піску та надлегких пропантів – це шар.

Тільки за допомогою надлегких пропантів вдасться досягти структури частковий моношар у тріщині гідророзриву при закачуванні пропанту.

Пропанти можуть упаковуватись як в один шар, так і формувати декілька шарів, що знаходяться один над одним. Структура, що складається лише з одного шару пропанту, буде називатися моношар. При цьому якщо моношар (один шар пропанту) буде заповнений не повністю, тобто, в якійсь частині шару буде відсутній пропант і замість пропанту там буде порожнеча, то така структура буде називатися частковий моношар (Рис. 1).

Дуже важливо помітити, що тільки за допомогою надлегких пропантів вдасться досягти структури частковий моношар у тріщині гідророзриву при закачуванні пропанту.

Як показали дослідження, провідність часткового моношару надлегкого пропанту перевищує провідність 5 шарів піску 20/40 меш (фракційний склад піску). Даний факт дозволяє встановити, що при закачуванні набагато менших обсягів надлегких пропантів, можна створити тріщину з більшою провідністю, ніж як пропант використовувався пісок.

Менші обсяги закачування надлегкого пропанту для утворення в тріщині структури часткового моношару дозволяють заощадити на реагентах, необхідних проведення гідророзриву, таких як вода, полімери, знизити швидкість закачування, економиться час на проведення робіт. Загальний обсяг економії в результаті застосування надлегких пропантів замість піску, що традиційно використовується, в матеріальному вираженні може становити 25% від загальної вартості робіт з гідророзриву пласта.

Автор: С. Папков інженер відділу матеріалів для нафтогазової промисловості 3М Росія