обзорРисунок 2 – Решение McGuire и Sikora (1960)Потери кислотного флюидаРегулирование потерь во время кислотногогидроразрыва карбонатных пластов представляетсобой проблему, уникальную для реакционноспособныхфлюидов. Снижающие потеридобавки и загустительные агенты, обязательноиспользуемые в некислотных водных жидкостяхразрыва, редко устойчивы в кислоте из-забыстродействующего их гидролиза. Кислотыобычно требуют специальных кислотоустойчивыхдобавок. Кроме того, кислотный поток вдольповерхности трещин в карбонатах постоянноразрушает эти поверхности, поэтому дляформирующих осадок жидкостей труднообразовать эффективную корку.Еще более усложняя проблему во времяутечки, кислота имеет тенденцию избирательнорасширять некоторые большие поры и волосныетрещины, что приводит к образованию«червоточин» и каналов перпендикулярноповерхности трещины. Это явление, как полагают,увеличивает скорость потерь кислотногофлюида. Следовательно, чрезмерная фильтрациясчитается главным фактором, которыйограничивает рост трещины при кислотномгидроразрыве карбонатных пластов с низкими иумеренными температурами.Необходимость управлять потерями жидкостиво время кислотной обработки не всегдаполностью оценивается. Во время большинстваобработок кислота первоначально нагнетаетсяпри давлении выше требуемого, чтобыоткрыть гидравлическую трещину. Однако помере нагнетания давление обычно падает доболее низкого уровня и в течение обработкипродолжает уменьшаться. В то время как этообстоятельство иногда рассматривается каксвидетельство успеха работы, на самом деле этолишь доказательство чрезмерных потерь флюида,которые препятствуют росту первоначальносозданной трещины. В идеальном случае давлениево время проведения процесса должно оставатьсявыше упомянутого давления образования трещинв течение всей обработки. Высокие уровни утечкикислоты в области вблизи ствола скважины могутспособствовать улучшению местного дренажа.Однако наиболее эффективным действиемявляется перемещение кислоты на максимальновозможное расстояние от ствола скважины.Для того чтобы контролировать потерикислотного флюида, полезно знать механизмыутечки кислоты. Как описано выше, потерифлюида происходят очень специфическимспособом, при котором создаются «червоточины»и расширяются естественные трещины.Это явление было сначала описано Rowan(1957), который математически объяснилвыборочное увеличение в течение кислотнойобработки некоторых больших пор, имеющихсяв известняке. Позже Schechter и Gidley(1969) обращались к этой же проблеме, норассматривали ее более детально. Nierode и Kruk(1973) также исследовали явление развития«червоточин» во время кислотного гидроразрываи оценивали различные добавки, снижающиеутечку кислоты. Эффект развития «червоточин»при потерях кислотного флюида был далееисследован Сгоwe и др. (1987).Лабораторные исследования развития«червоточин» в кернах известняка многоеобнаруживают относительно природы потерькислотного флюида. На рисунке 3 показанпоперечный разрез керна известняка, которыйобрабатывался путем нагнетания окрашенного15%-го раствора соляной кислоты. Профильутечки кислоты показан затемненнойобластью, которая для акцентирования былавыделена с помощью черной границы. Какздесь видно, большая часть потерь кислотыпроисходит скорее в «червоточинах», чемравномерно через поверхность керна. Кактолько «червоточины» образуются, почтився кислота уходит в несколько больших«червоточин», которые проникают глубоков поверхность трещины. Кислота проникаетвглубь и увеличивает эти «червоточины» до техпор, пока в результате реакции со стенками«червоточин» она в конечном счете не станетнереакционноспособной и не просочится впоры горной породы. Окончательная глубина«червоточины» ограничена реакционнойспособностью кислоты. Это иллюстрируетсярезультатами лабораторного испытания,показанными на рис. 4. В этих испытаниях15%-я соляная кислота нагнеталась в несколькоидентичных кернов известняка в течениеразличных периодов времени со скоростьюутечки 2 см в минуту. Глубина «червоточины»была определена для каждого керна. Для изученияскорости, с которой развиваются «червоточины»,был построен график зависимости глубины отвремени обработки. Из этих данных видно, чтов результате селективного образования каналов«червоточины» первоначально развиваютсясо скоростью, значительно отличающейсяот скорости поверхностной утечки. Однакочерез несколько минут рост «червоточины»замедляется, поскольку она ограничена98 № 4 (0<strong>50</strong>) Декабрь / December 2014
снижением реакционной способности кислоты.Поскольку максимальная глубина ограничена,дополнительно нагнетаемая кислота используетсяна увеличение диаметра «червоточины»при небольшом увеличении длины. Другиеиспытания, сделанные подобным способом,показывают, что увеличение температурыиспытаний или уменьшение скоростипросачивания уменьшают максимальнуюглубину «червоточины». В результате количествоновой площади поверхности, созданнойпросачиванием кислоты, также уменьшено. Этоможет объяснить, почему потери кислотногофлюида, наблюдаемые во время лабораторныхиспытаний, часто уменьшаются с увеличениемтемпературы. По-видимому, развитие«червоточины», приводящее к созданию новойобласти утечки, является в значительной степениответственным за трудность в управлениипотерями кислотного флюида. Это можетобъяснять наблюдения Nierode и Kruk (1973),которые утверждают, что жидкости кислотногогидроразрыва требовали намного более высокихконцентраций снижающих фильтрацию добавокдля эффективного контроля за утечками, чемнереакционноспособные жидкости.Рисунок 3 – Развитие «червоточины» во времязакачки кислотыСнижение активности кислотыв течение нагнетания флюидаДругим главным фактором, ограничивающимпроникновение активной кислоты вдольтрещины в карбонатных пластах, являетсярасходование кислоты (т.е. ее реагирование).Во время продвижения по трещине кислотапостоянно реагирует со стенками трещины иуменьшает свою реакционную способность. Кактолько крепость кислоты упадет ниже некоторогокритического значения, обычно принимаемогоравным приблизительно 10% от первоначальнойконцентрации, она становится неспособнойобеспечить разъедание, достаточное для созданияприемлемой проводимости трещины (Ваrron идр., 1962).На расстояние, на которое продвигается кислотавдоль трещин в карбонатном пласте перед тем,как стать нереакционноспособной, влияетцелый ряд переменных. К ним относятся объемиспользуемой кислоты, концентрация кислоты,скорости закачки, пластовая температура,ширина трещины и состав породы. В работеNierode и др. (1972) для исследования влиянияэтих переменных на эффективное расстояниепроникновения кислоты использовалитеоретическую модель. На рисунке 5 показановлияние скорости закачки на то расстояние,на которое может проникнуть 28%-й растворНСI, пока не станет на 90% израсходованным(т.е. нереакционноспособным). В этом случаеизменялась только скорость закачки, все другиепеременные поддерживались постоянными.Увеличение скорости закачки увеличиваетрасстояние проникновения в пластах доломитаи известняка. Во всех случаях проникновениев доломите больше, чем в известняке; доломитреагирует медленнее с кислотой, чем известняк.Ширина трещины также значительно влияетна расстояние проникновения. В примере,приведенном на рис. 6, увеличение шириныс 2,5∙10 3 до 5∙10 13 м приводит к увеличениюрасстояния проникновения кислоты от 36,6 до54 м в известняке и от 54 до 77,7 м в доломите. Этоиллюстрирует значение использования пробкивязкой жидкости, предшествующей нагнетаниюкислоты, или использования вязкой кислоты.Geertsma и Klerk (1969) показали, что ширинатрещины пропорциональна вязкости жидкости встепени 0,25:обзорw = µ 0,25 . (2) (2)Рисунок 4 – Рост «червоточины» во времяпросачивания 15%-й HCl со скоростью 2 см/мин;65,6 °СТаким образом, увеличение вязкости жидкостис 1 до 16 сантипуаз эффективно удвоило быширину трещины.Так как температура ускоряет реакцию кислотыс карбонатами, то она значительно воздействует№ 4 (0<strong>50</strong>) Декабрь / December 2014 99
Change language