Frac 케이싱의 적극적인 움직임은 못을 박았지만 셰일 웰에 실제로 얼마나 중요합니까?

프로판트는 파쇄 작업 중에 파쇄 유체가 주입된 모래 크기의 입자로 구성됩니다. 셰일 오일 및 가스 유정에서 파쇄 유체는 일반적으로 파쇄 펌핑 압력을 낮추기 위해 약간의 마찰 감소제(예: 비누)가 첨가된 물입니다. 프로판트의 목적은 파쇄가 중지되고 상승된 압력이 사라진 후 저장소에 유도된 균열이 닫히는 것을 막는 것입니다.

셰일유 및 셰일가스 유정에서 사용되는 프로판트는 100메시 모래와 40~70메시 모래를 혼합한 것이며, 이들 입자는 모두 직경이 XNUMX밀리미터보다 작습니다. 이러한 작은 모래 입자 크기는 파쇄 작업으로 생성된 파쇄 네트워크의 좁은 파쇄를 통해 모래가 운반되는 데 필요합니다. 더 큰 모래는 네트워크를 막고 주입할 수 없게 됩니다. 이는 셰일 혁명 초기에 발견되었습니다.

일반적으로 셰일의 수평 유정은 길이가 40마일이며 250개의 별도 파쇄 작업 또는 단계를 통해 펌핑됩니다. 각 단계의 길이는 약 10피트이며 금속 케이스에는 20~XNUMX개의 천공 클러스터가 있으며 각 클러스터에는 여러 개의 천공이 있습니다. 이상적으로는 수평 우물에 이러한 구멍이 완전히 뚫려 있습니다.

프로판트 그레인의 흐름 경로는 파악하기 어렵습니다. 먼저, 곡물은 케이싱을 따라 천공으로 흐르기 위해 직각으로 구부러져야 합니다. 그런 다음 복잡한 골절 형상에 직면하게 됩니다. 아마도 나무 줄기가 가지로 퍼져 나뭇가지로 퍼지는 것처럼 보조 골절로 분기되는 주요 골절일 수도 있습니다.

프로판트 그레인이 이러한 모든 균열에 들어갈 수 있습니까? 아니면 일부가 너무 좁습니까? 100메시 모래 알갱이는 40-70알갱이가 할 수 없는 반면에 더 좁은 틈으로 압착될 수 있습니다.

100-mesh보다 작은 입자 크기의 프로판트를 사용하여 석유 및 가스 생산 개선 문서화되었습니다, 그리고 오일이나 가스 분자의 흐름을 유지하기 위해 아주 작은 프로판트 그레인을 더 작은 균열로 가져가는 것이 가치가 있다고 제안합니다. 그러한 프로판트 중 하나가 DEEPROP이라고 불립니다.

케이싱 밖으로 프로판트 흐름에 대한 새로운 테스트.

최근에 일부 새로운 테스트 에 대한 조사가 이루어졌습니다. 프로판의 흐름t 케이싱 자체를 통과합니다. 이는 파쇄 유체를 배출하기 위해 천공된 짧은 길이의 수평 케이싱을 의미합니다. 이는 지하 테스트가 아닙니다. 배관은 표면의 욕조 위에 놓이고 욕조는 천공에서 나오는 프로판트와 유체를 수집합니다.

다양한 천공 비용, 디자인 및 방향을 가진 다양한 성능 클러스터가 사용된 이 프로젝트를 많은 운영자가 지원했습니다. 다양한 펌핑 속도, 프로판트 크기 및 모래 품질이 연구되었습니다.

테스트 하드웨어는 최대한 현실적이었습니다. 케이싱은 천공 직경과 마찬가지로 5.5인치 표준이었습니다. 펌프 속도는 90bpm(분당 배럴)에 달했는데, 이는 이전에 프로판트 움직임 테스트에 사용된 적이 없었습니다.

약 200피트 길이의 파이프를 따라 다양한 클러스터를 천공하여 단일 파쇄 단계를 테스트했습니다. 각 성능 클러스터에는 포집된 유체와 프로판트를 자체 탱크로 보내는 자체 슈라우드가 있어 측정이 가능했습니다.

두 가지 서로 다른 클러스터 세트에 대한 결과가 제시되었습니다. 즉, 각 클러스터에 성능이 8개인 단계의 6개 클러스터 또는 각 클러스터에 성능이 13개인 단계의 3개 클러스터입니다. 테스터는 40bpm으로 펌핑되는 매끄러운 물 유체에 의해 운반되는 70-100메시 모래 또는 90메시 모래를 사용했습니다.

이러한 SPE 논문에서는 프로판트가 성능 클러스터를 통해 욕조로 빠져나가는 것이 고르지 않다고 보고합니다.

· 일부 프로판트 품목, 특히 40-70 메시와 같은 더 큰 메시 크기는 첫 번째 클러스터 천공을 통과하여 해당 단계를 더 따라갈 때까지 형성에 들어가지 않습니다. 이러한 더 큰 입자는 더 많은 운동량을 갖습니다.

· 100메시와 같은 더 작은 프로판트 입자는 클러스터 천공에 더 균일하게 들어갑니다.

· 케이스 상단에 클러스터당 하나의 천공만을 사용하여 제한된 입구 디자인이 개발되었습니다.

· 특히 더 큰 프로판트의 경우 케이싱 바닥에 있는 천공이 너무 많은 프로판트를 끌어당기고(중력 효과) 침식에 의해 확대될 수 있으므로 적은 프로판트가 파쇄 단계를 따라 천공에 더 많이 모여들게 됩니다.

케이싱에서 프로판트 출구가 고르지 않습니다.

모든 테스트에서 고르지 않은 프로판트 출구 분포가 나타났습니다. 표는 클러스터에서 나가는 가장 큰 프로판트: 클러스터에서 나가는 가장 작은 프로판트의 비율(예: 최대 프로판트: 최소 프로판트)과 두 번째로 큰 프로판트: 두 번째로 낮은 프로판트의 비율을 보여줍니다. 이러한 비율은 불균일성을 나타내는 지표입니다. 비율이 클수록 분포가 불균등하다는 의미이고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

결과는 두 클러스터 시나리오 모두에서 40-70 메시 프로판트(더 큰 비율)가 100 메시 프로판트(낮은 비율)보다 덜 균등하게 분포되어 있음을 보여줍니다.

보고서에서 주어진 해석은 더 크고 무거운 모래 알갱이인 40-70 프로판트 중 더 많은 것이 100메시 프로판트와 비교하여 나중 성능 클러스터에서 나가기 전에 초기 성능 클러스터를 지나 추진력에 의해 운반되는 경향이 있다는 것입니다. .

목표는 프래킹의 한 단계에서 모든 천공 클러스터에 프로판트를 고르게 분산시키는 것이기 때문에 이는 그리 이상적이지 않습니다. 그러나 이제 이것이 얼마나 큰 차이를 가져오는지에 대한 큰 질문이 있습니다.

문제는 프로판트 출구 분포가 보다 균일하도록 절차를 최적화하는 것입니다. 보고서의 테스트 결과는 전산유체역학 모델에 통합되었습니다(SPE 209178). 이 접근 방식은 StageCoach라는 골절 자문 프로그램에 내장되어 있습니다.

한편, 보고서에는 "케이싱 내 프로판트의 불균일한 흐름이 형성 변동성과 응력 그림자만큼 중요할 수 있다"고 명시되어 있습니다. 이에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다.

셰일 생산 변동의 다른 원인.

실제 질문은 셰일 오일 및 가스 생산에 프로판트의 고르지 않은 분포가 얼마나 중요한가입니다.

셰일 오일과 가스 유정의 큰 변동성 문서화되었습니다. 예를 들어, 일반적인 길이가 4000~5000피트인 Barnett 셰일의 수평 유정은 유정의 하단 10%가 600 Mcfd 미만의 수익을 내는 반면 유정의 상위 10%는 3,900 Mcfd 이상을 창출하는 것으로 나타났습니다.

셰일 오일이나 가스 유량의 광범위한 변동에 기여하는 것으로 알려진 몇 가지 다른 요인이 있습니다.

수평 우물 길이와 우물 방향이 변동성을 제거하기 위해 정규화되면 파쇄 단계, 프로판트 크기 및 프로판트 양이 XNUMX차 효과로 간주될 수 있습니다. 이러한 XNUMX차 효과는 보다 성숙한 셰일 채굴에서 우선순위가 지정되고 최적화되었습니다.

그 다음에는 셰일의 자연 균열, 현장 응력, 셰일 암석의 파괴성과 같은 지질학적 특성이 있습니다. 이는 정량화하기가 훨씬 어렵기 때문에 XNUMX차 효과로 간주됩니다. 이러한 변동성의 원인을 최소화하려는 노력에는 수평 유정의 벌목, 수평 유정을 따라 균열 확산 및 지역 지질학과의 상호 작용을 측정하기 위한 광 케이블 또는 음파 기기 또는 미세 지진 지리폰 설치가 포함됩니다.

이러한 가변성의 원인에 대해 케이싱 출구 분포와 프로판트의 균일성은 수평 유정을 따른 지질학 및 응력 변화와 같은 다른 600차 효과와 비교할 수 있는 중요성으로 나타납니다. 바넷 셰일에서 관찰된 것처럼 케이싱 출구 균일성이 3,900 Mcfd에서 XNUMX Mcfd 사이의 생산 변동성을 설명할 수 있는 방법은 없습니다.

이를 다르게 말하면, 중요한 것은 대부분의 성능 클러스터에서 프로판트가 생성된 균열로 빠져나가도록 하는 것입니다. 이는 매우 작은 프로판트, 100메시 또는 40-70메시(종종 둘 다)를 펌핑하고 특정 셰일 유역에 대한 프로판트 농도와 양을 최적화함으로써 달성되었습니다.

이는 지난 90년간 셰일 혁명에서 눈부신 성공을 거두며 달성한 목표의 20%에 해당합니다. 따라서 하나의 천공 클러스터에서 다른 천공 클러스터로의 프로판트 출구의 사소한 변동성이 석유 또는 가스 생산에 XNUMX차 영향을 미칠 수 있다는 것을 새로운 표면 테스트에서 확인하기 어렵습니다.

하지만 아마도 이 프로젝트의 다른 테스트, 다른 테스트의 결과는 셰일 생산에 더 중요한 영향을 미칠 것입니다.