Движение пропанта

Эффективность любого гидроразрыва в большой степени зависит от проводимости созданной расклиненной трещины. Проводимость, в свою очередь, зависит от размера и прочности проппанта и распре­деления проппанта в трещине. Необходимо отметить, что проппант не всегда движется с жидкостью гидроразрыва из-за фильтрации жид­кости в породу, поэтому не происходит раскрытия трещины на 100% ее площади. Поверхности трещин, не разделенные проппантом, зак­роются обратно под действием существующего напряжения, то есть эти трещины сомкнутся. Таким образом, только расклиненные проп­пантом трещины будут доступны потоку жидкости и будут обеспечи­вать высокую эффективность ГРП.

При движении частиц проппанта при гидроразрыве существует не­сколько ступеней:

- движение через устьевое оборудование;

- движение вниз, через колонну НКТ;

- движение с изменением направления, через перфорационные от­верстия;

- транспортировка в трещине и дополнительное оседание, которое может произойти во время закрытия трещины.

Для того чтобы определить процесс движения проппанта по тре­щине, необходимо иметь представление о форме трещины.

Трещина может иметь две основные формы:

1) горизонтальная трещина - это разрыв, распространяющийся по всем направлениям от ствола скважины в плоскости, перпенди­кулярной стволу скважины;

2) вертикальная трещина — это разрыв, распространяющийся в двух направлениях от ствола скважины. Вертикальные трещины могут быть представлены в виде эллипса.

Для упрощения расчетов форму трещины принимают в виде прямо­угольника и допускают, что жидкость имеет проход по всей высоте трещины и что проппант входит в трещину всегда одинаково — по ширине трещины.

Движение частиц проппанта зависит от следующих параметров:

- размер проппанта;

- плотность проппанта;

- скорость жидкости;

- вязкость жидкости;

- утечки жидкости;

- плотность жидкости;

- форма проппанта;

- концентрация проппанта.

Горизонтальная скорость частиц и скорость оседания (вертикаль­ная скорость) будут определять распределение частиц в трещине. Ча­стица проппанта входит в трещину вместе с движущимся вперед по­током жидкости и продолжала бы свое горизонтальное движение с постоянной скоростью, если бы не контактировала со стенками по­роды. Если бы жидкость имела низкую вязкость (например, газ) или разница между плотностью жидкости и частиц была бы очень боль­шой, происходило бы буксование и частица двигалась бы медленнее жидкости. Одновременно частица будет двигаться вертикально вниз под действием силы тяжести. Когда сила захватывания будет уравно­вешена силами гравитации, произойдет оседание частицы. Скорость оседания частиц проппанта в ньютоновской жидкости зависит от ди­аметра частицы, вязкости жидкости, разницы между плотностью ча­стицы и жидкости.

Горизонтальная скорость жидкости зависит от ширины трещины и расхода жидкости при закачивании. По мере продолжения опера­ции по разрыву закачивается больше жидкости, и трещина растет в длину и ширину. Если поддерживается постоянный темп закачки,

скорость в любом месте по длине трещины со временем медленно понижается, т.к. увеличивается ширина трещины. К тому же в про­цессе закачки происходят потери флюида, что приводит к увеличе­нию концентрации проппанта, уменьшению скорости движения жид­кости и влияет на "скрытое оседание" проппанта.

Таким образом, расстояние вдоль трещины, которое проходит ча­стица проппанта, прежде чем достигнуть основания трещины, зави­сит от значения скорости жидкости, скорости оседания и высоты тре­щины. Скорость жидкости зависит от расхода при закачивании, ши­рины и высоты трещины в данный момент. Вертикальная скорость оседания будет зависеть от вязкости жидкости, диаметра и формы ча­стицы и различия в плотности частицы и жидкости.