O movimento de propante no revestimento de Frac foi definido, mas quão importante é realmente para poços de xisto?

Bombeamento de água misturada com areia em uma operação de fracking, para a Anadarko em Franktown, Colorado.

O propante consiste em partículas do tamanho de areia injetadas com fluido de fraturamento durante uma operação de fracking. Em poços de óleo e gás de xisto, o fluido de fraturamento geralmente é água com algum redutor de fricção (como sabão) adicionado para diminuir a pressão de bombeamento de fraturamento. A finalidade do propante é impedir que as fraturas induzidas no reservatório se fechem após o fracking parar e a pressão elevada desaparecer.

Em poços de óleo de xisto e gás de xisto, o propante usado é uma mistura de areia de 100 mesh e areia de 40-70 mesh, e esses grãos são menores que um milímetro de diâmetro. Esses pequenos tamanhos de partícula de areia são necessários para que a areia seja transportada através de fraturas estreitas em uma rede de fraturas criada pela operação de fracking. Areia maior obstruiria a rede e não seria injetável – isso foi descoberto nos primeiros dias da revolução do xisto.

Normalmente, os poços horizontais em xisto têm duas milhas de comprimento e são bombeados com 40 operações ou estágios separados de fracking. Cada estágio tem aproximadamente 250 pés de comprimento e o invólucro de metal contém de 10 a 20 grupos de perfurações, com várias perfurações em cada grupo. Idealmente, o poço horizontal é totalmente perfurado com esses orifícios.

O caminho do fluxo de um grão de propante é indescritível. Primeiro, o grão tem que fazer uma curva em ângulo reto para passar do fluxo ao longo do invólucro para uma perfuração. Em seguida, ele se depara com uma geometria de fratura complexa - talvez uma fratura principal que se ramifica em fraturas subsidiárias, como um tronco de árvore que se espalha em galhos e depois em galhos.

O grão do propante será capaz de entrar em todas essas fraturas ou algumas delas são muito estreitas? Um grão de areia de 100 mesh pode ser capaz de se espremer em uma fratura mais estreita quando um grão de 40-70 não pode.

Uma melhoria na produção de petróleo e gás usando propantes com tamanho de grão menor que 100 mesh foi documentada e sugere que vale a pena colocar até mesmo grãos de propante minúsculos em fraturas menores para mantê-los abertos ao fluxo de moléculas de óleo ou gás. Um desses propantes é chamado DEEPROP.

Novos testes de fluxo de propante fora do revestimento.

Recentemente, alguns novos testes foram feitos para investigar o fluxo de propante através do próprio revestimento, ou seja, um pequeno comprimento de revestimento horizontal que foi perfurado para deixar o fluido de fraturamento sair. Não é um teste subterrâneo - a tubulação fica em uma cuba na superfície e a cuba coleta o propante e o fluido que sai das perfurações.

Um grande número de operadores apoiou este projeto no qual uma variedade de clusters de perf com diferentes cargas de perfuração, designs e orientações foram usadas. Diferentes taxas de bombeamento, tamanhos de propante e qualidade da areia foram estudados.

O hardware de teste foi o mais realista possível. O invólucro era padrão de 5,5 polegadas, assim como os diâmetros de perfuração. As taxas de bombeamento chegaram a 90 bpm (barris por minuto), que nunca haviam sido usadas em testes de movimentos de propante antes.

Um único estágio de fraturamento foi testado, perfurando diferentes aglomerados ao longo de um tubo de cerca de 200 pés de comprimento. Cada aglomerado de perf tinha seu próprio invólucro que direcionava o fluido capturado e o propante para seu próprio tanque, para que pudessem ser medidos.

Os resultados foram apresentados para dois conjuntos diferentes de clusters: 8 clusters em um estágio com 6 perfs em cada cluster, ou 13 clusters em um estágio com 3 perfs em cada cluster. Os testadores usaram areia de 40-70 mesh ou areia de 100 mesh transportada por fluido de água lisa bombeado a 90 bpm.

Esses documentos da SPE relatam que o escape do propante através dos aglomerados de perf e para as banheiras é desigual:

· Alguns artigos de propante, particularmente os tamanhos de malha maiores, como 40-70 mesh, passam pelas perfurações do primeiro aglomerado e não entram na formação até mais adiante nesse estágio. Essas partículas maiores têm mais momento.

· Partículas de propante menores, como malha 100, entram nas perfurações do cluster de maneira mais uniforme.

· Projetos de entrada limitada foram desenvolvidos usando apenas uma perfuração por cluster na parte superior do invólucro.