Кварцевый песок (проппант) для грп в вертикальных скважинах

Когда говорят про кварцевый песок для ГРП в вертикальных скважинах, многие сразу представляют себе дешёвый наполнитель, альтернативу керамике. Но это поверхностно. На деле, его применение — это целая стратегия, особенно в условиях, где экономика проекта давит, а геология позволяет. Частая ошибка — считать, что любой песок сойдёт. Нет, тут именно проппант нужен, обработанный, с определённой гранулометрией и прочностью. И вертикальная скважина — не всегда простой случай, раскрытие трещин, их удержание — свои нюансы.

Почему именно кварцевый песок, а не просто ?песок?

Вот на этом многие спотыкаются. Берут обычный строительный песок, думают сэкономить — а потом удивляются, почему проводимость трещины падает в разы или скважина быстро заиливается. Ключевое слово — кварцевый. Речь идёт о материале с высоким содержанием диоксида кремния, отборном, часто с обогащённых месторождений. Его дробят, калибруют, промывают. У него должна быть высокая округлость зёрен и низкая доля мелкой фракции — пылевидной части. Это влияет на упаковку в трещине и конечную проницаемость.

Вертикальные скважины, особенно на больших глубинах, создают свои нагрузки. Хотя песок и уступает по прочности на сжатие высокопрочной керамике, для определённых интервалов давлений он вполне рабочий вариант. Но нельзя брать ?на глаз?. Нужно смотреть отчёт по лабораторным испытаниям на crush-тест при планируемом давлении закрытия. Я видел случаи, когда закупленный по низкой цене материал на 4000 м просто превращался в муку под пластовым давлением, и вся операция ГРП шла насмарку.

Тут как раз стоит отметить поставщиков, которые специализируются именно на подготовленном проппанте. Например, ООО Тунчуань Хэншэн Технологии и Материалы (сайт — https://www.tchskjcl.ru) позиционирует высокопрочный проппант как ключевой продукт. Хотя они, понятно, делают акцент на прочности, но в их линейке, я уверен, есть и качественный кварцевый песок, соответствующий стандартам. Для вертикальных скважин на средних глубинах такой материал от проверенного производителя — часто оптимальный выбор по критерию ?цена-результат?.

Особенности закачки и расклинивания в вертикальном стволе

С горизонтальными скважинами всё более-менее понятно — длинная трещина, большой объём проппанта. В вертикальных же есть тонкость с оседанием. Песок тяжелее жидкости-носителя. Если не рассчитать реологию геля, скорость закачки, можно получить преждевременное оседание в нижней части трещины или, что хуже, в самом стволе скважины. Это риск образования песчаной пробки.

Из практики: на одном из месторождений в Западной Сибири мы использовали линейный гель с повышенной вязкостью именно для транспортировки кварцевого песка на глубину около 2800 м. Но перестарались — вязкость была слишком высокой, что привело к излишнему давлению на устье и сложностям с инициированием трещины. Пришлось на ходу корректировать программу, добавлять больше диспергатора. Опыт показал, что для песка часто лучше использовать гибридные жидкости — начинать с вязкого геля для раскрытия, а потом переходить на более лёгкий, но стабильный слабосшитый гель для основного объёма проппанта.

Ещё момент — это сама конфигурация трещины. В вертикальной скважине при определённых условиях напряжения в породе могут приводить к формированию более узкой, но высокой трещины. Кварцевый песок с его гранулометрией, скажем, 16/30 или 20/40, должен в ней эффективно упаковаться. Иногда для лучшего расклинивания в головную часть порции добавляют немного более крупной фракции, но это уже высший пилотаж и требует точного моделирования.

Когда он работает, а когда — нет: границы применимости

Не стоит делать из кварцевого песка универсальное решение. Его ниша — это, как правило, скважины с умеренным пластовым давлением закрытия (до psi, хотя тут смотря какой песок). Если давление выше, зерно начинает дробиться, проводимость резко падает. В таких случаях без высокопрочной керамики или, как предлагает ООО Тунчуань Хэншэн Технологии и Материалы, своего высокопрочного проппанта, не обойтись. Их сайт www.tchskjcl.ru полезно изучить именно для сравнения характеристик материалов и понимания, где заканчивается экономия и начинается риск.

Также песок плохо подходит для формаций с высокой подвижностью глин или для пластов, склонных к образованию мелкодисперсных частиц (fines). Эти частицы мигрируют и забивают поровое пространство между зёрнами песка. Была история на Ванкоре, когда после ГРП с кварцевым песком дебит сначала вырос, а через полгода упал на 40%. Анализ показал — не песок виноват, а именно миграция собственных частиц породы, которую не учли. Песок просто не смог создать достаточно устойчивый и проницаемый каркас против такого воздействия.

И наоборот, для стабильных песчаников или некоторых карбонатов с низкой активностью — это отличный вариант. Экономия на материале может достигать 30-50% по сравнению с керамикой, что для целого куста скважин — огромные деньги. Главное — реалистичный расчёт и понимание, что ты покупаешь именно проппант для ГРП, а не сыпучий материал общего назначения.

Логистика, подготовка и ?полевые? проблемы

Казалось бы, что сложного — привез песок и закачай. Но в полевых условиях возникает масса мелочей. Кварцевый песок гигроскопичен. Если его хранили под открытым небом или в сыром складе, он может набрать влагу. А влажный песок смерзается зимой, летом плохо выгружается из силосов, может комковаться и забивать линии. Приходится проверять поставку не только по паспорту, но и визуально, на ощупь, прямо на кустовой площадке.

Ещё одна частая проблема — смешивание фракций при перегрузках. Партия заявлена как 20/40, а при отборе проб видно, что есть и более мелкая пыль, и крупные зёрна. Это убивает однородность упаковки. Контроль на приёмке — обязательная процедура. Лучше, когда поставщик, как та же компания с сайта tchskjcl.ru, обеспечивает стабильное качество и чёткую упаковку/маркировку. Это снижает операционные риски.

На самой скважине важно обеспечить непрерывную подачу. С песком, особенно если используется несколько силосов, иногда случаются ?зависания? в горловине. Оборудование для продувки и вибрации должно быть исправным. Однажды из-за такой ерунды — забившегося силоса — нам пришлось на 20 минут останавливать закачку в критической фазе. К счастью, удалось потом возобновить без образования screenout, но осадок остался. Теперь всегда лично проверяю аэрационные системы перед началом работ.

Взгляд вперёд: есть ли будущее у песка в вертикальных скважинах?

С развитием технологий и ростом требований к эффективности ГРП, кажется, что место песка — в прошлом. Но это не так. Экономика — великий фактор. На многих зрелых месторождениях, где фонд вертикальных скважин огромен, а давление в пласте уже снижено, дорогая керамика просто не окупится. Качественный кварцевый песок останется востребованным инструментом для поддержания добычи.

Другое направление — это его использование в гибридных схемах. Например, нижнюю часть трещины расклинивать высокопрочным материалом, а верхнюю — песком. Или применять его в качестве ?подушки? в определённых стадиях. Это требует более тонкого проектирования, но позволяет оптимизировать затраты.

В итоге, всё упирается в грамотный инжиниринг. Нельзя слепо следовать трендам или, наоборот, использовать только самое дешёвое. Нужно анализировать пласт, считать напряжения, моделировать трещину и подбирать материал под конкретные условия. И в этом арсенале проппант на основе кварцевого песка для вертикальных скважин — всё ещё живой, рабочий и важный вариант, а не просто пережиток прошлого. Главное — знать его сильные стороны и чётко видеть границы, где он перестаёт быть эффективным.