Термостойкий смола покрытый проппант: применение? 

Если честно, когда слышишь ?термостойкий смола покрытый проппант?, первое, что приходит в голову — это, наверное, что-то для глубоких скважин с высоким пластовым давлением и температурой. Но тут есть нюанс, который многие упускают: сама по себе смола может быть термостойкой, а вот адгезия к зерну проппанта при длительном воздействии — совсем другая история. В свое время мы тоже думали, что раз смола заявлена как выдерживающая до 300°C, то и проппант будет ?вечным?. На практике оказалось, что при циклических нагрузках и реальной среде пласта, где кроме температуры есть ещё и химически активные флюиды, покрытие может начать отслаиваться или терять эластичность гораздо раньше. Это не теоретические выкладки, а то, что наблюдали на скважинах в Западной Сибири, когда после ГРП прирост дебита был ниже ожидаемого. При вскрытии интервала обнаруживали, что часть проппанта, особенно в призабойной зоне, просто спеклась или раскрошилась. Вот с этого, пожалуй, и начну.

Что на самом деле значит ?термостойкость? в полевых условиях

В лаборатории образец выдерживает заданную температуру в печи — это одно. Но в пласте температура — не постоянная величина, плюс идёт воздействие давления, которое может ?спрессовывать? проппантную подушку, и самое главное — присутствие пластовой воды, часто с высоким содержанием солей или даже слабокислой средой. Смола, даже самая продвинутая, в таких условиях ведёт себя иначе. Мы как-то работали с партией проппанта от одного поставщика, заявленная термостойкость — 280°C. На испытательном стенде всё было идеально. Но на месторождении в ХМАО, где пластовая температура была около 260°C, уже через полгода эксплуатации началось резкое падение давления. При анализе керна увидели, что покрытие стало хрупким, зерна в зоне максимального напряжения разрушились, образовался мелкодисперсный шлам, который забил поры. Вывод простой: заявленный параметр нужно делить примерно на 1.2–1.3, чтобы получить реальную рабочую температуру для долгосрочной стабильности. И это без учёта агрессивности среды.

Кстати, о среде. Если в пласте есть CO2 или H2S, что не редкость для глубоких горизонтов, то смоляное покрытие должно быть не просто термостойким, но и химически инертным. Иначе начинаются процессы набухания или, наоборот, усушки полимера, что приводит к потере прочности зерна на сжатие. Помню случай на Ванкорском месторождении, где из-за высокого содержания сероводорода пришлось срочно менять тип проппанта в процессе проектирования ГРП. Использовали тогда как раз материал с усиленным, модифицированным покрытием — кажется, это была разработка ООО Тунчуань Хэншэн Технологии и Материалы. Их продукцию мы потом несколько раз применяли в сложных условиях, и нареканий не было. На их сайте https://www.tchskjcl.ru можно найти детали по линейке высокопрочных проппантов, но, что важнее, там есть технические отчёты по поведению покрытия в агрессивных средах — это полезно для инженеров, которые готовят проект.

И ещё один практический момент — транспортировка и закачка. Термостойкое смоляное покрытие часто имеет более высокий коэффициент трения. Если не правильно подобрать гелевый состав для жидкости разрыва, можно получить проблемы с закачкой, вплоть до заклинивания в трубах. Бывало, что проппант с ?суперстойким? покрытием приходилось буквально проталкивать с повышенными давлениями, что создавало дополнительные риски для целостности обсадной колонны. Это к вопросу о том, что выбирать проппант нужно не по одному параметру, а в комплексе с технологией проведения всего ГРП.

Где его применение действительно оправдано, а где — пустая трата денег

Очевидно, что для скважин с температурой до 120–150°C обычного смола покрытого проппанта более чем достаточно. Гнаться за супертермостойкостью здесь — выбросить деньги на ветер. Другое дело — скважины с температурой от 180°C и выше, особенно если это газовые или газоконденсатные месторождения, где перепады давления и температуры в течение жизненного цикла скважины значительны. Тут уже без проппанта с гарантированной стабильностью покрытия не обойтись. Но и здесь есть градация.

Например, для пластов с низкой проницаемостью, где требуется создать длинные и тонкие трещины, важно, чтобы покрытие не только выдерживало температуру, но и обеспечивало определённую гибкость (упругость) зерна, чтобы оно не дробилось при закрытии трещины. Мы как-то проводили работы на одном месторождении в Ямало-Ненецком округе, где пласт был очень плотным. Использовали высокопрочный проппант с термостойким покрытием, но с акцентом на сохранение целостности при смыкании породы. Результат был хороший, но стоимость тонны такого материала была в разы выше. Окупилось ли это? Да, окупилось, но только потому, что без этого дебит был бы мизерным. В стандартных условиях такой фокус на термостойкости не нужен.

А вот откровенно провальный опыт был, когда попытались применить такой проппант для ремонтно-изоляционных работ в старой скважине, где температура была высокой, но сама геометрия ствола и состояние обсадки были плохими. Проппант закачали, но из-за сложного ствола и неидеальной жидкости он осел не там, где нужно. А высокая стоимость материала сделала всю операцию экономически нецелесообразной. Вывод: даже самый лучший термостойкий смола покрытый проппант не спасёт, если плохо подготовлена скважина или неправильно подобрана технология закачки.

Иногда вижу, как в тендерной документации автоматически прописывают требование к термостойкости покрытия, даже для неглубоких скважин. Это, скорее всего, делается ?на всякий случай? или по инерции. Но такой подход раздувает смету без всякой пользы. Гораздо разумнее — делать лабораторный анализ керна и пластового флюида, и уже на основе этого подбирать тип покрытия. Да, это дольше и требует дополнительных затрат на исследования, но в итоге экономит гораздо больше.

Взаимодействие с другими компонентами жидкости ГРП

Это, пожалуй, самый тонкий момент, который часто упускается из виду при проектировании. Термостойкая смола — это не независимый компонент. Её поведение сильно зависит от состава жидкости-носителя (геля). Особенно это касается различных сшивателей, стабилизаторов и ингибиторов коррозии, которые используются в жидкости для ГРП. Некоторые химикаты могут вступать в реакцию со смолой, либо ослабляя её адгезию, либо, наоборот, делая её слишком жёсткой.

Был у нас показательный инцидент на одном из месторождений в Республике Коми. Использовали качественный термостойкий проппант от проверенного производителя, но жидкость для ГРП готовили на месте по немного изменённой рецептуре (сэкономили на одном импортном стабилизаторе, заменили отечественным аналогом). В процессе закачки всё прошло гладко, но когда через месяц начали эксплуатацию скважины, продуктивность росла медленно. Позже, при анализе, выяснилось, что новый стабилизатор вступил в слабую реакцию со смолой, из-за чего покрытие частично потеряло свою эластичность при пластовой температуре. Трещина ?работала? не на всю свою расчётную пропускную способность.

Поэтому сейчас мы всегда настаиваем на проведении совместимости (compatibility test) не только жидкости с пластовым флюидом, но и жидкости с конкретной партией проппанта. Особенно если работаем в новых условиях или с новым поставщиком. Кстати, некоторые серьёзные поставщики, такие как ООО Тунчуань Хэншэн Технологии и Материалы, предоставляют такие услуги или, по крайней мере, дают подробные рекомендации по химическому составу жидкостей, которые совместимы с их покрытием. Это серьёзно снижает риски. Их подход, как я понял из общения с технологами, строится на том, что проппант — это часть системы, а не волшебная таблетка.

И ещё про температуру самой жидкости. При закачке в глубокую скважину жидкость разрыва успевает прогреться. Если в её составе есть компоненты, которые при прогреве до, скажем, 80-90°C на поверхности начинают разлагаться или менять свойства, это тоже может повлиять на проппант до того, как он попадёт в трещину. Поэтому термостойкость нужна не только для пластовых условий, но и для обеспечения целостности зерна во время процесса закачки.

Контроль качества и приёмка на объекте

Всё, что написано в паспорте — это хорошо. Но реальность начинается на складе или прямо на кустовой площадке. Первое, на что смотрю при приёмке партии термостойкого проппанта — это однородность покрытия. Беру горсть, смотрю на свет: нет ли голых зёрен, сколов, неравномерного блеска. Потом можно провести простейший тест на истирание — потереть между металлическими пластинами. Если смола начинает сильно осыпаться уже на этом этапе, это плохой знак.

Но самый главный тест, который мы стараемся делать всегда, если есть возможность, — это проверка на сжатие при повышенной температуре. Нужно не просто дробить зёрна при комнатной температуре, а разогреть их до заявленной рабочей (или хотя бы до минимальной пластовой) и потом давить. Именно здесь проявляется разница между хорошим и отличным покрытием. Хорошее — трескается, но сохраняет общую целостность, сминается. Плохое — рассыпается в порошок. К сожалению, такое оборудование есть не на каждой базе, но договориться с местной лабораторией или привезти мобильный пресс — можно. Это спасает от больших проблем потом.

Часто возникает вопрос с хранением. Термостойкое смоляное покрытие не любит длительного хранения под открытым небом, особенно в условиях высокой влажности или прямых солнечных лучей. Ультрафилет и влага могут запустить процессы старения полимера ещё до того, как он попадёт в скважину. Видел, как на одной площадке мешки с дорогим проппантом полгода лежали под брезентом, а потом удивлялись низкой эффективности ГРП. Ответственность за это лежит и на заказчике тоже.

И последнее по приёмке — документация. Обязательно сверяю номер партии в паспорте качества с номером на биг-бэгах. В паспорте должны быть не только стандартные параметры (килограмм на квадратный сантиметр, ситовый состав), но и конкретные данные по испытаниям покрытия на термостойкость: методология, продолжительность испытания, результаты по потере массы или изменению прочности после температурного воздействия. Если этих данных нет, или они размыты — это повод для дополнительных вопросов к поставщику.

Экономика вопроса: когда переплата имеет смысл

Цена на проппант с термостойким покрытием может быть в 2-3 раза выше, чем на стандартный вариант. Поэтому вопрос ?а стоит ли оно того?? звучит постоянно. Ответ, как всегда, неоднозначен и зависит от конкретного случая.

Для меня главный критерий — это ожидаемый срок службы скважины до первого серьёзного ремонта или необходимость поддержания стабильно высокого дебита. Если мы бурим дорогую горизонтальную скважину с многостадийным ГРП на газовом месторождении с высокой температурой, то экономия на проппанте — это последнее, о чём стоит думать. Потеря даже 10-15% продуктивности из-за разрушения проппантной подушки в первые годы сведёт на нет всю экономию. Здесь переплата — это страховка.

Другой случай — это низкопроницаемые коллекторы (tight gas, например). Здесь продуктивность изначально невысока, и она сильно зависит от качества и стабильности созданной трещины. Если проппант в ней разрушится, трещина ?зарастёт? и дебит упадёт до нуля. В таких условиях применение высококачественного термостойкого проппанта — это не просто рекомендация, а необходимость для того, чтобы скважина вообще была рентабельной. Инвестиции в материал окупаются за счёт более длительного и стабильного периода добычи.

Но есть и обратные примеры. Например, на старых месторождениях, где проводится повторный ГРП (рефрак) для оживления скважин. Пластовое давление уже низкое, температура может быть высокой, но общий потенциал скважины ограничен. Здесь нужно очень точно считать. Иногда выгоднее использовать более дешёвый проппант, даже с риском более быстрого снижения дебита, потому что сама операция рефрака должна быть максимально дёшева, чтобы оправдаться. Главное — правильно спрогнозировать этот спад.

В итоге, решение всегда принимается на стыке геологии, технологии и экономики. Нет универсального ответа. Нужно моделировать, считать разные сценарии, и только потом выбирать тип проппанта. Слепое следование принципу ?чем дороже, тем лучше? так же ошибочно, как и попытка везде сэкономить. Что касается поставщиков, то наличие у них не просто продукта, а готовности предоставить данные для такого моделирования (кривые сохранения проводимости при разных температурах и давлениях, данные долговременных испытаний) — это большой плюс. На том же сайте tchskjcl.ru, если покопаться, можно найти подобные материалы по их высокопрочным проппантам, что облегчает работу инженеру.