編譯 | 滕云天 魏亞蒙
壓裂球降解時間你說了算!
編譯 | 滕云天 魏亞蒙
Phenom Innovations公司的完全可降解的Wraith壓裂球為一種鋁基的壓裂球,能在超過100F°溫度的環(huán)境下,在任何一種水溶液(水基鉆井液、鹽水、淡水、廢水)中完全降解,降解速率可根據(jù)不同條件提前設(shè)定,能夠減少后續(xù)完井作業(yè)的步驟、節(jié)省作業(yè)成本。
Wraith壓裂球可為壓裂橋塞、壓裂套管和絕緣隔離接頭提供連續(xù)層間隔離的功能。在高壓壓裂過程中,Wraith壓裂球依靠其自身較高的剪切強度來保持完整性以及實現(xiàn)分層隔離,同時以可控、可預(yù)測的速率進行溶解,進而可使所有處理層都能進行生產(chǎn)。
Wraith壓裂球由鋁基材料鑄造加工而成,具備較高的剪切強度,非常適合于高溫、高壓條件井以及水平井或大位移井。
Wraith壓裂球僅需要置于100°F以上的淡水、鹽水或生產(chǎn)廢水中即可開始溶解,若將其置于具有腐蝕性的溶液或升高溶液溫度時,該壓裂球的溶解速率會更快。Phenom已經(jīng)研發(fā)出了一個已被驗證的方程式,該方程式可以根據(jù)壓裂球的(化合和物理)性能及特定的井底溫度,準確、可靠地預(yù)測Wraith壓裂球在水中的溶解速率。
Phenom提供了兩種形式的Wraith壓裂球,即實心壓裂球和空心壓裂球,目前兩種壓裂球都可由五種不同配方的材料制成,可以適應(yīng)開發(fā)商的各種要求。
(1)高壓壓裂作業(yè):最高可在10000psi的壓力下作業(yè);
(2)高溫壓裂作業(yè):最高可在350°F的溫度下作業(yè);
(3)適用于直井、水平井和大位移井。
(1)比重:實心壓裂球比重為2.7,空心壓裂球比重為1.8~2.2;
(2)實心壓裂球尺寸為:0.50”-5.00”(±0.125”);
(3)中空壓裂球尺寸為:3.00”-5.00”(±0.125”)。
(1)Wraith壓裂球具有較高的剪切強度;
(2)Wraith壓裂球在100°F以上的淡水、鹽水和產(chǎn)出水中均可溶解,保證所有被處理層均可生產(chǎn);
(3)操作者可以選擇性的使用添加劑,提升Wraith壓裂球的溶解速率。
Phenom建議可以根據(jù)最終使用者的溫度級別來確定Wraith壓裂球材料的特定混合配方。由于每種混合配方的材料都在不同溫度的水中達到最佳溶解率,因此可以適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境。Phenom可以定制壓裂球的混合配方,進而可在特定的溫度下達到預(yù)想的溶解速率(溶解速率可根據(jù)實際材料的淡水實驗來確定)。
(1)Wraith壓裂球危害性辨識
健康危害性:此產(chǎn)品不屬于危險品行列,無揮發(fā)性組分,可以安全運輸與儲存;
易燃性:此產(chǎn)品不易燃燒;
水溶性:將此產(chǎn)品置于100°F以上的水中,易與水反應(yīng),并釋放少量熱能和氫氣;
環(huán)境危害性:此產(chǎn)品對環(huán)境無危害作用。
(2)Wraith壓裂球的組份
Wraith壓裂球的材料為一種鋁合金,不含嚴格規(guī)定危險濃度等級的物質(zhì)。
(3)Wraith壓裂球的運輸與儲存
運輸:此壓裂球在生產(chǎn)和運輸過程中,過量的熱能會損壞產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu),加工全程必須使用非水基冷卻劑(油基冷卻劑),運輸過程中應(yīng)避免將此產(chǎn)品暴露在過熱條件下。
儲存:存儲安全方面不要求任何特殊的預(yù)防措施,但必須進行真空包裝以免將其暴露在水分中。
(4)Wraith壓裂球暴露環(huán)境控制和人員防護
當該壓裂球暴露在潮濕環(huán)境中時,將會發(fā)生簡單的電化學(xué)反應(yīng),這會對產(chǎn)品表面造成細微的損害。該壓裂球可以與汗液發(fā)生反應(yīng),因此,接觸此產(chǎn)品之前必須佩戴手套。發(fā)生反應(yīng)后會產(chǎn)生微量的氫氧化鋁,如果手直接接觸了此產(chǎn)品,須立即用清水沖洗雙手。
(5)Wraith壓裂球的物理化學(xué)性質(zhì)
外觀:金屬色的固體球;
氣味:無味;
熔點:1292°F;
密度:0.09~0.10 lb/in3。
(6)Wraith壓裂球的穩(wěn)定性
無水情況下,此產(chǎn)品是一種穩(wěn)定的鋁合金,不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當暴露在100° F以上溫度的環(huán)境時,該產(chǎn)品將會與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(7)Wraith壓裂球的毒性
根據(jù)歐盟1 999/45/EC指令,此產(chǎn)品不屬于危險品級別。此產(chǎn)品由鋁合金制造,此合金主要包含95%~99%的鋁,剩余部分為少量的銦、錫和鎵。這些組分被熔入固態(tài)合金中,所有的元素均穩(wěn)定,且不會危害人體或環(huán)境。
此壓裂球?qū)Νh(huán)境無害。壓裂球與水反應(yīng)時,生成物主要為不溶于水的氫氧化鋁。溶解型化合物的其他元素以單質(zhì)形態(tài)存在,不會產(chǎn)生水溶性離子。因此,該產(chǎn)品不會污染水源或污染環(huán)境。剩余的壓裂球可以長期進行安全儲存且能保持以后使用時仍然有效。
根據(jù)A DR/RID(《關(guān)于危險貨物道路國際運輸?shù)臍W洲協(xié)議》)、IMDG(《國際海上危險貨物運輸規(guī)則》)或IATA(《國際航空運輸協(xié)會-危險品規(guī)則》)的規(guī)定,此壓裂球?qū)儆诘?級運輸危險品。另外,根據(jù)67/548/EEC和1999/45/EC指令,雖然此壓裂球不屬于危險品,但需要標注危險標識。
Wraith壓裂球曾應(yīng)用在一個大型開發(fā)項目中,即18口獨立頁巖氣井共265級分段壓裂的作業(yè),該項目取得的巨大成功歸功于Wraith壓裂球的一貫性良好表現(xiàn)。
在18口井中,實際垂向井深范圍為8917~11693英尺,井下具有相似的巖性和井底溫度(230~240°F),因此操作者可以采用同一種壓裂方法,選用同一種壓裂球。
這265級分段壓裂中的250級使用電纜下入大尺寸壓裂橋塞,并采用了3.25”的實心Wraith壓裂球。
剩余的15級(在一口井中)要求使用標準尺寸的壓裂橋塞,并采用了1.75”的Wraith壓裂球。
本次壓裂作業(yè)壓裂一級的平均用時最少為2小時,最長為5小時。最高壓力為11600 psi~12325 psi,每口井的壓裂級數(shù)為5~19級。
整個項目的265級分段壓裂和整體產(chǎn)量優(yōu)化操作取得了巨大成功。操作者只使用Wraith壓裂球就完成了大范圍的壓裂優(yōu)化作業(yè),減少了作業(yè)時間和額外的作業(yè)措施,為客戶節(jié)省了大量的作業(yè)成本。