La producción de yacimientos de petróleo y gas convencionales está disminuyendo año tras año, incapaz de satisfacer la creciente demanda, lo que hace imperativo aumentar la producción de petróleo y gas no convencional en mi país. En los últimos años, la exploración y el desarrollo de recursos de petróleo y gas no convencionales han entrado en una nueva etapa, con reservas recientemente probadas que representan más de dos-tercios del total de reservas probadas, lo que las convierte en una fuente importante de crecimiento futuro de los recursos de petróleo y gas. Los yacimientos de petróleo y gas no convencionales suelen tener características tales como baja porosidad y permeabilidad, fuerte heterogeneidad, gran profundidad de enterramiento y baja producción inicial. La tecnología de fracturación hidráulica es una de las medidas clave para aumentar la producción de pozos de petróleo y gas. El fluido de fracturación es el fluido de trabajo en las operaciones de fracturación hidráulica y su rendimiento y estabilidad determinan directamente el efecto de fracturación.
El fluido de fracturación contiene varios aditivos y es un fluido de trabajo heterogéneo e inestable. Su sistema normalmente incluye agua, espesantes, tensioactivos, estabilizadores de arcilla, biocidas, rompedores, ajustadores de pH, agentes de control de pérdida de fluidos y apuntaladores. Los fluidos de fracturación a menudo contienen uno o más tipos de surfactantes para reducir la tensión superficial y la tensión interfacial, lo que no solo mejora la tasa de retorno del fluido de fracturación sino que también facilita la imbibición y el desplazamiento del petróleo. Los fluidos de fracturación se clasifican en tipos a base de agua-, a base de aceite-y de alcohol-de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas (medio de dispersión), siendo los fluidos de fracturación a base de agua-los más utilizados. Durante el proceso de fracturación, el fluido de fracturación transmite energía para romper la roca, extender las fracturas y luego transportar apuntalantes hacia las fracturas. Por lo general, debe poseer características como resistencia al corte, capacidad de suspensión del apuntalante, baja fricción, resistencia a la temperatura, baja pérdida de fluido, bajo nivel de residuos, bajo daño al yacimiento, fácil retorno, buena compatibilidad y rentabilidad.
El remojo es una etapa posterior a la fracturación hidráulica y antes de la producción, durante la cual ocurren procesos acoplados complejos como el flujo de fluido de fracturación, la imbibición y las reacciones químicas. El fluido de fracturación que queda en la formación puede mejorar la complejidad de las fracturas posteriores-a través de la imbibición. Los componentes humectantes en el fluido de fracturación, impulsados por fuerzas capilares, ingresan a los microporos a lo largo de las fracturas y desplazan el petróleo dentro de ellas, lo que aumenta la energía del flujo del fluido de formación, lo que hace que el petróleo converja hacia las fracturas, mejorando el efecto de desplazamiento del agua del petróleo-y, en última instancia, aumentando la tasa de producción y recuperación. Actualmente, algunos bloques en los campos petrolíferos de Changqing, Qinghai y Daqing han adoptado el método de inmersión posterior a la fracturación, logrando buenos resultados de mejora de la producción. El tiempo de remojo es un parámetro clave que afecta el efecto esperado del remojo. Los resultados experimentales y de simulación muestran que aumentar adecuadamente el tiempo de remojo ayuda a aumentar la producción, pero un tiempo de remojo excesivamente largo aumentará la resistencia a la expulsión de petróleo/gas.
El flujo de retorno del fluido de fracturación después de la fracturación afecta el estado de modificación del yacimiento y el efecto de mejora de la producción. La tasa de reflujo es uno de los parámetros de evaluación del grado de reflujo del fluido de fracturación. Los datos de campo muestran que la tasa de retorno de la mayoría de los pozos de gas es inferior al 50%, y algunos incluso inferior al 5%. En la etapa inicial de reflujo, las fracturas abiertas se cierran, bloqueando los canales entre las fracturas principales, y el fluido de fracturación no puede salir del yacimiento con suavidad; debido a la permeabilidad extremadamente baja del yacimiento y la fuerza capilar de los poros grandes, el fluido de fracturación en las fracturas es impulsado a filtrarse en la matriz de roca más profunda, pero esto dificulta el retorno del fluido de fracturación; Las sales de formación disueltas en el fluido de fracturación crean una gran diferencia de potencial químico entre el fluido de fracturación inyectado y el agua de formación, lo que dificulta el retorno del fluido de fracturación, lo que resulta en una tasa de retorno baja. El contenido de arcilla y el tiempo de impregnación del fluido de fracturación también afectan la eficiencia del flujo de retorno. La arcilla se expande en volumen cuando se expone al agua y tiene una fuerte capacidad de retención de agua, absorbiendo más líquido que la capacidad espacial contenida en la matriz. Para tales yacimientos, es necesario agregar estabilizadores de arcilla. La tasa de retorno está directamente relacionada con el retorno del apuntalante y el daño secundario al yacimiento. Por lo tanto, la investigación específica sobre el flujo de retorno del fluido de fracturación basada en las características del yacimiento es útil para mejorar la producción de petróleo y gas.
La fractura-remojo-flujo de retorno es un proceso de ingeniería integrado, con cada etapa interconectada. La operación de fracturación afecta la inmersión y el flujo de retorno posteriores; por lo tanto, el fluido de fracturación no solo debe cumplir con los requisitos de rendimiento para la fracturación, sino que también debe considerar las necesidades de inmersión y flujo de retorno. Esto conduce al concepto básico de un fluido de trabajo integrado de fracturación-remojo-flujo de retorno para yacimientos de petróleo y gas no convencionales. Los fluidos de trabajo integrados de fracturación-remojo-flujo de retorno son una tendencia en desarrollo, lo que hace que el desarrollo de fluidos de trabajo integrados multifuncionales sea esencial.
El fluido de fracturación, como "sangre" de las operaciones de fracturación, afecta la fracturación, el remojo, el flujo de retorno y la producción de petróleo. La investigación de fluidos de trabajo debe seguir el ritmo de las tendencias en la exploración y el desarrollo de recursos de petróleo y gas, y sus funciones deben ser cada vez más refinadas en función de las características y propiedades físicas del desarrollo del yacimiento. Los fluidos de fracturación deben cumplir con los requisitos de rendimiento de creación de fracturas, suspensión de apuntalante, soporte de fracturas y reposición de energía durante la etapa de fracturación, al mismo tiempo que consideran las necesidades de las etapas de remojo y flujo de retorno. Los aditivos poliméricos tienen una gran capacidad para aumentar la viscosidad-pero son difíciles de descomponer por completo y dejan residuos significativos; los fluidos de fracturación limpios tienen una tensión superficial/interfacial baja pero propiedades mecánicas deficientes y costos elevados; Los fluidos de trabajo a base de espuma-tienen una baja pérdida de fluido y un daño mínimo al yacimiento, pero poca capacidad de carga de apuntalante. Dependiendo de las necesidades específicas, cada tipo de aditivo se desarrolla en un sistema de fluido de trabajo adecuado, que luego se combina con el proceso para formar un método operativo único. Los fluidos de trabajo integrados pueden, hasta cierto punto, reducir los costos operativos, simplificar los procedimientos y mitigar el daño secundario al yacimiento. El uso combinado de múltiples medios de trabajo, o el uso de métodos químicos para injertar grupos funcionales para mejorar el rendimiento de los fluidos de trabajo, es la dirección futura del desarrollo de fluidos de trabajo, y también tiene grandes perspectivas de desarrollo en áreas como la recuperación mejorada de petróleo, la obstrucción y desviación temporal, y la protección ambiental con bajas-carbono.
