Etude expérimentale des facteurs affectant la perméabilité des agents de soutènement en fracturation hydraulique dans un réservoir pétrolier

Abstract

During hydraulic fracturing treatment, huge quantities of gel are pumped into the formation to initiate the fracture, maintain it open and transport the proppant. The fracture dimensionless conductivity (Fcd) is a key parameter to optimize the fracturing design, to estimate the productivity Index (PI) and the folds of increase (FOI). However, these parameters are affected by the gel residues which decrease the fracture conductivity; thus, the proppant cleanup is a very important step to avoid additional damage caused by fracturing fluid due to high gel concentration and the extended time of gel staying in the fracture before cleanup. Throughout the life of Hassi Messaoud, Algeria field, hydraulic fracturing technique has been aggressively used mainly in four producing formations in the Cambrian, with hard formation characteristics, an average permeability range and low reservoir pressure (0.15 – 0.45 psi/ft) and high stress value between 6,000 psi and 9,000 psi. In this work an experimental simulation is applied using a self-made cell to determine the effect of different parameters on the fracture conductivity under various bottom-hole conditions where different variables were used: effect of Proppant type, guar gel concentration, temperature, breaker concentration and closure pressure at extended time. An important drop in fracture conductivity was observed varied between 10% to 80% under stresses at interval of 2,000 psi and 8,000 psi, gel concentration up to 200 lb/1000 gal at extended time and temperature.

Pendant l’exécution de fracturation hydraulique, d'énormes quantités de gel sont pompées dans la formation pour initier la fracture, la maintenir ouverte et transporter le proppant. La conductivité sans dimension de la fracture (Fcd) est un paramètre clé pour optimiser la conception de la fracturation, pour estimer l'indice de productivité (PI) et le Folds Of Increase (FOI). Cependant, ces paramètres sont affectés par les résidus de gel qui diminuent la conductivité de la fracture ; ainsi, le nettoyage du proppant est une étape très importante pour éviter des dommages supplémentaires causés par le fluide de fracturation en raison de la concentration élevée de gel et du temps prolongé de gel restant dans la fracture avant le nettoyage. Pendant toute la durée de vie du champ de Hassi Messaoud, en Algérie, la technique de fracturation hydraulique a été utilisée de manière agressive, principalement dans quatre formations productrices du Cambrien, avec des caractéristiques de formation dure, une gamme de perméabilité moyenne et une faible pression de réservoir (0,15 - 0,45 psi/ft) et une valeur de contrainte élevée entre 6 000 psi et 9 000 psi. Dans ce travail, une simulation expérimentale est appliquée à l'aide d'une cellule fabriquée pour déterminer l'effet de différents paramètres sur la conductivité de la fracture dans diverses conditions de fond de trou où différentes variables ont été utilisées : effet du type de proppant, concentration de gel de guar, température, concentration de briseur et pression de fermeture au temps prolongé. Une chute importante de la conductivité de la fracture a été observée, variant entre 10 % et 80 % sous des contraintes à intervalle de 2 000 psi et 8 000 psi, une concentration de gel allant jusqu'à 200 lb/1000 gal à temps et température prolongés.