Одна из актуальных научных проблем в области интенсификации добычи углеводородов из залежей с трудноизвлекаемыми запасами методом гидравлического разрыва пласта – недостаточная изученность влияния упругих свойств жидкости гидроразрыва пласта (ГРП) на эффективность удержания пропанта при инициировании трещин в призабойной зоне скважины. Ранние отечественные и зарубежные исследования пескоудерживающих свойств утверждают, что ключевую роль в удержании пропанта играет вязкость жидкости, однако последние данные показывают значительное влияние упругих свойств полимерных систем, особенно при применении низковязких синтетических жидкостей ГРП на основе полиакриламида (ПАА). Цель настоящего исследования заключается в фундаментальном обосновании влияния вязкоупругих свойств жидкостей ГРП на эффективность удержания пропанта. Статья содержит методологию и результаты лабораторных исследований по оценке вязкоупругих и пескоудерживающих свойств жидкостей ГРП на основе ПАА и гуарового полимера. Исследования показывают, что жидкости ГРП на основе ПАА с низкой эффективной вязкостью системы обладают более выраженными упругими свойствами в сравнении с линейными гуаровыми гелями: время релаксации и первая разность нормальных напряжений для синтетической жидкости ГРП, соответственно, в 1,99 и 4 раза превышают аналогичные показатели для линейного геля. Результаты исследований подтвердили, что скорость оседания пропанта в жидкости ГРП на основе ПАА в статических условиях оказалась в 28 раз ниже, чем в линейном гуаровом геле при эквивалентной концентрации активного вещества. Упругие свойства жидкости ГРП оказывают весомое влияние на пескоудерживающую способность, что обосновывает перспективность применения низковязких синтетических жидкостей ГРП на основе ПАА для интенсификации добычи углеводородов из коллекторов с проницаемостью ниже 1 мД.

One of the pressing scientific challenges in the field of hydrocarbon production enhancement from hard-to-recover reserves using hydraulic fracturing is the insufficient understanding of how the elastic properties of hydraulic fracturing fluids affect proppant retention efficiency during fracture initiation in the near-wellbore zone. Earlier domestic and foreign studies on proppant transport capacity assert that fluid viscosity plays a key role in proppant retention; however, recent data indicate a significant influence of the elastic properties of polymer systems, particularly when using low-viscosity synthetic hydraulic fracturing fluids based on polyacrylamide (PAM). This study aims to provide a fundamental substantiation of the effect of viscoelastic properties of hydraulic fracturing fluids on proppant transport efficiency. The article presents the methodology and results of laboratory tests evaluating the viscoelastic and proppant transport properties of PAM-based and guar polymer-based hydraulic fracturing fluids. The findings demonstrate that PAM-based hydraulic fracturing fluids, despite their low effective system viscosity, exhibit more pronounced elastic properties compared to linear guar gels: the relaxation time and the first normal stress difference for the synthetic hydraulic fracturing fluid are 1.99 and 4 times greater than the corresponding values for the linear guar gel. The test results confirmed that the proppant settling rate in the PAM-based hydraulic fracturing fluid under static conditions was 28 times lower than that in the linear guar gel at equivalent active substance concentrations. The elastic properties of hydraulic fracturing fluids have a substantial effect on proppant transport capacity, supporting the potential of using low-viscosity synthetic PAM-based hydraulic fracturing fluids to enhance hydrocarbon production from reservoirs with permeability less than 1 mD.