Submit an Article
Become a reviewer

Development of an integrated methodology for water with high salinity adaptation for hydraulic fracturing fluid preparation

Authors:
Shamil K. Sultanov1
Vyacheslav Sh. Mukhametshin2
Alexandras P. Stabinskas3
Elchin F. Veliev4
Artyem V. Churakov5
About authors
  • 1 — Ph.D., Dr.Sci. Professor Ufa State Petroleum Technological University ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus
  • 2 — Ph.D., Dr.Sci. Director FSBEI of HE "Ufa State Petroleum Technological University", Branch of the University in the City of Oktyabrsky ▪ Orcid
  • 3 — Head of the Department LLC “Gazpromneft S&TC” ▪ Orcid
  • 4 — Ph.D. Head of the Laboratory NIPI “Neftegaz”, SOCAR ▪ Orcid
  • 5 — Head of the Center LLC “Gazpromneft S&TC” ▪ Orcid
Date submitted:
2022-03-01
Date accepted:
2024-06-03
Online publication date:
2024-11-08

Abstract

The results of laboratory studies aimed at developing hydraulic fracturing fluid based on alternative sources of high mineralization water are presented. It is shown that Cenomanian sources have the most stable mineralization parameters, while bottom water and mixed waters collected from pressure maintenance systems differ significantly in their properties, with iron content varying several times, and hardness and mineralization undergoing substantial changes. The quality of the examined hydraulic fracturing fluids based on alternative water sources is confirmed by their impact on residual permeability, as well as residual proppant pack conductivity and permeability. The experimental results show similar values for these parameters. The comprehensive laboratory studies confirm the potential for industrial use of high mineralization water in hydraulic fracturing operations.

Keywords:
well hydraulic fracturing hydraulic fracturing fluid bottom water Cenomanian water mixed water permeability high mineralization waters guar fluid
Online First

References

  1. Конторович А.Э., Бурштейн Л.М., Лившиц В.Р., Рыжкова С.В. Главные направления развития нефтяного комплекса России в первой половине XXI века // Вестник РАН. 2019. Т. 89. № 11. С. 1095-1104. DOI: 10.31857/S0869-587389111095-1104
  2. Дмитриевский А.Н. Ресурсно-инновационная стратегия развития экономики России // Нефтяное хозяйство. 2017. № 5. С. 6-7.
  3. Муслимов Р.Х. Новая стратегия освоения нефтяных месторождений в современной России – оптимизация добычи и максимизация КИН // Нефть. Газ. Новации. 2016. № 4 (187). С. 8-17.
  4. Мухаметшин В.Ш., Хакимзянов И.Н., Бахтизин Р.Н., Кулешова Л.С. Дифференциация и группирование сложнопостроенных залежей нефти в карбонатных коллекторах в решении задач управления разработкой // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 1. С. 88-97. DOI: 10.5510/OGP2021SI100513
  5. Мухаметшин В.В., Бахтизин Р.Н., Кулешова Л.С. и др. Скрининг и оценка условий эффективного применения методов увеличения нефтеотдачи высокообводненных залежей с трудноизвлекаемыми запасами // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 2. С. 48-56. DOI: 10.5510/OGP2021SI200588
  6. Yang S., Siddhamshetty P., Kwon J. S.-I. Optimal pumping schedule design to achieve a uniform proppant concentration level in hydraulic fracturing // Computers & Chemical Engineering. 2017. Vol. 101. P. 138-147. DOI: 10.1016/j.compchemeng.2017.02.035
  7. Грищенко В.А., Рабаев Р.У., Асылгареев И.Н. и др. Методический подход к определению оптимальных геолого-технологических характеристик при планировании ГРП на многопластовых объектах // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 2. С. 182-191. DOI: 10.5510/OGP2021SI200587
  8. Грищенко В.А., Позднякова Т.В., Мухамадиев Б.М. и др. Повышение эффективности разработки залежей нефти в карбонатных коллекторах на примере турнейского яруса // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 2. С. 238-247. DOI: 10.5510/OGP2021SI200603
  9. Wijaya N., Sheng J.J. Comparative study of well soaking timing (pre vs. post flowback) for water blockage removal from matrix-fracture interface // Petroleum. 2020. Vol. 6. Iss. 3. P. 286-292. DOI: 10.1016/j.petlm.2019.11.001
  10. Мухаметшин В.В. Устранение неопределенностей при решении задач воздействия на призабойную зону скважин // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 7. С. 40-50.
  11. Хисамиев Т.Р., Баширов И.Р., Мухаметшин В.Ш. и др. Результаты оптимизации системы разработки и повышения эффективности выработки запасов карбонатных отложений турнейского яруса Четырманского месторождения // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 2. С. 131-142. DOI: 10.5510/OGP2021SI200598
  12. Jiaxiang Xu, Yunhong Ding, Lifeng Yang et al. Effect of proppant deformation and embedment on fracture conductivity after fracturing fluid loss // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2019. Vol. 71. № 102986. DOI: 10.1016/j.jngse.2019.102986
  13. Галкин В.И., Колтырин А.Н. Исследование вероятностных моделей для прогнозирования эффективности технологии пропантного гидравлического разрыва пласта // Записки Горного института. 2020. Т. 246. С. 650-659. DOI: 10.31897/PMI.2020.6.7
  14. Якупов Р.Ф., Мухаметшин В.Ш., Хакимзянов И.Н., Трофимов В.Е. Оптимизация выработки запасов из водонефтяных зон горизонта D3ps Шкаповского нефтяного месторождения с помощью горизонтальных скважин // Георесурсы. 2019. Т. 21. № 3. С. 55-61. DOI: 10.18599/grs.2019.3.55-61
  15. Fokker P.A., Borello E.S., Verga F., Viberti D. Harmonic pulse testing for well performance monitoring // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 162. P. 446-459. DOI: 10.1016/j.petrol.2017.12.053
  16. Грищенко В.А., Гареев Р.Р., Циклис И.М. и др. Расширение круга льготируемых объектов, содержащих трудноизвлекаемые запасы нефти // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 2. С. 8-17. DOI: 10.5510/OGP2021SI200575
  17. Cheng Jing, Xiaowei Dong, Wenhao Cui et al. Artificial neural network-based time-domain interwell tracer testing for ultralow-permeability fractured reservoirs // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2020. Vol. 195. № 107558. DOI: 10.1016/j.petrol.2020.107558
  18. Yakupov R.F., Mukhametshin V.S., Tyncherov K.T. Filtration model of oil coning in a bottom water-drive reservoir // Periódico Tchê Química. 2018. Vol. 15. Iss. 30. P. 725-733. DOI: 10.52571/PTQ.v15.n30.2018.725_Periodico30_pgs_725_733.pdf
  19. Фаттахов И.Г., Кулешова Л.С., Бахтизин Р.Н. и др. Комплексирование результатов моделирования ГРП при проведении гибридных кислотно-пропантных обработок и при одновременной инициации трещины ГРП в разделенных интервалах // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 2. С. 103-111. DOI: 10.5510/OGP2021SI200577
  20. Кулешова Л.С., Фаттахов И.Г., Султанов Ш.Х. и др. Опыт проведения многозонного кислотного ГРП на месторождении ПАО «Татнефть» // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 1. С. 68-76. DOI: 10.5510/OGP2021SI100511
  21. Keshavarz A., Yulong Yang, Badalyan A. et al. Laboratory-based mathematical modelling of graded proppant injection in CBM reservoirs // International Journal of Coal Geology. 2014. Vol. 136. P. 1-16. DOI: 10.1016/j.coal.2014.10.005
  22. Грищенко В.А., Асылгареев И.Н., Бахтизин Р.Н. и др. Методический подход к мониторингу эффективности использования ресурсной базы при разработке нефтяных месторождений // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 2. С. 229-237. DOI: 10.5510/OGP2021SI200604
  23. Мухаметшин В.В. Повышение эффективности управления разработкой залежей Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции на основе дифференциации и группирования // Геология и геофизика. 2021. Т. 62. № 12. С. 1672-1685. DOI: 10.15372/GiG2021102
  24. Нургалиев Р.З., Козихин Р.А., Фаттахов И.Г., Кулешова Л.С. Перспективы применения новых технологий при оценке влияния геолого-технологических рисков // Горный журнал. 2019. № 4. С. 36-40. DOI: 10.17580/gzh.2019.04.08
  25. Temizel C., Canbaz C.H., Palabiyik Y. et al. A Review of Hydraulic Fracturing and Latest Developments in Unconventional Reservoirs / Offshore Technology Conference, 2-5 May 2022, Houston, TX, USA. OnePetro, 2022. № OTC-31942-MS. DOI: 10.4043/31942-MS
  26. Linsong Cheng, Deqiang Wang, Renyi Cao, Rufeng Xia. The influence of hydraulic fractures on oil recovery by water flooding processes in tight oil reservoirs: An experimental and numerical approach // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2020. Vol. 185. № 106572. DOI: 10.1016/j.petrol.2019.106572
  27. Хузин Р.Р., Андреев В.Е., Мухаметшин В.В. и др. Влияние гидравлического сжатия пласта на фильтрационно-емкостные свойства пластов-коллекторов // Записки Горного института. 2021. Т. 251. С. 688-697. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.8
  28. Нешич С., Стрелецкая В.В. Интегрированный подход при обращении и обратной закачке попутно добываемой воды // Георесурсы. 2018. Т. 20. № 1. С. 25-31. DOI: 10.18599/grs.2018.1.25-31
  29. Конторович А.Э., Варламов А.И., Ефимов А.С. и др. Стратиграфическая схема кембрийских отложений юга Предъенисейской части Западной Сибири // Геология и геофизика. 2021. Т. 62. № 3. С. 443-465. DOI: 10.15372/GiG2020206
  30. Стабинскас А.П., Султанов Ш.Х., Мухаметшин В.Ш. и др. Эволюция жидкости гидроразрыва пласта: от гуаровых систем к синтетическим геллирующим полимерам // SOCAR Proceedings. 2021. Спец. вып. 2. С. 172-181. DOI: 10.5510/OGP2021SI200599
  31. Сергеев В.В., Шарапов Р.Р., Кудымов А.Ю. и др. Экспериментальное исследование влияния коллоидных систем с наночастицами на фильтрационные характеристики трещин гидравлического разрыва пласта // Нанотехнологии в строительстве. 2020. Т. 12. № 2. С. 100-107. DOI: 10.15828/2075-8545-2020-12-2-100-107
  32. Стабинскас А.П. Оценка эффективности работы скважин после проведения гидравлического разрыва пласта // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2014. № 1 (95). С. 10-20.
  33. Chenguang Zhang, Xiting Long, Xiangwei Tang et al. Implementation of water treatment processes to optimize the water saving in chemically enhanced oil recovery and hydraulic fracturing methods // Energy Reports. 2021. Vol. 7. P. 1720-1727. DOI: 10.1016/j.egyr.2021.03.027
  34. Захаров Л.А., Мартюшев Д.А., Пономарева И.Н. Прогнозирование динамического пластового давления методами искусственного интеллекта // Записки Горного института. 2022. Т. 253. С. 23-32. DOI: 10.31897/PMI.2022.11
  35. Кривощеков С.Н., Кочнев А.А., Равелев К.А. Разработка алгоритма определения технологических параметров нагнетания кислотного состава при обработке призабойной зоны пласта с учетом экономической эффективности // Записки Горного института. 2021. Т. 250. С. 587-595. DOI: 10.31897/PMI.2021.4.12
  36. Хузин Р.Р., Андреев В.Е., Мухаметшин В.В. и др. Влияние гидравлического сжатия пласта на фильтрационно-емкостные свойства пластов-коллекторов // Записки Горного института. 2021. Т. 251. С. 688-697. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.8
  37. Siddhamshetty P., Mao S., Wu K., Kwon J.S.-I. Multi-Size Proppant Pumping Schedule of Hydraulic Fracturing: Application to a MP-PIC Model of Unconventional Reservoir for Enhanced Gas Production // Processes. 2020. Vol. 8. Iss. 5. № 570. DOI: 10.3390/pr8050570
  38. Veil J.A., Clark C. Produced Water Volume Estimates and Management Practices // SPE Production & Operations. 2011. Vol. 26. Iss. 3. P. 234-239. DOI: 10.2118/125999-PA
  39. Sun Huning, Xie Xuan, Gao Guanghui et al. Patent № CN 10275778 B. Fracturing fluid capable of resisting high salinity water quality. Publ. 14.08.2012.
  40. Рогачев М.К., Мухаметшин В.В., Кулешова Л.С. Повышение эффективности использования ресурсной базы жидких углеводородов в юрских отложениях Западной Сибири // Записки Горного института. 2019. Т. 240. С. 711-715. DOI: 10.31897/PMI.2019.6.711
  41. Шляпкин А.С., Татосов А.В. Формирование трещины гидроразрыва пласта высоковязким гелем // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2020. № 9 (345). С. 109-112. DOI: 10.30713/2413-5011-2020-9(345)-109-112
  42. Kakadjian S., Thompson J., Torres R. Fracturing Fluids from Produced Water / SPE Production and Operations Symposium, 1-5 March 2015, Oklahoma City, OK, USA. OnePetro, 2015. № SPE-173602-MS.
  43. Wang Shi Ben, Guo Jian Chun, Lai Ji et al. Patent № CN 103497753 B. One is applicable to the of the fracturing fluid linking agent of concentrated water. Publ. 30.09.2013.
  44. Siddhamshetty P., Seeyub Yang, Kwon J.S.-I. Modeling of hydraulic fracturing and designing of online pumping schedules to achieve uniform proppant concentration in conventional oil reservoirs // Computers & Chemical Engineering. 2018. Vol. 114. P. 306-317. DOI: 10.1016/j.compchemeng.2017.10.032

Similar articles

Enhancing the interpretability of electricity consumption forecasting models for mining enterprises using SHapley Additive exPlanations
2024 Pavel V. Matrenin, Alina I. Stepanova
Study of the pore structure in granite and gabbrodolerite crushed stone grains of various sizes
2024 Elena E. Kameneva, Viktoriya S. Nikiforova
Evaluation of the effectiveness of neutralization and purification of acidic waters from metals with ash when using alternative fuels from municipal waste
2024 Polina A. Kharko, Aleksandr S. Danilov
Development and validation of an approach to the environmental and economic assessment of decarbonization projects in the oil and gas sector
2024 Nadezhda A. Sheveleva
Modelling of compositional gradient for reservoir fluid in a gas condensate deposit with account for scattered liquid hydrocarbons
2024 Ekaterina V. Kusochkova, Ilya M. Indrupskii, Dmitrii V. Surnachev, Yuliya V. Alekseeva, Aleksandr N. Drozdov
Trace element composition of silicate minerals from Kunashak Meteorite (L6)
2024 Kristina G. Sukhanova, Olga L. Galankina