Fachausschuss Lagerstättentechnik
Stabilität von hochmolekularen Fracfluiden unter HTHP-Bedingungen in Gasbohrungen
Bei Frac-Operationen eingesetzte hochmolekulare Fracgele werden häufig nur unvollständig zurückgefördert. Dies führt zu einer verminderten Produktivität der stimulierten Bohrung. Als Grund wird ein unzureichender Abbau des Fracgeles bedingt durch eine Reduktion der Wirksamkeit der zugesetzten Breaker durch Wechselwirkungen mit zugesetzten Produktionschemikalien angenommen. Ziel des Projektes war die Untersuchung der Wirksamkeit von Breakern beim Abbau von auf hochmolekularem Guar basierenden Fracgelen im Hochtemperatur-Hochdruckbereich im sauren Milieu (pH=4,8) in Gegenwart ausgewählter Produktionschemikalien.
Die Arbeit umfasst die polymeranalytische Charakterisierung von Basiskomponenten zur Fracgelherstellung sowie die Synthese eines Referenzfracgeles mit dem Eigenschaftsprofil eines Feldproduktes. Die für die Untersuchung des Einflusses von Breakern und Produktionschemikalien auf die Eigenschaften des Referenzfracgeles und dessen Abbau entwickelte Methodik berücksichtig die Fracgelstärke, die absolute Molmassenverteilung der löslichen und den Anteil unlöslicher Rückstände. Im Temperaturbereich von 120°C bis 150°C ist der thermische Abbau von Fracgelen stark ausgeprägt. Ammoniumperoxodisulfat (APS) ist der wirksamste untersuchte Breaker, Natriumbromat hat im Vergleich eine wesentlich geringere Breakeraktivität. Natriumthiosulfat als Temperaturstabilisator verzögert den Abbau und reduziert die Wirkung von APS, hebt sie jedoch nicht vollständig auf. Mit zunehmender Abbaudauer und Temperatur fällt ab 90°C ein Teil des eingesetzten Polymers in Form eines unlöslichen Rückstandes aus. Bei 150°C steigt der Anteil nach 48h auf bis zu 30%. Hohe Elektrolytkonzentrationen begünstigen die Bildung der Rückstände. Es tritt ein Rückstandsminimum auf, dessen Zeitpunkt sich durch Zusatz von Natriumthiosulfat beeinflussen lässt.