Simulation of Fracture Conductivity Changes Due to Proppant Composition and Stress Cycles

Properties of proppant affect hydraulic fracturing design results. The one of the most important goals of stimulation is to obtain fracture with high and viable conductivity. Bulk density and the grains size are factors that the most influence fracture conductivity. Regarding proppant, the common point of view is, that only mesh size and type of proppant (bulk density, crush rate) have influence on hydraulic fracturing efficiency. Paper presents computer simulation results of conductivity reduction caused by stress changes. Calculations were done for the same proppant type and size but with different grain compositions. It shows influence of average diameter of proppant grains and bulk density variation on fracture conductivity. It was found that the most important factor is number of stress cycles. Higher stress cycle number results in significant fracture conductivity reduction.

Rezultaty projektowania zabiegu szczelinowania hydraulicznego są uzależnione od właściwości propantu. Jednym z najważniejszych celów stymulacji jest uzyskanie szczeliny o możliwie wysokiej przewodności. Czynnikami, które mają największy wpływ na przewodność są: rozmiar ziaren propantu i jego gęstość objętościowa. Czym większa gęstość objętościowa tym niższą przewodność szczeliny można uzyskać. Natomiast większe ziarna pozwalają na uzyskanie wyższej porowatości i lepszej przewodności. W artykule przedstawiono wyniki symulacji komputerowej pokazujące wpływ zmian naprężenia na obniżenie przewodności. Obliczenia przeprowadzono dla tego samego typu i rozmiaru propantu ale o zmiennym uziarnieniu. Wykazano wpływ gęstości objętościowej i średniej średnicy ziarna propantu na przewodność szczeliny. Stwierdzono, że najważniejszym czynnikiem jest liczba cykli zmian naprężenia. Wzrost liczby cykli powoduje znaczne obniżenie przewodności szczeliny.