Numerical simulation of proppant transport in liquid nitrogen fracturing

Highlights•Proppant-carrying capacity of nitrogen increases with the increasing migration distance during LN fracturing.•Proppant-carrying capacity of LN is lower than water, but the difference decreases with the increasing sand dune height.•Reducing proppant density is the most effective way to improve the proppant placement.AbstractLiquid nitrogen (LN) fracturing has the potential to reduce the breakdown pressure, avoid formation damage, and eliminate the water usage. However, the proppant-carrying capability of LN fracturing is still unknown since the properties of nitrogen vary significantly with the reservoir temperature and pressure. In this paper, we simulated the proppant transport during LN fracturing in a straight fracture. First, we built the proppant transport model based on a hybrid Eulerian Lagrangian Method. Then, we validated this model against published experimental data. Subsequently, we applied the model to elucidate the factors that affect the transport efficiency. Finally, suggestions for improving the proppant placement are given. The results show that the proppant-carrying capacity of nitrogen increases with the increasing migration distance during LN fracturing. Furthermore, the most effective way to improve the sand placement is reducing proppant density. The key findings can help to understand the proppant migration capacity during LN fracturing.

شبیه‌سازی عددی انتقال پروپانت در شکست نیتروژن مایع

نکات برجسته ظرفیت حمل بازدارنده نیتروژن با افزایش فاصله مهاجرت در طول شکست LN افزایش می‌یابد. ظرفیت حمل پایدار LN کم‌تر از آب است، اما تفاوت با افزایش ارتفاع تپه ماسه‌ای کاهش می‌یابد. * کاهش چگالی پروپانت موثرترین راه برای بهبود جابجایی پروپانت است. شکست نیتروژن مایع (LN)پتانسیل کاهش فشار شکست، جلوگیری از آسیب تشکیل و از بین بردن مصرف آب را دارد. با این حال، قابلیت حمل پروپانت شکست LN هنوز ناشناخته است زیرا خواص نیتروژن به طور قابل‌توجهی با دما و فشار مخزن تغییر می‌کند. در این مقاله، ما انتقال پروپانت را در طول شکست LN در یک شکست مستقیم شبیه‌سازی کردیم. ابتدا مدل انتقال پروپانت را براساس روش لاگرانژی اویلر - لاگرانژی هیبریدی ساختیم. سپس این مدل را در مقابل داده‌های تجربی منتشر شده معتبر ساختیم. پس از آن، ما از این مدل برای روشن کردن عواملی که بر کارایی حمل و نقل تاثیر می‌گذارند، استفاده کردیم. در نهایت، پیشنهاداتی برای بهبود جایگاه تولید کننده ارائه شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که ظرفیت حمل پروپانت نیتروژن با افزایش فاصله مهاجرت در طول شکست LN افزایش می‌یابد. علاوه بر این، موثرترین راه برای بهبود قرار دادن ماسه، کاهش تراکم توده است. یافته‌های کلیدی می‌توانند به درک ظرفیت مهاجرت پیش‌برنده در طول شکست LN کمک کنند.

ترجمه شده با