Физико-химические процессы, влияющие на технологию гидравлического разрыва пласта и лабораторные данные

Ачимовские отложения низкопроницаемых коллекторов Уренгойского газоконденсатного месторождения залегают на глубине более 4000 м и имеют более сложное геологическое строение в сравнении с другими отложениями природного газа. Ачимовские пласты Уренгойского газоконденсатного месторождения представляют собой резервуары с очень сложным распределением в них линзовидных тел — низкопроницаемых коллекторов. Ачимовские отложения низкопроницаемых коллекторов Уренгойского газоконденсатного месторождения залегают при очень высоком пластовом давлении (более 600 атмосфер), значительно осложнены тектоническими и литологическими экранами, характеризуются многофазным состоянием отложений природного газа. Разработка труднодоступных ачимовских отложений низкопроницаемых коллекторов Уренгойского газоконденсатного месторождения позволит извлекать дополнительные объемы природного газа. [1.2]

Запасы ачимовских отложений природного газа только на территории лицензионного участка «Газпром Добыча Уренгой” составляют более 1 трлн. м³ газа и более 400 млн. т газового конденсата (по категории С1).

Гидравлический разрыв пласта (основная технологическая составляющая метода Фрекинга) — один из способов интенсификации работы газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин природного газа. Технология гидравлического разрыва пласта заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте низкопроницаемых коллекторов газоконденсатных месторождений под действием подаваемой в него под давлением жидкости для обеспечения притока добываемого природного газа к забою скважины. После проведения гидравлического разрыва пласта дебит скважины низкопроницаемых коллекторов газоконденсатных месторождений природного газа резко возрастает или существенно снижается депрессия. Технология гидравлического разрыва пласта позволяет «оживить» простаивающие скважины низкопроницаемых коллекторов газоконденсатных месторождений, на которых добыча природного газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна [5.7].

Сущность протекания химического процесса гидравлического разрыва пласта заключается в следующем. Гидротационная установка перекачивает воду, чтобы в специальном бассейне смешать чистую воду с индийским гуаром и превратить ее в жидкий гель. Далее необходимо добавить в этот раствор стабилизатор глин, так как, если вода без стабилизатора попадёт на глину в пласте, то глина разбухнет и забьёт весь суглинок. Далее необходимо понизить трение. Полученный жидкий гель закачивают в скважину и гель разрывает каменный пласт. Давление, которое создают насосы и средний расход жидкого гелия — это 5,3 м³/мин, будут удерживать пласт разорванным, пока полученная трещина не пропитается проппантом, а проппант блендер будет постепенно добавлять в жидкий гель, сначала 100 кг/м³ проппанта и до 1300 кг/м³ в конце, тогда это будет чистый проппант. После гидравлического разрыва пласта давление резко поднимается до 500–550 атмосфер, потом резко падает, потом стабилизируется, то есть в этот короткий промежуток времени происходит разрыв пласта жидким гелем [3.8].

Условия физического протекания процесса гидравлического разрыва пласта следующие: трещина распространяется перпендикулярно плоскости наименьшего напряжения в пласте; для областей, тектонически ослабленных, гидравлический разрыв пласта происходит при давлении, меньшем, чем горное, ориентация трещины будет вертикальная; показателем горизонтальной трещины является давление разрыва, равное или превышающее давление горное. Горизонтальные трещины получаются в областях активного тектонического сжатия, где наименьшее напряжение вертикально и равно горному давлению.

При определении показателей эффективности технологии гидравлического разрыва пласта для улучшения разработки низкопроницаемых коллекторов скважин природного газа большое значение имеют результаты лабораторных исследований пластовой углеводородной системы на газоконденсатную характеристику. Задачами лабораторных исследований являются:

1. Изучение в результате проведения лабораторных исследований компонентного состава добываемого и пластового природного газа, изменения компонентного состава до проведения гидравлического разрыва пласта и после него.

2. Определение в результате проведения лабораторных исследований физико-химических свойств природного газа и газового конденсата до проведения гидравлического разрыва пласта и после него.

3. Оценка фазового состояния до проведения гидравлического разрыва пласта и после него пластовой газоконденсатной системы.

4. Обоснование коэффициента извлечения конденсата природного газа из низкопроницаемых коллекторов после проведения гидравлического разрыва пласта.

Проведение газоконденсатных лабораторных исследований на ачимовских отложениях низкопроницаемых коллекторов Уренгойского газоконденсатного месторождения до проведения гидравлического разрыва пласта и после его проведения в настоящее время проводятся методом промышленных отборов через устьевой сепаратор (рис. 1).

Рис. 1. Схема газоконденсатных лабораторных исследований скважины до проведения ГРП и после его проведения без выпуска природного газа в атмосферу

Литература:

1. А. В. Стрекалов, А. В. Саранча. Применение нелинейных законов фильтрации природных поровых коллекторов в гидродинамических моделях. Фундаментальные исследования. № 11/2015 Часть 6. 1114–1119 c.
2. Грачев C. И., Cтрекалов А. В., Cаранча А. В. Особенности моделирования трещинопоровых коллекторов в свете фундаментальных проблем гидромеханики сложных систем.Фундаментальные исследования.№ 4 (часть 1) 2016, стр. 23–27.
3. Симонова Е. Н. Стрекалов А. В. Интеграционный подход к проектированию разработки месторождений. Западно-Сибирский нефтегазовый конгресс. Инновационные технологии в нефтегазовой отрасли Сборник научных трудов X Международного научно-технического конгресса Студенческого отделения общества инженеров-нефтяников — Society of Petroleum Engineers (SPE). 2016. С. 19–20.
4. Глумов Д. Н., Стрекалов А. В. Критерии оценки и развития режима течения многофазной системы для численных гидродинамических моделей. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2016. No 6. с 117–197.
5. Боженюк Н. Н., Стрекалов А. В. Параметры неопределенности гидродинамических моделей — допустимость варьирования и степень влияния на конечный результат. Бурение и нефть. 7/2016. c.18–22.
6. D. N. Glumov,S. V. Sokolov, A. V. Strekalov. Assessment of Drained Gas Reserves in the Process of Gas and Gas Condensate Field Operation in Water Drive. SPE-187863-MS. Society of Petroleum Engineers. 2017. SPE Russian Petroleum Technology Conference, 16–18 October, Moscow, Russia.
7. 7. S. F. Mulyavin, A. I. Filippov, I. G. Steshenko, O. A. Bazhenova, Z. M. Kolev, S. E. Cheban and R. V. Urvantsev.The mechanism of reserve recovery during waterflooding «International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET).Volume 9, Issue 3, March 2018, pp. 1007–1013.
8. Н. Н. Боженюк, Стрекалов А. В., Белкина В. А. Геологическая модель викуловских отложений с учетом анализа связности коллектора и данных по горизонтальным скважинам. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 4. с. 30–44.
9. Облеков Г. И., Копусов С. С., Галиос Д. А., Стрекалов А. В., Попов И. П. Совершенствование системы мониторинга разработки месторождения природного газа и газового конденсата. Нефтепромысловое дело. 2018. № 1. С. 17–22.