В статье описывается один из наиболее эффективных способов повышения продуктивности и увеличения темпов отбора флюида трудноизвлекаемых запасов при бурении нефтегазовых скважин.
Ключевые слова: гидравлический разрыв пласта, проппант, коллектор, трудноизвлекаемые запасы.
Введение
С каждым годом запасы полезных ископаемых в нашей стране истончаются, нефти и газа становится все меньше, добывать углеводороды становится все сложнее. Огромное количество месторождений Западной Сибири имеют низкопроницаемые, неоднородные, расчлененные коллекторы, поэтому все больше внимания уделяется технологиям, позволяющим разрабатывать залежи со сложными геолого-физическими условиями.
Одним из наиболее эффективных методов повышения продуктивности скважин, вскрывающих трудноизвлекаемые запасы углеводородов, и увеличения темпов отбора флюидов из них, является метод гидравлического разрыва пласта (далее ГРП).
Основные понятия о методе гидравлического разрыва пласта.
Гидравлический разрыв пласта (ГРП) -это метод механического воздействия на продуктивный пласт избыточного давления, создаваемого закачкой в скважину жидкости, под воздействием которого он разрывается по плоскостям минимальной прочности. Затем, для удержания получившейся трещины в раскрытом состоянии после сброса давления жидкости, в закачиваемую жидкость добавляется расклинивающий материал-проппант, (песок, керамические шарики или агломерированный боксит).
Трещина в породе может быть сориентирована в горизонтальном либо вертикальном направлении. Тип разрыва, который может произойти в конкретных условиях, зависит от напряжения в пласте.
Разрыв происходит в направлении, перпендикулярном наименьшему напряжению. В большинстве скважин происходят вертикальные разрывы. Трещина разрыва образует два крыла, ориентированные под углом 180° друг к другу.
Горизонтальный разрыв происходит в скважине, если горизонтальное напряжение больше, чем вертикальные напряжения.
Технология применения ГРП основана на изучении механизма распространения трещин под воздействием давления, это позволяет определить направление трещины, спрогнозировать ее параметры и оптимизировать расходы.
Метод ГРП может иметь множество технологических решений, исходя из особенностей объекта обработки и поставленной цели. Технологии ГРП различаются по объемам закачки технологических жидкостей, проппантов и размерам создаваемых трещин.
Перед проведением ГРП составляют проект, в котором исходя из геологии пласта в районе скважины и заданных целей определяется технология воздействия на пласт.
Жидкости разрыва.
Важнейшей частью проектирования гидроразрыва пласта является подбор жидкости разрыва.
Жидкости разрыва могут быть:
— на водной основе;
— на нефтяной основе;
— на спиртовой основе;
— эмульсионные жидкости разрыва;
Также в мировой практике известны жидкости на основе пен и энергетические жидкости разрыва, где используется азот и углекислый газ, растворяемые в воде.
Расчет эффективности проведения гидроразрыва пласта подтверждается предварительным расчетом по ряду формул. При достоверности исходных данных можно с высокой точностью просчитать эффективность ГРП для увлечения нефтеотдачи того или иного пласта.
Технология и техника проведения ГРП.
Операции ГРП включает следующие этапы:
— промывку скважины;
— спуск высокопрочных насосно-компрессорных труб с пакером и якорем;
— обвязку и опрессовку на определение приемистости скважины закачкой жидкости;
— закачку по насосно-компрессорным трубам в пласт жидкости-разрыва, жидкости-песконосителя и продавочной жидкости;
— демонтаж оборудования;
— пуск скважины в работу. (рисунок 1).
Рис. 1. Гидроразрыв пласта
ГРП пласта осуществляется при использовании целого комплекса оборудования:
— специальные насосные агрегаты высокого давления;
— смеситель (блендер);
— станция контроля и управления процессом;
— песковоз;
— пожарный автомобиль;
— блок манифольдов;
— автомобиль для перевозки химических реагентов;
— вакуумная установка.
Технологическая схема при ГРП показана на рисунке 2.
Рис. 2. Технологическая схема гидравлического разрыва пласта: 1 — трещина разрыва; 2 — продуктивный пласт; 3 — пакер; 4 — якорь; 5 — обсадная колонна; 6 — насосно-компрессорные грубы; 7 — арматура устья; 8 — манометр; 9 — блок манифольдов; 10 — станция контроля и управления процессом; 11 — насосные агрегаты; 12 — пескосмесители; 13 — емкости с технологическими жидкостями; 14 — насосные агрегаты
До проведения гидроразрыва пласта скважину испытывают на приток, определяют ее поглотительную способность и давление при поглощении жидкости. С этой целью одним агрегатом закачивают нефть до получения на устье некоторого избыточного давления, при котором скважина начинает принимать жидкость. В течение 10–20 мин замеряют расход при постоянном давлении нагнетания в скважину. После подключения второго и последующих агрегатов и увеличения количества закачиваемой жидкости поднимают давление каждый раз на 2–3 МПа и вновь определяют расход. В конце исследования создают максимально высокое давление, при котором снова замеряют расход. По полученным данным строят график зависимости приемистости скважины от давления нагнетания. На основании данных поглотительной способности скважины, определяют объем жидкости и давление, необходимые для проведения ГРП, оценивают качество проведенного разрыва, и изменениях проницаемости пластов призабойной зоны после разрыва.
За давление разрыва пласта условно принимают давление, при котором коэффициент приемистости скважины увеличивается в 3–4 раза по сравнению с начальным.
После промывки, очистки и проверки специальным шаблоном в скважину спускают насосно-компрессорные трубы диаметром 75 или 100 мм с пакером и якорем. Устье скважины оборудуют специальным оборудованием- головкой, к которой подключают агрегаты для нагнетания в скважину жидкости разрыва.
После разрыва пласта приступают ко второму этапу — нагнетению в трещину жидкости-песконосителя с песком при большом расходе и высоком давлении. Жидкость-песконоситель с песком задавливают в трещину продавочной жидкостью при максимальном давлении и с максимальной скоростью закачки. Достигается это путем подключения наибольшего числа агрегатов. В качестве продавочной жидкости для нефтяных скважин используют нефть и для нагнетательных — воду. Количество этой жидкости должно быть равно емкости колонны труб. Закачка продавочной жидкости является последним, третьим этапом непрерывного процесса гидроразрыва пласта.
После продавки устье закрывают и скважину оставляют в покое до тех пор, пока давление на устье не упадет до ноля. Затем скважину промывают, очищают от песка и приступают к освоению.
Вывод
ГРП пласта в настоящее время является основной технологией интенсификации разработки низкопроницаемых коллекторов, обеспечивающей многократный прирост дебита жидкости в эксплуатационных скважинах.
Литература:
- Шагалеев Р. К., «Совершенствование технологии гидроразрыва пластов с целью обеспечения стабилизации продуктивности объектов воздействия во времени» / — Нефтепромысловое дело. 2014. № 12. С. 29–34.
- Каневская Р. Д., «Применение гидравлического разрыва пласта для интенсификации добычи и повышения нефтеотдачи» / — Нефтяное хозяйство. 2002. № 5. С. 96–100.
- Пасынков А. Г., «Развитие технологий гидроразрыва пласта в ООО «РН-Юганскнефтегаз»» / — Нефтяное хозяйство. 2007. № 3. С. 41–43.
- Дроздов А. Н., «Техника и технология добыча нефти» / — Учебное пособие для вузов. — М.: РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2008. — 616с.
- Абдуллин Ф. С., «Повышение производительности скважин» / — М.: Недра, 1975.
- Желтов Ю. П., «Разработка нефтяных месторождений» / — М.: Недра, 1984г. — 249 с.
- Муравьев В. М., «Справочник по добыче нефти и газа» / — М., Издательство Недра, 1988г. -384с.
