Актуальность применения гидроразрыва пласта при разработке низкопроницаемых коллекторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Актуальность применения гидроразрыва пласта при разработке низкопроницаемых коллекторов

Суфиянова О.А.

магистрант 2 курса,

напр. «Проектирование и управление разработкой и эксплуатацией газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений»

Sufiianova O.A.

Ufa State Petroleum Technological University (Ufa, Russia)

THE RELEVANCE OF HYDRAULIC FRACTURING IN THE DEVELOPMENT OF LOW-PERMEABILITY RESERVOIRS

Abstract

the share of gas extracted from low-permeable reservoirs increases over time in the fields under development. Therefore, increasing the productivity of wells opening such reservoirs is one of the most important and still unsolved tasks. The article presents the features and experience of hydraulic fracturing in the development of low-permeability reservoirs.

Keywords: hydraulic fracturing (fracking), low-permeability reservoir, crack, conductivity.

Аннотация

на разрабатываемых месторождениях со временем увеличивается доля газа, добываемого из низкопроницаемых коллекторов. Поэтому повышение продуктивности скважин, вскрывающих такие коллектора, является одной из главнейших и до конца нерешенных задач. В статье представлены особенности и опыт применения гидроразрыва пласта при разработке низкопроницаемых коллекторов.

Ключевые слова: гидроразрыв пласта (ГРП), низкопроницаемый коллектор, трещина, проводимость.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) является мощным методом стимуляциискважин и широко применяется во многих нефтегазодобывающих компаниях на месторождениях, находящихся на разных стадиях разработки.Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины.

После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает. Метод позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна. Кроме того, в настоящее время метод применяется для разработки новых нефтяных пластов, извлечение нефти из которых традиционными способами нерентабельно ввиду низких получаемых дебитов. Также применяется для добычи сланцевого газа и газа уплотненных песчаников.

Технология осуществления ГРП при добыче углеводородов включает в себя закачку в скважину с помощью мощных насосных станций жидкости разрыва (гель, в некоторых случаях вода, либо кислота) при давлениях выше давления разрыва продуктивного пласта. Для поддержания трещины в открытом состоянии, как правило, в терригенных коллекторах используется расклинивающий агент -- проппант, в карбонатных -- кислота, которая разъедает стенки созданной трещины. Однако и в карбонатных коллекторах может быть использован проппант.

При добыче нетрадиционного газа ГРП позволяет соединить поры плотных пород и обеспечить возможность высвобождения природного газа. Во время проведения гидроразрыва в скважину закачивается специальная смесь. Обычно она на 99% состоит из воды и песка (либо проппанта), и лишь на 1% - из химических реагентов. Состав химических веществ открыт. Среди них, например, ингибитор коррозии, понизители трения, стабилизаторы глин, химическое соединение, сшивающее линейные полимеры, ингибитор образования отложений, деэмульгатор, разжижитель, биоцид (химреагент для разрушения водных бактерий), загуститель.

ГРП является высокоэффективной технологией интенсификации притока, повышения отдачи углеводородов. Эффективность достигается за счет устранения скин - фактора и увеличения площади дренирования скважины посредством создания крыльев трещины при условии обеспечения плановой проводимости трещины. Концептуально, в пластах с низкими фильтрационно - емкостными свойствами (ФЕС) проектируются длинные трещины с несколько меньшей проводимостью, чем в пластах с высокими ФЕС, когда для оптимального отбора запасов углеводородов требуются более короткие, но широкие трещины.

Закиров С.Н. отмечает, что «увеличение дебита скважин после проведения ГРП определяется соотношением проводимостей пласта и трещины, и размерамипоследней, причем коэффициент продуктивности скважины не возрастает неограниченно с ростом длины трещины» [1].

По мнению В.Н. Ревенко, «в неоднородных и низкопроницаемых коллекторах результаты проведения ГРП неоднозначны: имеются примеры как положительного эффекта после проведения ГРП в скважинах, так и множество отрицательных» [2].

Неудачи при проведении гидроразрыва в низкопроницаемых газовых пластах часто обусловлены медленным выносом жидкости разрыва и блокированием ею трещины. В результате начальный дебит газа после ГРП может оказаться на 80 % ниже установившегося по прошествии времени, так как увеличение дебита скважины происходит крайне медленно по мере очистки трещины - в течение недель и месяцев. В таких пластах особенно актуально использование смеси углеводородной жидкости разрыва и сжиженной углекислоты либо сжиженного СО; с добавкой азота. Двуокись углерода вводится в пласт в сжиженном состоянии, а выносится в виде газа. Это позволяет ускорить вынос жидкости разрыва из пласта и предотвратить такие негативные эффекты, наиболее выраженные в низкопроницаемых газовых коллекторах, как блокирование трещины жидкостью разрыва, ухудшение фазовой проницаемости для газа вблизи трещины, изменение капиллярного давления и смачиваемости породы и т.п. Низкая вязкость таких жидкостей разрыва компенсируется при проведении операций ГРП более высоким темпом нагнетания.

К настоящему времени накоплен большой опыт мероприятий проведения ГРП в карбонатных коллекторах, которые проводятся в США, Канаде, Мексике, Европе, Саудовской Аравии и др. [4].Результаты применения ГРП на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами газа представлены в таблице 1.

Таблица 1. Месторождения с трудноизвлекаемыми запасами газа

В работе [3] описан опыт выполнения ГРП в низкопроницаемых газонасыщенных известняках месторождений Fallon и Personville (Техас, США). гидроразрыв пласт коллектор низкопроницаемый

Пористость пласта варьируется в диапазоне от 2 до 14 %,проницаемость составляет от 0,003 до 0,7 мД. На данном месторождении ГРП проводился как в стандартном (щадящем), так и вмассированном вариантах. При стандартном ГРП закачано около 80 т пескафракции 20/40 меш. При массированном ГРП закачано порядка 200 т пескафракции 20/40 меш и 21 т песка фракции 100 меш, для уменьшениянеконтролируемых утечек жидкости разрыва. На одной из скважин проведенсупермассированный ГРП, в пласте размещено почти 1300 т песка. При всемпри этом технология характеризуется наибольшей накопленнойдополнительной добычей газа, что связано с закачкой большей массы песка и, соответственно, созданием и закреплением трещины большей протяженности.

Достаточно часто, освоение горизонтальных скважин производят спроведением многостадийных КГРП и ГРП (МКГРП и МГРП). В качестве примера рассмотрен опыт 5 -стадийного ГРП на низкопроницаемых газоносных трещиноватых пластах Ковыктинского месторождения Восточной Сибири. Результатом операции ГРП стало увеличение проводимости пласта более чем в 2 раза, а дебита скважины почти в 4 раза.

Крупнейший проект осуществлен на газовом месторождении Золинген в Северном море (Германия), характеризующемся сверхнизкой проницаемостью (10-6...10-4мкм2), средней пористостью 10...12 % и средней толщиной пласта около 100 м. В горизонтальном стволе с длиной 600 м создано четыре поперечные трещины, полудлина каждой из которых составляет около 100 м. Пиковый дебит скважины составил около 700 тыс. м3/сут.

Наиболее крупные работы по проведению массированных ГРП были предприняты в Германии в газоносных пластах, расположенных на глубине 3000...6000 м при температуре 120...180 °С. В основном здесь использовались средне- и высокопрочные искусственные проппанты. В период 1976-1985 гг. в Германии было проведено несколько десятков массированных ГРП. Расход проппанта при этом составлял в большинстве случаев порядка 100 т/скв., в трети случаев - 200 т/скв., а при проведении наиболее крупных операций доходил до 400...650 т/скв. Длина трещин варьировалась от 100 до 550 м, высота от 10 до 115 м. В большинстве случаев операции оказались успешными и привели к увеличению дебита в 3...10 раз. Неудачи при проведении отдельных ГРП были связаны в основном с высоким содержанием воды в пласте.

Проведенный анализ показал, что низкопроницаемые газовые месторождения разрабатываются следующими способами:

вертикальными и наклонно-направленными (большие углы прохождения по пласту) скважинами с гидроразрывом пласта;

горизонтальными скважинами с множественными гидроразрывами

пласта (первые упоминания после 2002 г.); горизонтальные стволы

ориентированы в направлении минимального горизонтального напряжения пород. Ввиду хорошей сцементированности коллектора заканчивание скважин осуществляется открытым либо обсаженным стволом (перфорированная колонна, компоновка StageFRAC и т.д.).

При этом наиболее эффективно показавшие себя технологии ГРП имеют следующие особенности:

маловязкие водные жидкости разрыва на основе полимерных линейных гелей в совокупности с СО2 или N2;

высокие темпы закачки (расходы) рабочих агентов -- 6-15 м3/мин;

невысокие конечные концентрации проппанта - до 500 кг/м3(ограничены вязкостью);

большие объемы закачиваемого проппанта (при многостадийных ГРП до 160 т на интервал);

легкие мелкофракционные проппанты (фракции 40/60, 20/40, 12/20, 8/20) удельным весом от 1,25 г/см3;

к освоению скважины после ГРП приступают в течение 15-60 мин (стравливание «эффект шампанского»).

Список литературы

Закиров С.Н. и др. Совершенствование технологий разработки месторождений нефти и газа. -- М.: Грааль, 2000. -- 643 с.

В.Н. Проблемы разработки месторождений Западной Сибири и пути из решения// Материалы совещания: Разработка нефтяных и нефтегазовых месторождений. Состояние, проблемы и пути их решения, г. Альметьевск, сен. 1995. -- М.: ВНИИОЭНГ, 1996. -- С. 220-240.

Kozik, H.G. A case history for massive hydraulic fracturing the Cotton Valley Lime matrix, Fallon and Personville Fields/ H.G. Kozik, S.A. Holditch // J. Petrol. Technol. - 1981. - № 2. - P. 229-244.

Каневская, Р.Д. Зарубежный и отечественный опыт применения гидроразрыва пласта/ Р.Д. Каневская. - М.: ВНИИОЭНГ, 1998. - 37 с.

Размещено на Allbest.ru/