Гидравлический разрыв пласта

Детальное описание технологии ГРП применяемой ЗАО «СП «МеКаМинефть»

Главной целью производства ГРП является повышение производительности скважин. Чтобы спрогнозировать рост продуктивности скважины после ГРП, необходимо четко представлять себе, а за счет чего - же он происходит? Производительность скважины может вырасти за счет увеличения радиуса дренирования скважины или восстановления естественной проводимости пласта в приствольной зоне, утерянной в результате загрязнения (кольматации) коллектора в процессе первичного и вторичного вскрытия пласта и его последующей эксплуатации.

Для того, чтобы определиться, за счет чего будет получен прирост продуктивности по данной конкретной скважине, необходимо перед проектированием ГРП иметь полную и достоверную информацию по ней. Эта информация включает в себя конструкцию скважины и интервалы перфорации, литологию коллектора и его абсолютные отметки, коллекторские свойства, историю эксплуатации скважины (дебиты, динамические уровни, пластовые давления во времени), текущий коэффициент продуктивности, степень кольматации коллектора (скин-фактор).

Получив такие данные, легко определить за счет чего будет достигнут прирост дебита скважины. Дело в том, что рост коэффициента продуктивности за счет увеличения радиуса дренирования скважины путем создания трещин большой протяженности может быть достигнут только в низкопроницаемых коллекторах, где миграция углеводородов по пласту затруднена и основным фактором повышения притока флюида в скважину становится переход системы притока от радиальной к псевдо - радиальной. То есть, пластовый флюид радиально притекает в трещину по всей длине, а затем двигаясь по ней линейно, попадает в скважину.

Большинство пластов на месторождениях Западной Сибири имеют достаточно высокие коллекторские свойства, для обеспечения беспрепятственной миграции углеводородов в пласте. Основной проблемой здесь становится высокая степень кольматации пласта в приствольной зоне. Загрязнение коллектора происходит в процессе первичного вскрытия (разбуривание), крепления скважины, при вторичном вскрытии (перфорация), а также в процессе эксплуатации скважин. ГРП в данном случае призвано создать высокопроводимый канал, соединяющий скважину с незагрязненной матрицей. Эти выкладки подтверждаются отсутствием выраженной зависимости величины притока пластового флюида от длины трещины и массы закачанного проппанта (диаграммы). Судя по накопленному опыту, достаточно высокие результаты ГРП связаны с созданием трещин полудлиной 50-70 метров, с проводимостью около 1000 мД*м.

В случае же производства ГРП на пластах с повышенными коллекторскими свойствами или большой эффективной толщиной наиболее высокий эффект обеспечивается путем создания широких трещин с проводимостью более 2000 мД*м и полудлиной 30-35 метров.

Особое внимание хотелось бы уделить производству ГРП в горизонтальных скважинах и скважинах с величиной зенитного угла в интервале продуктивного горизонта более 45о. В условиях горизонтального ствола, при образовании вертикальной трещины мы получаем ситуацию, когда плоскость трещины не совпадает с осью скважины, а в критических случаях может быть и перпендикулярна ей. Это сильно осложняет процесс ГРП и делает невозможным прогнозирование геометрии трещин. Однако, при правильном подходе, в горизонтальных скважинах возможно производство не одного, но нескольких ГРП с образованием множества трещин. Для осуществления такой операции, необходимо учитывать возможность производства ГРП еще на этапе проектирования скважины. Технология работ состоит в том, что вторичное вскрытие пласта (перфорация) производится поэтапно, небольшими интервалами, в каждом из которых отдельно производится ГРП. После прострела очередного интервала (1-2 м) производится ГРП, и затем этот интервал изолируется путем отсыпки песком. Перфорируется следующий интервал, операция повторяется и так далее по всей длине горизонтального участка в нефтенасыщенном коллекторе. Такая обработка скважины может дать высокоэффективный результат.

Мы можем с большой долей вероятности утверждать то, что проекты ГРП, рассчитываемые нами при помощи программного обеспечения компании «Meyer» и на основании накопленного с 1992 года опыта, достаточно достоверно отражают происходящие в ходе ГРП процессы.

Сам по себе процесс ГРП довольно прост. В пласте создается трещина путем создания давления на забое скважины, превышающего горизонтальные напряжения в толще пород. Давление на забое поднимается гидравлическим путем, посредством закачки в скважину высоковязкой жидкости (геля). После создания трещины, в скважину закачивается некоторое количество геля, необходимое для развития размеров трещины согласно расчету. Этот объем жидкости называется «буфером» или «подушкой». Следующим этапом является закачка смеси геля и проппанта, являющегося раскрепляющим агентом, не позволяющим трещине сомкнуться после снятия давления. Закачанная в скважину смесь продавливается в пласт расчетным объемом жидкости – «продавка».

ЗАО «СП «МеКаМинефть» производит ГРП с использованием рабочих жидкостей на основе воды, дизельного топлива и товарной дегазированной нефти. Применяются бокситные и облегченные проппанты фракций 20/40, 16/30 и 12/20 производимые в РФ. Кроме того, в 2003-м году, планируется начать применение проппантов с полимерным покрытием импортных производителей. Такое покрытие должно обеспечить спекание крупинок проппанта между собой в трещине и предотвратить его вынос в скважину. При ГРП нами закачивается до 60-ти тонн проппанта с максимальными концентрациями 1200 кг/м3 (для фракций 20/40 и 16/30) и 1000 кг/м3 (для фракции 12/20).

Наиболее точным способом определения качества моделирования ГРП на сегодняшний день, является сопоставление расчетных параметров ГРП с фактически полученными. Суть метода состоит в том, что оцифрованные данные изменения поверхностного (а при возможности и забойного) давлений в процессе ГРП конвертируются в необходимый формат и производится пересчет ГРП в так называемом «режиме реального времени». Результатом такого расчета являются диаграммы фактически полученного давления и проектная кривая изменения давления в процессе ГРП. Степень совпадения этих кривых показывает адекватность вводимых при проектировании исходных данных и точность расчета. Кроме того, по степени различия кривых можно судить о некоторых аспектах, не учитываемых программой при проектировании.

К сожалению, ГРП не в состоянии изменить энергетику пласта, он призван, лишь обеспечить беспрепятственный доступ флюида в ствол скважины.

Именно поэтому, ГРП не может считаться панацеей от всех проблем связанных с работой скважин. Нормальный эффект от ГРП может быть обеспечен лишь при комплексном подходе всех заинтересованных служб к эксплуатации скважин после производства ГРП. Это подразумевает под собой производство заключительных работ после ГРП с применением жидкостей глушения, которые не могут навредить пласту, снизить его фазовую проницаемость по нефти. Этот вопрос становится особо актуальным после ГРП, так как приемистость скважин кратно возрастает, и при неадекватном обращении со скважиной, ее легко можно «переглушить» и свести на нет все усилия, связанные с производством ГРП. Следующим моментом является качественное освоение скважин после ГРП. Производить его необходимо методом, не допускающим высоких и мгновенных депрессий (свабирование), что предотвратит вынос закрепляющего агента (проппант) из трещины. Вывод скважин на режим (особенно при использовании высокодебитных установок) также должен производиться с большой осторожностью. Нельзя допускать резких снижений динамического уровня в скважинах после ГРП, иначе мы рискуем привести к выносу проппанта из трещины и потерять ее. И наконец, работы по смене (оптимизации/деоптимизации) установок в процессе эксплуатации скважин после ГРП. Зачастую, досрочное прекращение эффекта от производства ГРП связано с глушением скважин неочищенными и необработанными химреагентами солевыми растворами при ПРС.