Эта технология, применяемая для интенсификации работы и повышения отдачи нефтедобывающих скважин уже более полувека, вызывает, пожалуй, наиболее жаркие споры среди экологов, ученых, простых граждан, а нередко даже и самих работников добывающей отрасли. Между тем смесь, которая закачивается в скважину во время гидроразрыва, на 99% состоит из воды и песка, и лишь на 1% – из химических реагентов.

Что мешает нефтеотдаче

Основная причина низкой продуктивности скважин наряду с плохой естественной проницаемостью пласта и некачественной перфорацией - снижение проницаемости призабойной зоны пласта. Так называется область пласта вокруг ствола скважины, подверженная наиболее интенсивному воздействию различных процессов, сопровождающих строительство скважины и ее последующую эксплуатацию и нарушающих первоначальное равновесное механическое и физико-химическое состояние пласта. Само бурение вносит изменения в распределение внутренних напряжений в окружающей забой породе. Снижение продуктивности скважин при бурении происходит также в результате проникновения бурового раствора или его фильтрата в призабойную зону пласта

Причиной низкой продуктивности скважин может быть и некачественная перфорация вследствие применения маломощных перфораторов, особенно в глубоких скважинах, где энергия взрыва зарядов поглощается энергией больших гидростатических давлений.

Снижение проницаемости призабойной зоны пласта происходит и при эксплуатации скважин, сопровождающейся нарушением термобарического равновесия в пластовой системе и выделением из нефти свободного газа, парафина и асфальтосмолистых веществ, закупоривающих поровое пространство коллектора. Интенсивное загрязнение призабойной зоны пласта отмечается и в результате проникновения в нее рабочих жидкостей при проведении в скважинах различных ремонтных работ. Приемистость нагнетательных скважин ухудшается вследствие закупорки порового пространства пласта продуктами коррозии, илом, нефтепродуктами, содержащимися в закачиваемой воде. В результате протекания подобных процессов возрастают сопротивления фильтрации жидкости и газа, снижаются дебиты скважин и возникает необходимость в искусственном воздействии на призабойную зону пласта с целью повышения продуктивности скважин и улучшения их гидродинамической связи с пластом.

Технология фрекинга

Для повышения нефтеотдачи пласта, интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин используется метод гидровлического разрыва пласта или фрекинга. Технология заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте под действием подаваемой в него под давлением жидкости для обеспечения притока добываемого флюида к забою скважины. После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает – либо же существенно снижается депрессия. Технология ГРП позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) является одним из наиболее эффективных средств повышения производительности скважин, поскольку приводит не только к интенсификации выработки запасов, находящихся в зоне дренирования скважины, но и, при определенных условиях, позволяет существенно расширить эту зону, приобщив к выработке слабо дренируемые зоны и пропластки – и, следовательно, достичь более высокой конечной нефтеотдачи.

История метода ГРП

Первые попытки интенсификации добычи нефти из нефтяных скважин были предприняты еще в 1890-х годах. В США, где добыча нефти в это время развивалась стремительными темпами, был успешно испытан метод стимулирования добычи из плотных пород с помощью нитроглицерина. Идея заключалась в том, чтобы взрывом нитроглицерина раздробить плотные породы в призабойной зоне скважины и обеспечить увеличение притока нефти к забою. Метод успешно применялся некоторое время, несмотря на свою очевидную опасность.

Первый коммерчески успешный гидроразрыв пласта был осуществлен в 1949 году в США, после чего их количество стало резко возрастать. К середине 50-х годов количество проводимых ГРП достигло 3000 в год. В 1988 году общее количество проведенных ГРП перевалило за 1 миллион операций, и это только в США.

В отечественной практике метод ГРП начали применять с 1952 года. Пик применения метода был достигнут в 1959 году, после чего количество операций снизилось, а затем эта практика и вовсе прекратилась. С начала 1970-х и до конца 1980-х ГРП в отечественной нефтедобыче в промышленных масштабах не проводились. В связи с вводом в разработку крупных нефтяных месторождений Западной Сибири потребность в интенсификации добычи попросту отпала.

… И день сегодняшний

Возрождение практики применения ГРП в России началось только в конце 1980-х. В настоящее время лидирующие позиции по количеству проводимых ГРП занимают США и Канада. За ними следует Россия, в которой применение технологии ГРП производят в основном на нефтяных месторождениях Западной Сибири. Россия – практически единственная страна (не считая Аргентины) за пределами США и Канады, где ГРП является привычной практикой и воспринимается вполне адекватно. В других странах применение технологии гидроразрыва затруднено из-за местных предубеждений и недопонимания технологии. В некоторых из них действуют существенные ограничения по использованию технологии ГРП вплоть до прямого запрета на ее применение.

Ряд экспертов утверждают, что использование технологии гидроразрыва при добыче нефти – это нерациональный, варварский подход к экосистеме. В то же время, метод широко применяется практически всеми крупными нефтяными компаниями.

Применение технологии ГРП достаточно обширно – от низко- до высоко проницаемых коллекторов в газовых, газоконденсатных и нефтяных скважинах. Кроме того, с использованием ГРП можно решать специфические задачи, например, ликвидировать пескопроявления в скважинах, получать информацию о ФЕС объектов испытания в поисково-разведочных скважинах и т.д..

В последние годы развитие технологий ГРП в России направлено на увеличение объемов закачки проппанта, производство азотных ГРП, а также многостадийных ГРП в пласте.

Оборудование для гидроразрыва пласта

Оборудование, необходимое для гидроразрыва пласта, производит целый ряд предприятий, как зарубежных, так и отечественных. Одно из них - компания «ТРАСТ-ИНЖИНИРИНГ» , которая представляет широкий выбор оборудования для ГРП в стандартном исполнении, так и в виде модификации, выполняемой по желанию заказчика.

В качестве конкурентных преимуществ продукции ООО «ТРАСТ-ИНЖИНИРИНГ» необходимо отметить высокую долю локализации производства; применение самых современных технологий проектирования и производства; использование узлов и комплектующих от мировых лидеров отрасли. Важно отметить и присущую специалистам компании высокую культуру проектирования, производства, гарантийного, постгарантийного и сервисного обслуживания. Оборудование для ГРП производства ООО «ТРАСТ-ИНЖИНИРИНГ» легче приобрести благодаря наличию представительств в Москве (Российская Федерация), Ташкенте (Республика Узбекистан), Атырау (Республика Казахстан), а также в Панчево (Сербия).

Разумеется, метод ГРП, как и любая другая технология, применяемая в добывающей отрасли, не лишен определенных недостатков. Один из минусов фрекинга – в том, что положительный эффект операции может быть сведён на нет непредвиденными ситуациями, риск возникновения которых при столь обширном вмешательстве довольно велик (например, возможно непредвиденное нарушение герметичности близлежащего водного резервуара). Вместе с тем. гидравлический разрыв пласта является сегодня одним из наиболее эффективных методов интенсификации скважин, вскрывающих не только низкопроницаемые пласты, но и коллекторы средней и высокой проницаемости. Наибольший эффект от проведения ГРП может быть достигнут при внедрении комплексного подхода к проектированию гидроразрыва как элемента системы разработки с учетом разнообразных факторов, таких как проводимость пласта, система расстановки скважин, энергетический потенциал пласта, механика трещины, характеристики жидкости разрыва и проппанта, технологические и экономические ограничения.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) - технологический процесс увеличения проницаемости призабойной зоны продуктивного пласта за счет образования трещин или расширения и углубления в нем естественных трещин. Сущность этого процесса заключается в нагнетании в призабойную зону жидкости под высоким давлением, превышающем местное горное давление и прочностные свойства породы пласта.

ГРП применяется:

Для интенсификации добычи нефти из скважин с сильно загрязненной призабойной зоныой за счет создания трещин;

С целью обеспечения гидродинамической связи скважины с ситемой естественных трещин пласта и расширения оны дренирования;

Для ввода в разработку низкопроницаемых залежей и перевода забалансовых запасов нефти в промышленные;

При вводе в разработку сложнопостроенных и неоднородных пластов с целью увеличения темпов отбора нефти и повышения конечного нефтеизвлечения;

Для увеличения продуктивности нефтяных скважин;

Для увеличения приемистости нагнетательных скважин;

В скважинах с высоким пластовым давлением, но с низкой проницаемостью пласта.

Не рекомендуется проводить ГРП в скважинах, расположенных вблизи водонефтяных и газонефтяных зон, в которых возможно ускоренное конусообразование и прорыв воды и газа в добывающие скважины; в истощенных пластах с низкими остаточными запасами, а также в карбонатных коллекторах с хаотичной трещиноватостью.

ГРП производят в следующем порядке. В скважину спускаются НКТ, а выше кровли продуктивного пласта, в котором планируется провести ГРП, устанавливают пакер и якорь. Скважину промывают водой с целью очистки забоя от глины и механических примесей. При необходимости иногда перед ГРП проводят соляно-кислотную обработку или дополнительную перфорацию. В таких случаях снижается давление разрыва и повышается его эффективность. Затем в скважину по НКТ (диаметр НКТ не менее 89 - 114 мм, трубы меньшего диаметра при ГРП применять нецелесообразно, так как при прокачке жидкости в них возникают большие потери давления) нагнетается жидкость разрыва в объемах, необходимых для создания на забое давления, необходимого для разрыва пласта. Для предохранения обсадной колонны от воздействия высокого давления над разрываемым пластом устанавливается пакер. Он полностью разобщает зону продуктивного пласта от вышележащей части скважины. При этом давление, создаваемое насосами, действует только на пласт и на нижнюю часть пакера. Устанавливают гидравлический якорь для не допущения смещения пакера.

Жидкости для ГРП разделяются на три категории: жидкость разрыва, жидкость-песконоситель и продавочная жидкость.

Рабочие жидкости не должны уменьшат ни абсалютную, ни фазовую проницаемость породы продуктивного пласта. В этой связи при ГРП в нфтяных скважинах применяют жидкости на углеводородной основе, а в нагнетательных и в нефтяных скважинах, предназначенные для перевода в нагнетательные – на основе воды. Однако в скважинах с карбонатными коллекторами в качестве рабочих жидкостей могут быть использованы водные растворы соляной кислоты или другие жидкости на ее основе.

Жидкость разрыва пласта должна хорошо проникать в пласт и в естественно существующие в нем трещины. Жидкости разрыва в основном применяются:

1. углеводородные

2. водные растворы

3. эмульсии

Рабочие жидкости для ГРП не должны содержать мех.примесей, а при соприкосновении с породой и пластовой жидкостью не должна образовывать нерастворимых осадков.

Наибольшее предпочтение при ГРП должно отдаваться жидкостям, полностью растворимым в пластовых жидкостях. Во время проведения ГРП вязкость рабочих жидкостей должна быть стабильной.

Жидкость-песконоситель - это жидкость, используемая для подачи песка с поверхности в полученные трещины. Жидкость-песконоситель должна быть нефильтрующейся или с быстро снижающейся фильтруемостью, а также должна иметь высокую пескоудерживающую способность. В качестве жидкостей-песконосителей применяются те же жидкости, что и для разрыва пласта.

Наполнитель служит для образовавшихся трещин и недопущения их смыкания при снятии давления. Для закрепления трещин, образуемых во время ГРП, применяют кварцевый песок с размером зерен 0.4 - 1.2 мм. Такой песок испытывают в лабораторных условиях на прочность и вдавливаемость в поверхность горных пород, в которых образуется трещина, а также на остаточную проницаемость (проницаемость после сдавливания песка под прессом, имитирующим действие горного давления). Песок для заполнения трещин при ГРП должен удовлетворять следующим требованиям: а) иметь высокую механическую прочность, чтобы образовывать надежные песчаные подушки в трещинах, и не разрушаться под действием веса пород; б) сохранять высокую проницаемость. Таким является крупнозернистый, хорошо скатанный и однородный по гранулометрическому составу кварцевый песок. В случаях высокого горного давления или непрочной поверхности горных пород, в которых образуется трещина, применяют искусственный керамический или иной расклинивающий материал.

При первых ГРП следует вводить в каждую трещину не менее 1,5-2т песка.

При закачке в пласт больших количествах песка (более 15-20т) с целью более глубокового проникновения его по трещинам, первые порции песка (30-40%) закачивают мелкозернистым песком мелкой (0,4-0,6мм) фракции с последующим переходом на закачку песка более крупной фракции.

Современное проектирование ГРП состоит из двух принципиально различающихся частей.

В первой части проектирования устанавливают цель ГРП, определяют скважины, пласты и пропластки для ГРП, а также рассчитывают размеры (длину, ширину) трещин, которые нужно образовать. Обычно эту часть проектирования ГРП выполняет предприятие или его отдел (геологический, разработки, повышения нефтеотдачи) , ведущие разработку месторождений или какого-то объекта. По заказу предприятие проектирование может быть, также, поручено научно-исследовательской организации.

Вторая часть проектирования связана непосредственно с выбором параметров ГРП обеспечивающих в выбранных скважинах такие темпы закачки и объемы закачанных в трещины жидкостей и песка, которые позволяют создать в пласте трещины с размерами и пропускной способностью, запроектированной в первой части. Эта часть проектирования состоит в расчетах процесса образования трещины заполнения и закрепления ее песком. Во второй части проектирования ГРП выбирают также эффективные жидкости разрыва с соответствующими свойствами и песок (расклинивающий материал). Вторую часть проектирования ГРП выполняет обслуживающая ("сервисная") фирма, которая обычно и осуществляет операцию ГРП.

В полный комплект оборудования для гидравлического разрыва пластов входят насосный и пескосмесительный агрегаты, автомотоцистерна, блок манифольд и арматура устья.

Устье скважины оборудуется специальной головкой, к которой подключаются агрегаты для нагнетания в скважину жидкостей разрыва. Для осуществления гидроразрыва могут применяться: насосные агрегаты 4АН-700, модернизированные 5АН-700 или рамные АНР-700. Максимальное давление этих агрегатов 70 МПа при подаче 6 л/с, при давлении 20 МПа подача составляет 22 л/с. Насосные агрегаты с помощью быстросъемных гибких соединений из труб подключаются к блоку манифольда, который, в свою очередь, соединяется с арматурой устья.

На практике нередко применяют поинтервальный гидрорарыв. Поинтервальный, применяется, когда несколько пластов разрабатываются общим фильтром, а пласты изолированы друг от друга слоями непроницаемых пород.

Применяется также направленный ГРП. При направленном ГРП с помощью пескоструйной перфорации производится дополнительная перфорация в заданном интервале продуктивного пласта, в котором планируется получить трещины. При этом применяется как «точечная» гидропескоструйная перфорация, так и щелевая.

Одной из эффективных новых технологии ГРП явяется технология осаждения проппаната на конце трещины (или концевое экранирование трещин (TSO)), которая позволяет целенаправленно увеличивать ширину трещины, останавливая ее рост в длину, за счет чего значительно увеличивается проводимость. Для интенсификации выработки запасов из низкопроницаемых слоев и снижению риска попадания трещины в водоносные или газоносные пласты применяется технология селективного гидроразрыва.

Подготовительные работы к проведению ГРП включают в себя:

Обследование скважины , состоящее из проверки крепи в интервале ГРП методом АКЦ, а также наличии перетоков и технического состояния эксплуатационной колонны с помощью промыслово-геофизических исследований путем снижения уровня компрессором или специальным оборудованием (свабом). Работы по свабированию выполняются с помощью тартальной лебедки. При проведении работ по обследованию обязательно собирается материал об искусственном и текущем забое и привязка материала перфорации по локатору муфт и гамма-каротажу. Материалы по обследованию скважин, должны иметь срок давности не более трех месяцев. Силами ПКРС обследование проводится только после проведенного сложного ремонта, связанного с фрезерованием и ударными нагрузками на инструмент.

Подготовка скважины.

Перед ГРП пакер должен устанавливаться в интервале 30-50м от верхних отверстий зоны перфорации, указанной в плане работ на скважину.

Интервал установки пакера должен скребковаться скрепером. Доставка пакера на куст осуществляется группой подготовки ГРП в специальном контейнере. Пакер доставляется с навернутым опрессовочным седлом.

Перед спуском пакер соединяют на мостках с патрубком, не вынимая пакер из контейнера. Специальный контейнер снимают с пакера после подъема НКТ в вертикальное положение.

Спуск пакера должен осуществляться на НКТ-89мм с допустимым внутренним давлением не менее 70 МПа.

При спуске (подъеме) пакера в скважину скорость не должна превышать 0,25 м/сек.

Спуск пакера должен производиться с точным замером и отбраковкой труб, очисткой и смазкой резьб.

Опрессовка НКТ должна производиться на давление, указанное в плане работ на ремонт скважины.

Давление в НКТ при опрессовке наблюдается в течение 5 минут. Допускается снижение давления на 0,1МПа.

Посадка пакера как гидравлического, так и механического типа производится в соответствии с инструкциями по эксплуатации пакеров.

При оборудовании устья скважины специальной арматурой, планшайба крепится на все шпильки, проверяется работоспособность задвижек. Лицо, посадившее пакер, заполняет отчет о посадке пакера и делает в вахтовом журнале и паспорте на ГРП краткое описание проведенной работы.

Подготовка площадки.

На территории куста бригады КРС подготавливается рабочая площадка размерами 50х50м, с которой убираются посторонние предметы и производится планировка. В зимнее время площадка очищается от льда и снега.

Площадка для расстановки техники и емкостного парка при ГРП должна отвечать следующим требованиям:

На площадке должна разместиться техника ГРП и емкостной парк (3 емкости по 40м 3).

Площадка должна иметь свободный подъезд к скважине.

Площадка должна иметь поверхность, способную выдержать технику весом до 60 тонн.

После подготовки скважины к проведению ГРП бригада КРС снимает с устья скважины установку для ремонта скважины, мостки, трубы и все бригадное хозяйство в радиусе 50 метров от скважины. Мастер бригады КРС за сутки уведомляет ЦИТС ПКРС о готовности скважины к ГРП. В течении этих суток начальник участка ГРП или ведущий инженер вместе с супервайзером проверяют состояние площадки и составляют схему расположения оборудования, которая утверждается главным инженером ПКРС.

После этого на площадку завозятся емкости и заполняются нефтью или водой. Емкости для жидкости - основы геля устанавливаются на твердую поверхность за пределами охранной зоны воздушных линий электропередач, нефтесборных сетей с расстоянием между ними не менее 1 метра. Горизонтальные емкости устанавливаются слегка наклоненными в сторону слива. После установки емкости заземляются на ранее подготовленный контур или колонну ближайшей скважины через заземляющий луч.

Подогрев воды или нефти производится с помощью АДПМ-5 при температуре окружающей среды ниже 0 o С до температуры 20-30 o С.

Завоз химреагентов и нефти (воды).

Завоз типа и количества жидкости - основы геля, доставка химреагентов осуществляется в соответстви с планом работ на ГРП.

Завоз нефти на скважину осуществляется звеном из трех АЦН-10 и одного ЦА-320.

Подготовка оборудования, участвующего в ГРП.

Гидравлический разрыв пласта производится техникой комплекса ГРП в составе:

Насосных установок;

Блендера (смесителя);

Установки для транспортировки расклинивающего агента (песковоза);

Блок манифольдов;

Станции контроля;

Помимо комплекса ГРП на скважине должны находиться:

Пожарная машина;

• Оперативная машина.

Расстановка техники на кусту производится в соответствии с утвержденной схемой.

Монтаж нагнетательных линий от блока манифольда до устья скважины производится трубами диаметром 89 мм с помощью БРС.

Трубы укладываются на специальные подставки.

В нагнетательную линию последовательно устанавливают, начиная от блока манифольда к устью скважины, тройник для датчика давления, обратный клапан и тройник для сброса давления.

Перед сборкой все БРС должны быть осмотрены, очищены от грязи, изношенные и дефектные резиновые уплотнения заменяются.

Блендер соединяется с емкостями и насосными агрегатами через блок манифольда или напрямую гибкими шлангами, оборудованными 4-х дюймовыми БРС.

Затрубное пространство скважины соединяется с насосным агрегатом (ЦА-320) 2-х дюймовыми трубами с БРС.

В мерном баке ЦА-320 должно быть в запасе не менее 1м 3 раствора или воды.

На другом стволе затрубного пространства последовательно устанавливается кран высокого давления в открытом положении и предохранительный клапан, срабатывающий при 15МПа, свободный конец которого соединяется линией из 2-х дюймовых труб с емкостью.

Для контроля давления в затрубном пространстве на устьевой арматуре устанавливается датчик давления.

Для контроля параметров ГРП станцию контроля соединяют двумя кабелями с датчиками давления и двумя кабелями с блендером для контроля плотности и скорости закачки жидкости.

Для управления насосными агрегатами со станции контроля агрегаты пронумеровываются и соединяются кабелями с соответствующей панелью управления на станции контроля.

При проверке управления насосными агрегатами со станции контроля одновременно проверяется оборудование для записи процесса ГРП.

Под руководством бригадира комплексом ГРП производится заполнение рабочей жидкостью насосов, блока манифольдов, блендера и нагнетательных линий.

Машинист ЦА-320 создает давление на затрубном пространстве скважины, равное давлению опрессовки колонны.

Руководителем работ производится осмотр всех линий, коммуникаций и запорной арматуры.

Членам бригады комплекса ГРП выдаются рации и проверяется их работоспособность. Все люди не задействованные в процессе ГРП, удаляются в безопасное место в радиусе, не ближе 25 метров от устья скважины.

Тестирование скважины.

На первом этапе геологической службой подбираются скважины для проведения ГРП. Основными критериями подбора являются:

Пласты с ухудшенной емкостно-фильтрационной характеристикой (заглинизированы частым переслаиванием).

Скважины, давшие при опробовании слабый приток нефти по сравнению с окружающими.

Скважины с неоднородными пластами по разрезу (нагнетательные, с неравномерной приемистостью, эксплуатационные с неравномерным отбором).

В нефтяных скважинах, расположенных в приконтурных зонах и при наличии водоносных пропластков, горизонтов ближе 20м.

В первом эксплуатационном ряду от разрезающего ряда, вблизи очага заводнения при интенсивной закачке.

В скважинах, зонах, достигших проектной выработки.

При наличии межпластовых перетоков.

На втором этапе тестирование по физическим параметрам скважины проводится совместно геологическими службами ЦДНГ и КРС.

Подготовка инструмента, труб и подземного оборудования.

Все оборудование, эксплуатация которого связана с ГРП, находится на балансе ПКРС.

Весь инструмент и оборудование, включая колонный скребок, пакер ГРП, устьевую головку ГРП, комплект НКТ - 89х5,5, паспортизируется. В паспорте отображается наработка комплекта или оборудования и проведенные ремонты.

Ремонт герметизирующей головки ГРП, пакера ГРП и скребка осуществляется на базе УКРС.

Комплект труб НКТ 89х5,5 после проведения 10 гидроразрывов переопрессовывается и отбраковывается на центральной трубной базе Управления по ресурсам. После восстановления резьб комплекты НКТ переукомплектовываются.

2. 2.5 Расчёт показателей ГРП

Исходные данные:

1. Глубина скважины:

2. Вскрытая толщина пласта:

3. Внутренний диаметр НКТ:

4. Плотность жидкости разрыва и жидкости песконосителя:

5. Вязкость жидкости разрыва и жидкости песконосителя:

6. Количество закачиваемого в скважину песка:

7. Диаметр зерна песка:

8. Темп закачки:

Решение:

Рассчитываем вертикальную составляющую горного давления:

где
плотность горной породы над продуктивным горизонтом.

Рассчитываем горизонтальную составляющую горного давления:

где
коэффициент Пуассона горных пород.

Рассчитываем забойное давление разрыва:

где К - коэффициент, принимаемый равным 1,51,8 МПа/м.

4. Рассчитываем объёмную концентрацию песка в смеси:

(2.4)

где С п – концентрация песка в 1 м 3 жидкости:

плотность песка.

Рассчитываем плотность жидкости песконосителя:

Рассчитываем вязкость жидкости с песком:

Рассчитываем число Рейнольдса:

Рассчитываем коэффициент гидравлических сопротивлений:

(2.8)

Рассчитываем потери давления на трение жидкости песконосителя:

Т.к. Re > 200, то потери давления на трение увеличивают в 1,52 раза.

Рассчитываем давление на устье скважины при закачки жидкости песконосителя:

При работе агрегата 4АН-700 на 4 скорости:

Р р =29МПа – рабочее давление агрегата;

Q р =0,0146м 3 /с – подача агрегата;

К тс =0,5-0,8 – коэффициент технического состояния агрегата.

Найдем необходимое число агрегатов:

Необходимо число агрегатов: 2

Рассчитываем объём продавочной жидкости:

Рассчитываем объём жидкости для осуществления ГРП:

(2.14)

Рассчитываем суммарное время работы одного агрегата 4АН-700 на IV скорости:

Вывод: основные характеристики ГРП в добывающей скважине № 117 Южно – Сургутского месторождения следующие:

забойное давление разрыва: Р заб =39,6 МПа;

давление на устье скважины: Р у =28,3 МПа;

объём продавочной жидкости: V п =11,2 м 3 ;

объём жидкости для осуществления ГРП: V ж =90 м 3 ;

время работы: t=115,5 мин.

Для осуществления данного ГРП необходимо задействовать 2 насосных агрегата: 4АН-700.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) - процесс обработки призабойной зоны пласта с целью образования новых, расширения и углубления естественных трещин в породах призабойной зоны скважины для улучшения условий притока пластовой жид­кости в скважину. Цель достигается созданием высокого гидравлического давления на стенки скважины (в 1,5-2,5 раза превышающего гидростатическое) с последующим за­полнением трещин специальным крупнозернистым наполнителем для предотвращения их обратного смыкания.

До начала работ по ГРП в процессе строительства скважин проводится вто­ричное вскрытие продуктивного пласта. В случае выполнения операции ГРП субподрядным предприятием и необходимости проведения работ по вторичному вскрытию продуктивного пласта в целях повышения эффективности ГРП (оптимизации параметров процесса) работы по вторичному вскрытию выполняет субподрядное предприятие.

Гидроразрыву пласта могут предшествовать специальные работы по: исследо­ванию скважины на приток (приемистость); гидропескоструйной перфорации; солянокислотной обработке; перестрелу перфорационных отверстий фильтра в работающих скважинах.

Решение о проведении в скважине ГРП и, предшествующих ГРП, специальных ра­бот принимает геологическая служба нефтедобывающего предприятия, которое указы­ваются в задании на проектирование строительства или проведение капитального ре­монта скважин.

В скважинах с близким расположением продуктивного пласта к водогазонапорным пластам (менее 5м) проведение ГРП не рекомендуется.

Работы по гидроразрыву пласта в процессе строительства скважин могут про­водиться непосредственно после вторичного вскрытия продуктивного пласта (при на­личии достаточной информации для принятия решения), а, также, после освоения сква­жины с вызовом притока и последующего проведения гидродинамических исследова­ний.

Виды ГРП.

В намеченном интервале с помощью гидропескоструйного перфоратора нарезают вертикальные и горизонтальные щели (в зависимости от желаемой направленности будущих трещин).

В качестве жидкости разрыва используют керосино-кислотную или конденсато-кислотную эмульсию, которые растворяют карбонатные породы на поверхности трещин и расширяют их. Для известняков время реакции эмульсии должно быть не менее суток, а для карбонатных пород с меньшей растворимостью - 2 - 3 суток.

Поинтервально-направленный ГРП. При поинтервальном направленном гидроразрыве способом «снизу-вверх» вначале по карротажной диаграмме намечают интервалы разрыва. В заполненную меловым раствором скважину спускают НКТ с гидропескоструйным перфоратором. Нижний интервал перфорируют в трёх положениях перфоратора, поворачивая его каждый раз на 30 о. Перфорационные каналы располагаются в одной плоскости. Затем НКТ с перфоратором поднимают на поверхность, а в скважину спускают насосно-компрессорные трубы с пакером, который устанавливают выше проперфорированного интервала.

Производят гидроразрыв пласта в надрезанном интервале. После этого НКТ с пакером поднимают на поверхность, а в скважину опускают НКТ с перфоратором, чтобы провести перфорацию второго снизу выбранного для ГРП интервала. Описанные операции повторяют для всех выбранных интервалов.

После окончания поинтервального ГРП скважину промывают и спускают насосно-компрессорные трубы до забоя. Затем её осваивают и продувают. Целью удаления из пласта мелового раствора производят соляно-кислотную обработку. Объём закачиваемой кислоты берётся равным поглощенному объёму мелового раствора. Через 5 - 6 часов скважину вновь осваивают и продувают. Затем скважину передают в эксплуатацию.

Поинтервальный направленный ГРП «сверху-вниз» отличается тем, что вначале обрабатывается верхний интервал, затем второй сверху (первый при этом располагается выше пакера) и т.д. до самого нижнего интервала.

Ненаправленный многократный ГРП. Технология проведения ненаправленного многократного ГРП следующая. Вначале поводят простой ГРП. После закачки песка в первые порции продавочной жидкости вводится закупоривающий материал - резиновые или капроновые шарики, резиновая дробь, крупные дубовые опилки, а также смесь 3 %-ого водного раствора КМЦ с вязкостью 90 сП с мелом. На 100л такой смеси требуется 30кг мела фракции 5 - 7мм и 100кг мела фракции менее 5мм. Закупоривающий материал закачивают в количестве необходимом для перекрытия перфорированного участка колонны в интервале 2 – 2,5м.

С помощью указанных веществ перекрывают устье трещины и в скважине, вновь, производится гидроразрыв в каком-то интервале.

Разрыв проводится также обычным способом, и по его окончании в скважину вновь вводят закупоривающий материал. Перекрыв устье второй трещины, вновь проводят ГРП и т.д.

Описанный способ не требует специальных работ по перфорации колонны и дополнительных работ по спуску и подъёму НКТ, но пи этом местоположение трещин неуправляемо.

Технология проведения ГРП

Гидроразрыв пласта осуществляется с использованием комплекса оборудования, включая наземное и подземное, а также технологических жидкостей и материалов для образования и крепления трещин гидроразрыва.

Наземное оборудование включает насосные установки для подготовки и закачки рабочих жидкостей, пескосмесительные установки для приготовления жидкостно-песчаной смеси и закачки её в пласт, подъемный агрегат для монтажа и демонтажа наземного и подземного оборудования, манифольд для обвязки устья скважины с наземным оборудованием, емкости для технологических жидкостей, станцию контроля.

Как было сказано выше, при гидравлическом разрыве пласта в качестве подземного оборудования используются гладкие высокогерметичные насосно-компрессорные трубы из стали высокой группы прочности. Для разобщения фильтровой зоны ствола скважины от верхней части с целью предотвращения порывов эксплуатационной колонны применяются пакеры-разобщители.

Жидкости разрыва, используемые для ГГРП, должны отвечать следующим требованиям:

• * иметь определенную динамическую вязкость;
• * пескоудерживающую способность;
• * определённое время стабильности при пластовой температуре;
• * совместимость с пластовыми флюидами и породой;
• * технологичность приготовления

В качестве закрепителя трещин при реализации технологии ГГРП возможно использование кварцевого песка определенной фракционности, либо его искусственного аналога - пропанта. Для ГГРП разработаны и используются два типа жидкостей разрыва на водной основе с применением полимеров и на нефтяной основе.

В процессе проектирования и расчета технологических параметров ГГРП используется более 40 параметров, характеризующих:

• * параметры нефтяного пласта (радиус скважины, толщину продуктивного пласта, проницаемость коллектора и т.д.);
• * конструкцию скважины;

Моделирование гидроразрыва и определение его основных расчетных параметров производится с помощью специальных компьютерных программ, таких как МоОа! (Фрак Мастер), Асцшге (Халлибертон) и других. В результате моделирования при задании ожидаемых параметров ГГРП строится теоретическая эпюра операции.

Выбор скважины для ГГРП осуществляется с использованием гидродинамических характеристик пласта, призабойной зоны и скважины.

Для ГГРП предпочтительны слабопроницаемые до 0,05 мкм 2 , сцементированные, крепкие породы. Предпочтительная толщина продуктивной части 5-15 м. Отмечается снижение результатов гидроразрыва от степени выработанности горизонтов и по месторождениям в целом. Лучшие результаты гидроразрывов в добывающих скважинах отмечаются по пластам с высоким давлением, с меньшей степенью дренированности и имеющие более высокую нефтенасыщенность.

• * с нарушенной фильтровой частью;
• * со сломом или смятием обсадной колонны;
• * при недостаточной высоте подъема цемента или при плохом состоянии цементного кольца за колонной;

Считается, что разрыв пласта в скважинах с открытым забоем менее благоприятен, чем в обсаженных и перфорированных скважинах. Гидроразрыву пласта предшествует большой объем подготовительных работ, связанных с изучением геолого-промысловых материалов, исследованием скважины и обследованием её технического состояния, технико-технологическим обеспечением осуществления процесса. По скважине, намеченной для проведения в ней гидроразрыва, проводится анализ всех геолого-промысловых материалов:

• * текущего, начального дебита скважины;
• * текущей обводненности продукции;

Анализируются результаты предыдущих обработок пласта с целью интенсификации притока, производится анализ работы подземного оборудования (ЭЦН, ШГН), текущих капитальных ремонтов скважины.

По результатам анализа геолого-промысловых материалов намечаются объемы дополнительных геолого-промысловых и гидродинамических исследований для получения достоверной информации о скважине и пласте, необходимых для планирования работ по гидроразрыву пласта.

Непосредственно процесс подготовки скважины включает следующие операции:

• * планировку и подготовку площадки у скважины для размещения основного и вспомогательного оборудования гидроразрыва - подъемного агрегата, оборудования для контроля процесса, насосных агрегатов, емкостей для рабочих и вспомогательных жидкостей;
• * монтаж передвижной подъемной установки типа А-50У для осуществления спускоподъемных операций;
• * подъем из скважины фонтанного лифта или насосной установки, определение местоположения забоя скважины, при налиии гидратопарафинной пробки - промывку её;
• * шаблонирование эксплуатационной обсадной колонны для посадки опрессовочного пакера и опрессовки эксплуатационной колонны;
• * спуск в скважину подземного оборудования, высокопрочных насосно-компрессорных труб с пакером;
• * оборудование устья скважины фонтанной арматурой в зависимости от ожидаемого давления.