Содержание к диссертации
Введение
1 Технологии повышения эффективности эксплуатации горизонтальных стволов 8
1.1 Перспективы внедрения технологии ГРП на скважинах сложного профиля 9
1.2 Технологии ГРП в скважинах с горизонтальным стволом 12
1.2.1 Технология StageFRAC фирмы Shlumberger 12
1.2.2 Технология комплексной гидро-пескоструйной обработки (КГПО) компании ОАО «Сургутнефтегаз» 20
1.2.3 Технология «SurgiFrac» фирмы Halliburton
1.3 Анализ технологий гидроразрыва пласта в горизонтальных стволах на месторождениях Западной Сибири 28
1.4 Основные факторы, влияющие на успешность операции ГРП в скважинах сложного профиля ;: 69
Выводы по разделу 1 78
2 Исследование скважин после гидроразрыва пласта и оценка производительности 80
2.1 Моделирование трещин с конечной проводимостью 80
2.2 Сравнительная эффективность использования горизонтальных скважин и вертикальных скважин, в которых проведен ГРП 88
2.3 Понятие о моделировании гидравлического разрыва пласта, произведенного в горизонтальных стволах и оценка его эффективности 92
2.4 Трещины, проходящие ортогонально горизонтальной скважины.
Оценка их эффективности на конкретном примере 93
Выводы по разделу 2 98
3 Особенности фильтрации жидкости в горизонтальных стволах с поинтервальным разрывом пласта 99
3.1 Трещины, проходящие вдоль горизонтального ствола. Оценка их эффективности 100
3.2 Эффективность горизонтальных скважин с гидроразрывом в высокопроницаемых пластах 102
3.3 Моделирование гидроразрыва пласта в горизонтальном стволе 103
Выводы по разделу 3 112
4 Разработьса новых подходов к выбору горизонтальных скважин кандидатов для проведения гидроразрыва пласта 114
4.1 Технология проведения струйного гидроразрыва пласта в горизонтальных скважинах 114
4.2 Усовершенствование методики предварительного выбора горизонтальных скважин - кандидатов для проведения «струйных» ГРП 121
4.3 Оценка технологической эффективности проведения гидроразрыва в скважине с горизонтальным окончанием по усовершенствованной методике 128
Выводы по разделу 4: 138
Основные выводы и рекомендации 141
Список использованных источников
- Технология комплексной гидро-пескоструйной обработки (КГПО) компании ОАО «Сургутнефтегаз»
- Основные факторы, влияющие на успешность операции ГРП в скважинах сложного профиля
- Сравнительная эффективность использования горизонтальных скважин и вертикальных скважин, в которых проведен ГРП
- Моделирование гидроразрыва пласта в горизонтальном стволе
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время одной из нерешенных
научно - технических проблем на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз»
признано отсутствие научного обоснования направления развития трещины при
гидроразрыве пласта (ГРП) и параметров этого технологического процесса в
горизонтальной скважине (ГС), исследование которого относится к числу
сложных задач подземной гидромеханики. Причем после проведения ГРП при
моделировании технологического процесса поведения работы скважины
необходимо оценить и учесть фильтрационные сопротивления, вызванные
характером вскрытия, провести интерпретацию результатов
гидродинамических исследований.
При проектировании ГРП в ГС применяются стандартные пакеты программ (типа «Eclipse», «VIP», «Tempest-More» и др.). Структура их программно - информационного обеспечения трехмерного гидродинамического моделирования не позволяет детально исследовать в явном виде технологические процессы интенсификации добычи при эксплуатации ГС. Поэтому эффективность операций не соответствует проектным данным и расхождение составляет до 30 % и более. Кроме того в них также не уделяется должного внимания уникальному напряженному состоянию пород в призабойной зоне. Направление образующейся трещины может отличаться от теоретического направления ее распространения преимущественно перпендикулярно к плоскости, в которой главное напряжение в пластовой породе минимально.
Многие проблемы, связанные с использованием горизонтальных стволов с гидравлическими трещинами разрыва остаются недостаточно изученными. Например, не получил должного обоснования весьма важный параметр — эффективный радиус горизонтальной скважины г„*, который необходим для прогнозирования оптимальной высоты поперечной трещины, контактирующей
4 с горизонтальным стволом; требуется более точная методика интерпретации результатов гидродинамических исследований и определения оптимальной продолжительности работы ГС после ГРП. Мало уделено внимания созданию трещин в горизонтальных стволах в мощных высокопроницаемых пластах. Недостаточно обоснована методика выбора кандидата - скважины для проведения поинтервального ГРП в горизонтальном стволе. Поэтому из проведенных гидроразрывов в горизонтальных стволах (более 100) в ОАО «Сургутнефтегаз» и ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» эффективными оказались менее 60%.
Цель работы
Интенсификация добычи нефти с применением гидравлического разрыва пласта в горизонтальных скважинах, обоснованного математическим гидродинамическим моделированием основных параметров притока жидкости.
Основные задачи исследования
-
Анализ теории и практики применения ГРП в ГС, выявление и оценка факторов, влияющих на ГРП и его эффективность в горизонтальных стволах скважин месторождений Западной Сибири, дренирующих пласты, как с низкой проницаемостью, так и мощные коллектора с высокой проницаемостью.
-
Усовершенствование методики прогнозирования оптимальной длины поперечных полутрещин ГРП в горизонтальных стволах и рентабельных дебитов во времени.
-
Разработка усовершенствованной гидродинамической модели фильтрации пластовой жидкости в системе «пласт-трещина-горизонтальная скважина».
-
Разработка и внедрение методики выбора горизонтальных скважин-кандидатов для проведения в них ГРП.
5 Объект и предмет исследования
Объектом исследования является скважина с горизонтальным стволом и поперечной трещиной гидравлического разрыва продуктивного пласта; предметом - технология интенсификации добычи нефти с применением ГРП в ГС.
Научная новизна выполненной работы
-
Предложено сравнительную эффективность использования горизонтального ствола с поинтервальными трещинами разрыва и вертикальной скважиной с вертикальной трещиной разрыва производить исходя из сопоставления их проводимостей и использования эффективного радиуса горизонтального ствола.
-
Разработана четкая методика моделирования ГРП в горизонтальных стволах и дана оценка ее эффективности по сравнению с вертикальной трещиной в вертикальной скважине на реальном примере.
-
Установлено, что высокая технологическая эффективность ГРП в горизонтальных стволах, прежде всего, связана с подключением в работу застойных тупиковых зон, линзовидных и фрактальных участков продуктивного коллектора, что, несомненно, способствует повышению нефтеотдачи пласта.
-
Установлено, что наиболее эффективно проводить поинтервальный ГРП в начале горизонтального ствола, с учетом критического значения линейного размера трещины, зависящего от ее проницаемости и ширины, увеличение которого вызывает снижение дебита скважины.
Практическая ценность и реализация
Полученные аналитические зависимости по усовершенствованию методики прогнозирования эффективных параметров трещин ГРП в горизонтальных стволах и прогнозирование рентабельных дебитов во времени, позволили обосновать подбор ГС для проведения ГРП на скважинах месторождений ОАО «Сургутнефтегаз» и ОАО «Газпромнефть - ННГ»
(Средне - Итурское месторождение, объект БСі2, Западно-Ноябрьское месторождение, объект БСп), на которых получена дополнительная добыча более 30 тыс. тонн, а средняя продолжительность эффекта ГРП составила 1,5 года.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности
Область диссертационного исследования включает разработку методики прогнозирования оптимальной длины поперечных полутрещин ГРП в горизонтальных стволах, рентабельных дебитов во времени и методики выбора горизонтальных скважин - кандидатов для проведения в них ГРП для интенсификации добычи нефти.
Указанная область исследования соответствует паспорту специальности 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, а именно: пункту 2 «Геолого-физические и физико-химические процессы, протекающие в пластовых резервуарах и окружающей геологической среде при извлечении из недр нефти и газа известными и создаваемыми вновь технологиями и техническими средствами для создания научных основ эффективных систем разработки месторождений углеводородов и функционирования подземных хранилищ газа», и пункту 3 «Научные аспекты и средства обеспечения системного комплексного (мультидисциплинарного) проектирования и мониторинга процессов разработки месторождений углеводородов, эксплуатации подземных хранилищ газа, создаваемых в истощенных месторождениях и водонасыщенных пластах с целью рационального недропользования».
Апробация результатов работы
Результаты диссертационной работы и ее основные положения докладывались и обсуждались: на шестой региональной научно - практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Новые технологии нефтегазовому региону» (Тюмень, 2007 г); на Международной академической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового
7 потенциала Западной Сибири» (Тюмень, 2008-2009 гг); на Международном симпозиуме им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2010 г); на научно - технических советах ООО «Salym Petroleum Development», на семинарах и заседаниях кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений» ТюмГНГУ (2007 - 2010 гг.).
Публикации
Результаты выполненных исследований отражены в 11 печатных работах, в том числе в четырех изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы
Диссертационная работа изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 6 таблиц, 84 рисунка. Состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 69 наименований.
Технология комплексной гидро-пескоструйной обработки (КГПО) компании ОАО «Сургутнефтегаз»
Для проведения операции ГРП в горизонтальных стволах разработано значительное количество технологий и технического оборудования. По принципу воздействия на пласт, количеству, дизайну создаваемых трещин можно выделить группу, операции, которые проводятся при установке пакеров над интервалом входа горизонтального ствола в пласт, причем процесс и интервал созданных трещин не контролируется. Вторая группа технологий, с применением которых инициируются трещины в заданном интервале ствола с предварительным определением направления. Ниже представлены технологии различных компаний, широко используемых на месторождениях Западной Сибири.
Областью применения являются горизонтальные скважины с открытым стволом в коллекторах - терригенных, карбонатных, глинистых и угольных пластах с высокими пластовыми температурой и давлением, насыщенные H2S и С02, [47].
Максимальная продуктивность пласта достигается при последовательных интенсификациях в одном стволе. Обеспечивается сокращение срока освоения от нескольких суток до нескольких часов, максимальная продолжительность эксплуатации скважины благодаря изоляции интервалов, насыщенных нежелательными флюидами, а также минимизация повреждения призабойной зоны жидкостью разрыва [47].
Технология многоинтервальных ГРП StageFRAC обеспечивает эффективное дренирование пласта по трещинам в нескольких интервалах открытого участка ствола и сокращает срок заканчивания скважины от нескольких суток до нескольких часов (рисунок 1.2). Механический пакер для открытого ствола со сдвоенными уплотняющими элементами для работы под давлением до 68,9 МПа [10.000 psi] и температурой до 218С[425 degF] (рисунок 1.3).
Технология «StageFRAC» обеспечивает выполнение многостадийных операций ГРП в необсаженном стволе одной скважино-операцией. Пакеры спускаются в необсаженный ствол скважины в стандартной эксплуатационной колонне и разделяют продуктивный пласт на интервалы гидравлическими муфтами, расположенными между каждым комплектом пакеров. В процессе закачки муфты последовательно раскрываются сбрасыванием шаров и отсекают нижерасположенные интервалы после проведения в них ГРП. Механическая изоляция интервалов в комбинации с системами жидкостей разрыва компании Шлюмберже обеспечивает в ходе операции ГРП точное размещение пачек проппанта, обеспечивая полный охват зоны интенсификации и максимальную эффективную проницаемость трещин. Кроме того, система StageFRAC обеспечивает упрощенное заканчивание скважины: для изоляции продуктивного интервала не требуется цементировать и перфорировать хвостовик, а также устанавливать цементные мосты. Кроме того, не требуется чрезмерная промывка обработки пласта для вызова притока, а также не требуется проводить внутрискважинные работы после окончания работ по интенсификации. В результате, весь эксплуатационный участок ствола охватывается ГРП в ходе одной закачки, что снижает сроки выполнения работ с нескольких суток до нескольких часов [47].
Компания EniCongo обратилась к этому решению, когда столкнулась с большими проблемами на своих месторождениях у побережья Республики Конго в Западной Африке. Эти истощающиеся месторождения все еще содержат значительные запасы в низкопроницаемых (10 мД) консолидированных пластах, разработка которых с помощью традиционных методов интенсификации притока малорентабельна. Ранее на месторождениях компании EniCongo интенсификация притока осуществлялась путем проведения солянокислотной обработки скелета пористой среды для достижения отрицательных значений скин-фактора [48].
Eni выбрала систему StageFRAC для обработки трех обсаженных и перфорированных скважин на месторождении Китина. В них было выполнено восемь ГРП с проппантом. Рабочие жидкости перекачивались со вспомогательной баржи на морскую платформу с ограниченным палубным пространством. Из-за этого запасов на барже хватало на обработку только двух зон, и ей приходилось периодически совершать рейсы для их пополнения.
Первой обрабатывалась скважина КТМ W6 ST (рисунок 1.4). Обрабатывающая жидкость закачивалась в две из трех зон по специальному хвостовику без остановки насосов. После обработки нижнего интервала сбрасывался шар, который изолировал зону. Затем открывалась следующая зона. Третья зона обрабатывалась отдельно.
Во второй скважине были обработаны три зоны. В последней скважине оказалось, что самая нижняя зона находится слишком близко от водяного контакта, поэтому она была оставлена нетронутой. Установившийся объем добычи их этих трех скважин вырос по сравнению с исходным на 230%. До ГРП из них добывалось около 94 м /сут, а после обработки установившийся дебит составил 310 м /сут (таблица 1.1).
Основные факторы, влияющие на успешность операции ГРП в скважинах сложного профиля
Горизонтальные скважины предназначались для вскрытия пластов, представленных несколькими монолитными пропластками, с близко расположенным ВНК. Почти по всей площади месторождения ниже пласта БС18-20 Быстринского месторождения находится водоносный горизонт. Глубины горизонтальных скважин находится в пределах 3100-3800 м (вертикальная глубина - от 2750 до 2850 м), длина горизонтального ствола — от 550 до 1050 м. Дебит жидкости по лучшим горизонтальным скважинам составлял от 50 до 400 м3/сут [54].
Специальными исследованиями выявлено, что не вся длина ствола участвует в работе, поэтому проектные дебиты не были достигнуты. Основными причинами отсутствия притока по некоторым интервалам ствола являются [55]: - высокая геологическая неоднородность и анизотропия; - существенное изменение пластового давления по латерали, в районе скважины; - искривление ствола в виде синусоиды, что приводит к образованию в нижних сегментах песчаных пробок, а в верхних сегментах - газа, что затрудняет движение пластового флюида по горизонтальному стволу; - кольматация прискважинной зоны.
При заканчивании скважины оставшиеся частицы фильтрационной корки бурового раствора, породы, разрыхленной при спуске хвостовика, оседают на нижней стороне ствола скважины, или закупоривают отверстия хвостовика. Это приводит к снижению эффективной площади вскрытого пласта, обеспечивающей приток, либо уменьшению эффективной площади притока перфорированного хвостовика. В этой связи скин-фактор (S) трудно выразить количественно, так как нельзя достоверно определить эффективные участки нефтенасыщенной мощности, вскрытой горизонтальным стволом, равно как оценить кольматацию пласта. Кроме того, из-за высокого содержания глин (каолиновых) и мелкодисперсных частиц в породе и двухфазного притока в призабойной зоне риск повреждения пласта, вызываемого движением мелких
частиц, очень высок. Эта проблема может стать очень серьезной при малой мощности продуктивного интервала, в который пробурен горизонтальный ствол. Зенитный угол, диаметр труб, свойства жидкости, межфазное трение, изменения характера потока, массы переносимых фаз играют решающую роль при определении фазовых скоростей, увеличивая или замедляя их. В результате - увеличение падения давления по длине ствола. Условия осадконакопления пласта БС18-20 варьировались от морских до дельтовых фаций, что привело к образованию сильно расслоенного пласта-коллектора. Горизонтальная скважина пересекает множество пропластков.
Таким образом, наличие высоких скин-факторов объясняет получение низких дебитов по сравнению с планируемыми, так как при моделировании процессов разработки горизонтальными стволами обычно принимаются во внимание низкие значения скин-фактора. Это главная причина завышения прогнозных дебитов горизонтальных скважин. В этой связи возникает необходимость проведения гидравлического разрыва пласта.
Однако при проведении ГРП в горизонтальном стволе возникают следующие проблемы [55]: - инициирование трещины не может контролироваться, так как не представляется возможным выделение интервала закачивания жидкости разрыва; - существует возможность создания множественных параллельных трещин в горизонтальном стволе скважины; - направление развития гидравлической трещины по отношению к азимуту горизонтального ствола неизвестно, так как невозможно определить векторы наименьших напряжений пласта в окрестности скважины; - часто трещина развивается по извилистой траектории, что приводит к ее сужению в призабойной зоне и повышению чувствительности к изменению давления, таким образом, увеличивается риск преждевременных скринаутов (остановка закачки жидкости ГРП, вследствие превышения объемов закачки над объемом развивающейся трещинной системы); - не представляется возможным изолировать ранее созданную трещину при попытке создать множественные трещины на горизонтальном участке скважины.
В целом, гидроразрыв пласта был признан очень рискованной операцией, поэтому для уменьшения риска преждевременного скринаута был проработан комплекс технических и операционных мероприятий, таких как изменения вязкости и фильтрационных свойств жидкости, скорости закачки жидкости ГРП и использование песчаных пробок.
Оценка профилей притока скважины в горизонтальном стволе, проведенное на основе термометрии показало следующее (рисунок 1.25). На первой скважине температурный каротаж проводился до проведения нагнетательного теста (закачки) для получения исходных данных, и затем -после проведения мини-ГРП. Несмотря на то, что термометрия не показывает точное расположение или количество образовавшихся трещин, она способна определить интервал инициации трещин. Интересен тот факт, что участок горизонтального ствола, на котором были инициированы трещины мини-ГРП, и где термометрия показала значительное снижение температуры, то есть, образование трещин, совпал с участками наименьшей глубины ствола [55].
При проведении мини-ГРП на ряде скважин давление разрыва было повышенным по сравнению с обычными ГРП на те же пласты в вертикальных скважинах. По-видимому, в открытом стволе горизонтальной скважины сложнее найти участок поверхности ствола с минимальными напряжениями горных пород. Поэтому применили метод закачки песчаных пробок в ствол скважины перед ГРП. Тогда давление передается на пласт непосредственно в районе перфорационных отверстий в хвостовике.
В целом, горизонтальные скважины с нецементированным хвостовиком после ГРП при достижении низкого скин - фактора (S = -5) превосходят показатели добычи вертикальной скважины с ГРП в идентичных условиях. Это связано с вовлечением в работу ранее недренируемых интервалов и снижением скин — фактора за счет создания множества коротких трещин ГРП [55]. 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
Для оценки эффективности операций учитывалась работа соседних скважин, освоенных с ГРП. Данные сравнивались с прогнозируемым дебитом горизонтальной скважины-кандидата. Коэффициент продуктивности по всем скважинам соответствовал условию стабильного технологического режима работы скважины. Сравнивались коэффициенты продуктивности горизонтальной скважины без ГРП и с ГРП, а также вертикальной скважины с ГРП и без него. Значение относительной продуктивности (ОП) стандартной скважины после ГРП на месторождениях Западной Сибири составляет примерно 3 по сравнению с вертикальной скважиной без ГРП. Также встречается информация о значениях ОП для горизонтальных скважин, которая составляет 2,5. Так как ГРП имеет целью создание как минимум одной закрепленной проппантной трещины на горизонтальном участке, то весьма вероятно, что после проведения обработки значение ОП должно быть намного больше 3 (рисунок 1.26). Изменение 0П после ГРП -о- в гор. скважинах -о- в верт. скважинах
Сравнительная эффективность использования горизонтальных скважин и вертикальных скважин, в которых проведен ГРП
Экономидис (1987) представил эталонные кривые для безразмерных проводимостей: FCD =1, FCD =10 и FCD =100 с учетом влияния притока CDF [65], построены по формулам (2.8), (2.9), (2.10) и (2.13). Графические зависимости "г (эталонные кривые) построены в логарифмических координатах D = f при параметрах FCD и CDF, использование которых покажем далее на конкретном примере.
Таким образом, для пласта с низкой проницаемостью (FCD і) необходимо использовать эталонные кривые, т.к. классическая методика интерпретации КВД в вертикальных скважинах с вертикальной трещиной разрыва и в горизонтальных стволах с учетом эквивалентных эффективных радиусов скважин [69,70] в этих случаях неприемлема.
Рассмотрим сравнительную эффективность использования горизонтальной скважины и вертикальной скважины с трещиной разрыва в равных условиям по физическим параметрам жидкости, коллектор и удельного объема дренирования с центральным расположением горизонтального ствола. Заметим, Финчер (1985) и Дусигер (1987) и др. [65] предложили возможность замены вертикальной скважины, в которой был гидроразрыв, на горизонтальную.
Экономидис (1986), используя концепцию Прэтса (1961) представления трещины эффективным радиусом скважины (эквивалентным трещине) предложил идею сопоставления полудлины трещины X f с длиной горизонтального ствола, исходя из равенства коэффициентов проводимости горизонтального ствола и вертикальной скважиной с вертикальной трещиной разрыва пласта [65].
На рисунке 2.2 согласно Прэтсу представлена связь безразмерного ТС эффективного радиуса rWD и параметра относительной емкости а = ; он применим для условий псевдоустановившегося притока к трещине ГРП. Его можно использовать для связи эффективного радиуса скважины rj с полудлиной трещины Xf.
Здесь rWD = 0,5 для трещины бесконечной проводимости (FCD 30); гю 0,5 для трещины с ограниченной проводимостью. Для установления связи между параметрами Xf и FCD авторы [65] сравнивали эффективные радиусы для горизонтального ствола гЭФ и для вертикальной трещины rw 89 ra =гЭф (2.15) Для притока к горизонтальному стволу существует ряд решений в пластах как с круговым, так и линейным контуром питания [71,72,73], отличающимися между собой дебитами и эффективными радиусами горизонтальных стволов. Для удельного расхода горизонтальной скважины авторы [65] приняли решение Джоши [74] в котором эффективный радиус скважины в круговом пласте есть.
Уравнение (2.18) и (2.16) показывают, что чем больше величина % h, тем меньше величина полудлины трещины Xf для вертикальной скважины, необходимая для обеспечения заданной добычи эквивалентной горизонтальной скважиной при псевдоустановившемся потоке.
Сравнительную эффективность использования горизонтального ствола и вертикальной скважины с вертикальной трещиной разрыва сделаем, исходя из равенства их коэффициентов проводимостей:
Здесь использовалась формула Джоши для горизонтального ствола. Имеются ряд других наиболее простых решений и не менее эффективных, приведенных в работах [71,72,73], в которых указано как можно определить эффективный радиус гЭФ горизонтального ствола, и сделать сравнение эффективности вертикальных и горизонтальных скважин по удельным дебитам.
Понятие о моделировании гидравлического разрыва пласта, произведенного в горизонтальных стволах и оценка его эффективности
Успех гидроразрыва с применением расклинивающих материалов связан с возможностью образования массивных площадей поверхностей разветвленных трещин. Такого рода воздействия на пласт будут особо выгодными, если проницаемость пласта низкая и если несколько проводящих вертикальных трещин пересекают горизонтальный ствол. Как показали исследования, характеристика образования и распространения, гидравлически образованных трещин зависит от состояния поля механического напряжения, созданного вокруг наклонно-направленного ствола при бурении.
Если скважина пробурена в направлении главного механического напряжения т2, то возникает продольная вертикальная трещина. Если же она пробурена перпендикулярно механическим напряжением т2, то имеет место поперечная трещина горизонтальному стволу. В других случаях гидравлические трещины произвольно ориентированы.
Трещины, возникающие под углом ствола скважины в плоскости гидроразрыва, со временем могут переориентироваться в поперечные трещины с ограниченным контекстом перфорационными отверстиями. Такой ограниченный доступ добывающей жидкости образует «штуцер», потенциально препятствующий притоку.
Заметим, теория гидравлического разрыва широко освещена как в отечественных, так и зарубежных работах.
Трещины, проходящие ортогонально горизонтальной скважины. Оценка их эффективности на конкретном примере
Ослабленный контакт между трещиной и скважиной был описан Мухереджи и Экономидисом (1988) посредством введения понятия «скин-эффект» от штуцера (Sch). Наименьший контакт наблюдается, когда трещина и ствол скважины строго ортогональны. В этом случае наибольший «скин-эффект» характеризуется формулой:
Моделирование гидроразрыва пласта в горизонтальном стволе
Применение ГРП, как элемента системы разработки, т.е. создание гидродинамической системы скважин с трещинами гидроразрыва, дает увеличение темпа отбора извлекаемых запасов, повышение коэффициента извлечения нефти за счет вовлечения в активную разработку слабодренируемых зон и пропластков и увеличение охвата заводнением, а также позволяет вводить в разработку залежи с потенциальной производительностью скважин в 2-3 раза ниже уровня рентабельной добычи и, следовательно, переводить часть забалансовых запасов в промышленные.
Анализ результатов внедрения ГРП в скважинах с горизонтальным окончанием показывает, что этот метод обычно применяют в изолировано выбираемых добывающих скважинах [48,51,53]. Проектирование проведения ГРП на объекте должно осуществляться на основе комплексного гидродинамического анализа процесса разработки с моделированием гидроразрывов в конкретных скважинах. При принятии решения о проведении ГРП в скважине с горизонтальным стволом крайне редко рассматривается эффективность этого мероприятия с учетом всей пластовой системы и расстановки добывающих и нагнетательных скважин. Возможно, с этим связаны негативные последствия применения ГРП в ГС, отмечаемые в некоторых случаях.
Выбор ГС для проведения ГРП и оптимизация параметров трещин, обеспечивающие баланс между фильтрационными характеристиками пласта и трещины, должны осуществляться с учетом геолого-физических свойств объекта, распределения напряжений в пласте, определяющего ориентацию трещин, системы заводнения и расстановки скважин. Определяющими факторами успешности ГРП [77] являются - правильный выбор объекта для проведения операций, использование технологий гидроразрыва, оптимальных для данных условий, и обоснованный подбор скважин для обработки.
При проведении ГРП необходимо предусмотреть комплекс промысловых исследований на первоочередных скважинах для определения местоположения, направления и проницаемости трещин, что позволит внести корректировку в технологию ГРП с учетом особенностей каждого конкретного объекта.
Общепринятый подход к оценке эффективности гидроразрыва в вертикальной скважине, который состоит в анализе динамики добычи нефти только обработанных скважин, при этом за базовые принимают дебиты до ГРП, а дополнительная добыча рассчитывается как разница между фактической и базовой добычей по данной скважине, не может быть использован при определении успешности ГРП для скважины с горизонтальным окончанием. Эффект от проведения ГРП неодинаково проявляется в работе отдельных скважин, поэтому необходимо рассматривать не только прирост дебита каждой скважины вследствие гидроразрыва, но и влияние взаимного расположения скважин, конкретного распределения неоднородности пласта, энергетических возможностей объекта и др. Поэтому ГРП должен осуществляться с учетом вышеперечисленных факторов в скважинах с горизонтальным окончанием.
При промышленной реализации ГРП предварительно необходимо составление проектного документа, в котором была бы обоснована технология ГРП, увязанная с системой залежи в целом. Необходим систематический авторский надзор за внедрением ГРП, что позволит принимать оперативные меры для повышения его эффективности.
Практика применения ГРП и научно-исследовательские работы показывают, что эффект от проведения ГРП неодинаково проявляется в работе отдельных скважин, поэтому необходимо рассматривать не только прирост дебита каждой скважины вследствие гидроразрыва, но и влияние интерференции скважин, неоднородности пласта, энергетических возможностей объекта и др. Выбор скважин для обработок и оценка эффективности ГРП должны осуществляться не бессистемно, а на основе детального изучения гидродинамики процесса разработки участка пласта или месторождения в целом [78]. При Проектировании разработки месторождений в низкопроницаемых коллекторах необходимо рассматривать вариант с применением ГРП. «Методические рекомендации по проектированию разработки нефтяных и газонефтяных месторождений» [79] предусматривают создание и использование цифровой физически-содержательной геолого-технологической модели объекта, позволяющей учитывать механизм проектируемых процессов разработки. Что наиболее актуально в настоящее время при проведении поинтервальных гидроразрывов пласта в горизонтальных скважинах, способных наиболее интенсивно вовлечь в процесс дренирования значительные объемы пласта. В связи с этим рекомендуется применение методики, наиболее полно учитывающей факторы влияния на эффективность ГРП такие, как геология объекта воздействия, сложившаяся система разработки.
Данная методика используется в ходе проведения «струйного» ГРП на месторождениях компании ОАО «Сургутнефтегаз» и ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз». Порядок проведения комплекса работ по «струйному» ГРП в скважинах с горизонтальным окончанием производится в следующем порядке [76]: 1) выбор скважин для проведения «струйных» ГРП и обоснование типа трещин ГРП для горизонтальных скважин (параллельные или перпендикулярные стволу); 2) обоснование интервалов ствола, из которых необходимо создание трещин ГРП; 3) определение геометрических параметров создаваемых трещин и оценка степени их влияния на продуктивность прослоев, в переделах которых они созданы; 4) проектирование технологии проведения «струйного» ГРП, разработка плана работ; 5) выполнение операций в соответствие с утвержденным планом. Комплексный подход к проектированию ГРП требует рассмотрения этой технологии не только как средство обработки призабойной зоны скважин, но и как элемента системы разработки [77]. Усовершенствованная методика позволяет учесть эту особенность и охватывает основные этапы проведения , поинтервального ГРП.
Похожие диссертации на Исследование влияния гидравлического разрыва пласта на интенсификацию добычи нефти в скважинах с горизонтальным окончанием
