тэкно:///блог

Горизонтальный гидроразрыв пласта — проблемы, преимущества и перспективы.

Чт, 28 Март 2013 | 11:17 |

ГРПГидроразрыв пласта (ГРП), т. е. создание искусственной трещины в продуктивном пласте с помощью закачивания под давлением в скважину вязкой жидкости с проппантом, является на сегодняшний день одним из основных методов интенсификации добычи углеводородного (УВ) сырья. Термин «горизонтальный» использован для краткости, чтобы выделить его на фоне обычно осуществляемого вертикального ГРП, ориентация и угол распространения трещины которого полностью зависит от действующих в данной области Земной коры внутренних напряжений.

Основными недостатками «вертикального» ГРП считают малую толщину продуктивных слоев и связанное с этим практически необратимое проникновение вершин трещины в зоны водо- и газонефтяного (ВНК и ГНК) контактов, что зачастую приводит к быстрому обводнению продукции и/или прорыву газов. Очевидно, что самым оптимальным расположением трещины ГРП было бы в плоскости продуктивного пласта, при котором вся площадь трещины будет участвовать в фильтрации УВ, многократно снизилась бы вероятность быстрого обводнения и наоборот, увеличилась вероятность пересечения палеотрещин (главным образом вертикальных, в соответствии с направлением действия максимальных напряжений в породе).

В то же время, в сложных литологических условиях с чередующимися напластовываниями и перемежающимися прослоями иногда желательно, чтобы трещина ГРП вскрыла все продуктивные слои, но при этом была бы пологой, например, под углом 45 град. к вертикали, для предотвращения выхода трещины в зону ВНК. Многообразие скважинных условий подталкивает к необходимости разработки нового вида ГРП с управляемым углом наклона распространения трещины, который и станет превалирующим инструментом методов увеличения нефтеотдачи (МУН) на месторождениях после проведения успешных опытно-промышленных испытаний. Вот о такой «адаптивной» технологии сегодня и пойдет речь.

 

Проблемы

Основная сложность расположения трещины ГРП в нужной плоскости — это, несомненно, непредсказуемость направления действия суммарного вектора напряжений в горной породе, который принято раскладывать на вертикальное и два горизонтальных составляющих. И хотя методики их определения разработаны и используются, но пока еще они достаточно дорогостоящи и требуют статистического подтверждения (множественного проведения испытаний) в пределах исследуемой области. Оснащение компоновки низа бурильной колонны (КНБК) необходимым комплектом технологических и геофизических датчиков будет способствовать, в том числе, и выявлению геомеханических свойств литологического разреза прямо в процессе бурения [1].

Второй немаловажный фактор, затрудняющий образование горизонтальных трещин ГРП, состоит в том, что на глубинах свыше 600…800 метров вертикальное напряжение (горное давление) как правило гораздо больше горизонтальных стрессов. Как следствие этого, без применения специальных конструктивных и технологических приемов трещина ГРП будет стремится принять вертикальное положение. Уже разработаны несколько методических моделей для отклонения плоскости ГРП в сторону, отличную от вертикали, которые можно применять как по отдельности, так и совместно, для максимизации эффекта.

Третьим обязательным условием управляемого наклона распространения трещины является необходимость расположения траектории данного участка скважины в предполагаемой плоскости проведения разрыва пласта (т. е. в вертикальной скважине горизонтальный гидроразрыв невозможен).

Остальные проблемы вытекают из вышеперечисленных: высота (зазор) раскрытия трещины в нашем случае будет частично меньше, что повлечет за собой и уменьшение длин «крыльев» трещины, их ширины (при равных условиях проведения ГРП — давлении и скорости закачки проппанта). Ухудшатся условия проникновения проппанта в зазор и наполнение им трещины, а последующее давление смыкания трещины будет гораздо больше, что скажется на остаточном зазоре и повышает требования к прочности проппанта. Также в трещиноватых породах есть вероятность остановки роста горизонтальной трещины при ее ширине меньшей, чем существующей в породе вертикальной палеотрещины (обрыв концентратора напряжений).

В дополнение сам процесс проведения горизонтального ГРП будет дороже обычного на 20…30% — в этом плане конкуренцию ему может составить обычный многостадийный миниГРП либо множественные боковые отводы из раздвоенной по 6-му уровню сложности TAML многозабойной скважины [2].

 

Преимущества

Настал черед сбора камешков и на другую чашу весов. Да, площадь горизонтальной трещины будет меньше вертикальной при сходных параметрах проведения ГРП, зато этим способом можно интенсифицировать достаточно тонкие прослои (до 5м), где выполнение вертикального ГРП будет нерациональным и иногда даже вредным. Однако и в более мощных пластах не вся площадь вертикальной трещины будет способствовать повышению дебита: часть трещины все равно выйдет за границы продуктивного слоя, что выводит в лидеры по эффективной площади фильтрации «адаптивный» ГРП.

Горизонтальные скважины давно перестали быть экзотикой и уже сами по себе увеличивают нефтеотдачу при грамотном их расположении. Причем, многостадийный обычный миниГРП также требует горизонтального окончания и в дополнение траектории, близкой к перпендикуляру к максимальным горизонтальным напряжениям в горной породе, что будем считать паритетом в их противостоянии с «горизонтальным» ГРП. Как уже упоминалось, трещина с управляемым углом наклона может вскрыть множество других, но уже вертикальных, палеотрещин, что в ряде случаев будет способствовать ошеломительному увеличению нефтеотдачи.

Но все-таки самый главный козырь горизонтального ГРП — это снижение вероятности быстрого обводнения продукции. Если подсчитать стоимость последующего проведения всевозможных ремонтно-изоляционных работ (РИР), затрат на отделение и утилизацию пластовых вод, включая электроэнергию и оборудование, оплату сервисных услуг (без 100% гарантии успешного результата), то горизонтальный ГРП окажется в значительном выигрыше [3]. А если сюда присовокупить более оптимальные условия добычи высоковязких нефтей и возможно даже разработку месторождений пресловутого «бажена», то станет ясно, что за этой технологией будущее, пусть и не исключающее альтернативных вариантов.

Предвосхищая скептицизм в отношении осуществимости горизонтального ГРП, напомним, что человечество достаточно долгое время предавалось воле ветра при хождении на кораблях по морю, пока не научилось идти против потока воздушных масс (галсом). С этого момента и началась эра великих географических открытий. Надеемся, что и нас ожидает нечто подобное, но уже при поиске подземных кладовых.

 

Перспективы

Раз уж речь зашла о прогнозах, давайте вспомним, что мощность разведываемых пластов и их ФЭС падает из года в год; месторождения с легкой нефтью иссякают, а к разработке высоковязких нефтей, можно сказать, еще и не приступали. И методов интенсификации их добычи тоже пока не прибавляется. Вдруг окажется, что «адаптивный» ГРП и есть та палочка-выручалочка, которая позволит решить хотя бы часть проблем с вовлечением в эксплуатацию многочисленных запасов «тяжелой» нефти и других УВ топлив?

Чтобы быть готовым лет через пять активно использовать предлагаемую технологию горизонтального ГРП необходимо уже сейчас начинать разрабатывать математические модели, оборудование и операционную последовательность действий для оптимизации ее под конкретные условия месторождений и тип УВ сырья. Внедрение сложной наукоемкой продукции интеллектуального труда скорым не бывает — надо отдавать себе в этом справедливый отчет.

Предметно о тонкостях технологии гидроразрыва пласта с управляемым углом раскрытия трещины можно будет узнать из следующих публикаций после того, как они будут запатентованы совместно с какой-нибудь из ведущих компаний, желающей стать лидером научно-технического прогресса и инновационного развития в данной области.

 

Список литературы:

1. Оптимизация компоновочных схем телеметрических систем для исследований в процессе бурения / В.В. Синица // Инженерная практика, 2012 г. №1

2. Алгоритм выбора оптимального процесса бурения / В.В. Синица // Нефтесервис, 2012 г., №02

3. До последней капли ТНК-ВР старается продлить жизнь Самотлору // Нефтесервис, 2012 г., №02

 

Сведение об авторах: Синица Владислав Владимирович.

vlad_sin@mail.ru +7 9063416545

Читайте аналитические материалы, обзоры и последние новости нефтегазовой индустрии на сегодня, 06 Декабря, в нашей ленте и в наших группах в социальных сетях: Facebook, Одноклассники, ВКонтакте и Twitter

Рубрики: Бурение, ГРП, Добыча, Технологии | Темы: , , , , , ,

О чём говорят в интернете