Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Комплексный подход к планированию, оптимизации и оценке эффективности гидроразрыва пласта

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Комплексный подход к планированию, оптимизации и оценке эффективности гидроразрыва пласта"

На правах рукописи

ЗАГУРЕНКО АЛЕКСЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ПЛАНИРОВАНИЮ, ОПТИМИЗАЦИИ И ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА

Специальность: 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых

месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка соискание ученой степени кандидата технических наук

4845991

Москва-2011 г. 1 2 МАЙ 2011

4845991

Работа выполнена в управлении технологий разработки месторождений Корпоративного научно-технического центра Открытого акционерного общества «Нефтяная компания «Роснефть» (ОАО «НК «Роснефть»)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Хасанов Марс Магнавиевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Федоров Вячеслав Николаевич кандидат технических наук Курамшин Ринат Мунирович

Ведущая организация:

Государственное унитарное предприятие «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЕР»)

Защита состоится «1» июня 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ 002.263.01 при Научном центре нелинейной волновой механики и технологии РАН (НЦ НВМТ РАН) по адресу: г. Москва, 119334, ул. Бардина, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НЦ НВМТ РАН по адресу: 119334 г. Москва, ул. Бардина, 4.

Автореферат разослан «29» апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

А.П. Аверьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Гидроразрыв пласта (ГРП) в настоящее время является одним из самых эффективных методов разработки низкопроницаемых терригенных отложений. Более 50% остаточных извлекаемых запасов нефти Западной Сибири сосредоточено именно в низкопроницаемых пластах.

В конце 90-х годов прошлого века произошли значительные изменения в технологии ГРП, связанные как с появлением новых химических реагентов и более современной техники, так и расширением области применения технологии ГРП при разработке месторождений нефти и газа. Все это вызвало увеличение интереса к технологии со стороны специалистов и значительному увеличению количества исследований на тему гидроразрыва. Однако подавляющая часть этих исследований посвящены решению отдельных частных задач, а работы, в которых рассматривался бы весь процесс оптимизации ГРП в целом, практически отсутствуют. Таким образом, актуальной задачей является разработка алгоритма, объединяющего отдельные частные задачи в единое целое, - алгоритма выбора оптимальных параметров гидроразрыва пласта.

Выбор оптимальных параметров ГРП невозможен без учета существующих ограничений и экономических критериев оптимизации. Сильнее всего на эффективность практического применения ГРП влияет учет геологических ограничений, связанных с ростом трещины в высоту.

Для месторождений на поздних стадиях разработки, на которых применяется заводнение, так же очень актуальна задача прогноза обводненности после проведения гидроразрыва, так как даже относительно небольшая недооценка роста обводненности может привести к переоценке прироста дебита нефти в несколько раз.

Целью исследования является повышение эффективности гидроразрыва пласта при разработке нефтяных месторождений путем развития научно-методических подходов к планированию, оптимизации и оценке эффективности ГРП.

Задачами исследования являются:

1. Разработка методических основ комплексного подхода к процессу планирования, оптимизации и оценки эффективности гидроразрыва пласта, выделение основных этапов и ключевых направлений, определяющих технологическую и экономическую эффективность ГРП.

2. Разработка алгоритма определения оптимальных параметров трещины гидроразрыва с учетом существующих геологических и технологических ограничений.

3. Разработка методики оценки высоты трещины гидроразрыва.

4. Создание методики прогноза обводненности скважины после ГРП в условиях проникновения части трещины за фронт нагнетаемой воды.

Научная новизна

1. В результате обобщения подходов к оптимизации бизнес-процессов с применением гидроразрыва пласта автором разработан алгоритм планирования, оптимизации и оценки эффективности гидроразрыва пласта, а так же сформулированы научно-обоснованные требования к подбору кандидатов на ГРП.

2. Разработан алгоритм определения оптимальных параметров ГРП, учитывающий существующие геологические и технологические ограничения.

3. Автором получено аналитическое выражение для оценки высоты трещины гидроразрыва в предположении трехслойной модели распределения стрессов и модели Регкт5-Кегп-Могс1§геп (РКЫ) геометрии трещины гидроразрыва, не требующая применения сложных программных комплексов для моделирования.

4. Проведен комплекс расчет на численной модели и предложена научно-обоснованная методика прогноза обводненности добывающей скважины после ГРП в условиях проникновения части трещины за фронт нагнетаемой воды, результаты которой представлены в виде удобной для практического использования номограммы.

Практическая ценность работы

Результаты работы стали основой Положения ОАО «НК «Роснефть» «Планирование, оптимизация и анализ эффективности гидроразрыва пласта» и применяются в научно-исследовательских проектных институтах и добывающих предприятиях Компании.

Внедрение разработанного подхода на производстве обеспечило:

■ Увеличение приростов после ГРП на действующем фонде ООО «РН-Пурнефтегаз» в 3 раза (с 9 т/сут до 30 т/сут) с одновременным повышением успешности. Так же наблюдается увеличение коэффициента охвата вытеснением (период наблюдения составил уже более 4 лет).

■ Увеличение дебитов вновь вводимых скважин с ГРП в ООО «РН-Юганскнефтегаз» на 10-15%, несмотря на то, что происходило ухудшение фильтрационно-емкостных свойств разбуриваемых участков и оптимизация массы проппанта в сторону сокращения.

■ Вовлечение в активную разработку ряда уже давно эксплуатируемых месторождений ОАО «Удмуртнефть», ООО «РН-Ставропольнефтегаз» и ООО «РН-Краснодарнефтегаз».

Основные положения, представляемые к защите

1. Алгоритм определения оптимальных параметров ГРП с учетом геологических и технологических ограничений, эффективность которого подтверждена результатами практического его применения на месторождениях ОАО «НК «Роснефть».

2. Методика оценки высоты трещины гидроразрыва, не требующая применения сложных программных комплексов для моделирования и легко применимая на этапе подбора и оценки кандидатов на ГРП.

3. Алгоритм прогноза обводненности действующей скважины после ГРП в условиях проникновения части трещины за фронт нагнетаемой воды.

4. Алгоритм планирования, оптимизации и оценки эффективности гидроразрыва пласта при разработке нефтяных месторождений.

Апробация работы

Содержание диссертации докладывалось на Российской технической нефтегазовой конференции и выставке БРЕ 2006 (Москва, 26 - 28 октября 2006 г.), VI международном технологическом симпозиуме "Новые ресурсосберегающие технологии недропользования и повышения нефтегазоотдачи" на базе РАГС (Москва, 20-22 марта 2007), XI международной научно-практической конференции «Повышение нефтегазоотдачи пластов и интенсификация добычи нефти и газа» (Москва, 25-26 июня 2007 г.), Международном научном симпозиуме «Теория и практика применения методов увеличения нефтеотдачи пластов» (Москва, 18-19 сентября 2007 г.), Заседании ЦКР Роснедра (Москва, 4 декабря 2007 г.), Российской технической нефтегазовой конференции и выставке БРЕ 2008 (Москва, 28 - 30 октября 2008 г), IX научно-практической конференции «Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами», (Небуг, 15-17 сентября 2009), II Международном научном симпозиуме и выставке «Теория и практика применения методов увеличения нефтеотдачи пластов», (Москва, 15-16 сентября 2009 г.), Конференции «XVIII Губкинские чтения. Инновационное развитие нефтяной и газовой промышленности России: наука и образование», (Москва, 24-25 ноября 2009 г.), на научно-технических советах ОАО «НК «Роснефть» (в 2005-2010 гг).

Публикации

Основное содержание изложено в 9-ти публикациях, в том числе 4 научные статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Структура диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 105 наименований. Диссертация изложена на 114 страницах, включает 1 таблицу, 28 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена цель и задачи работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, и дано краткое описание диссертации по главам.

В начале первой главы выполнен ретроспективный обзор развития подходов к моделированию и применению гидроразрыва пласта и определены основные этапы становления технологии, определившие сегодняшнее состояние данного вопроса.

На сегодняшний день технология ГРП является наиболее результативным геолого-техническим мероприятием, в отдельных случаях обеспечивающим кратное увеличение добычи и повышение эффективности разработки низкопроницаемых коллекторов. Однако, в рамках обсуждения применения ГРП, как правило, не рассматривают весь процесс в целом, а обсуждаются только различные частные аспекты. Это связанно с тем, что гидроразрыв пласта является наукоемким процессом, находящимся на стыке самых разных областей науки и техники и требует участия специалистов с очень высоким уровнем инженерной культуры.

Во второй части первой главы автором проведено системное рассмотрение процессов планирования и проведения ГРП при разработке нефтяных месторождений, и определено, какие из параметров на каждом этапов являются определяющими для оптимизации всего процесса гидроразрыва. Так же определены основные участники процесса и решаемые ими ключевые задачи.

В работе показано, что при исследовании и оптимизации процесса ГРП важно не только правильное выстраивание последовательности этапов и их составляющих. Важно так же понимание того, как именно ключевые параметры влияют на весь процесс. Ключевые этапы и основные направления для повышения эффективности ГРП приведены на Рис. 1.

В третьей части первой главы изложены общие положения при планировании и проведении ГРП, а так же разработанные автором требования к подбору скважин-

кандидатов, полученные автором в результате применения комплексного подхода к ключевым элементам процесса ГРП.

Во второй главе представлен разработанный автором алгоритм выбора оптимальных параметров трещины ГРП с учетом геологических и технологических ограничений.

В первой части второй главы рассмотрены методические подходы к выбору оптимальной геометрии трещины гидроразрыва пласта на базе унифицированного дизайна ГРП (здесь «унифицировать» — приводить к единой форме или системе, к единообразию).

При оптимизации ГРП в первую очередь необходимо найти объем проппанта (или его массу), при котором мероприятие даст максимальный эффект. Но это только «первое приближение».

Рассмотрим случай постоянного объема трещины. Чем длиннее трещина, тем больше площадь притока из пласта к трещине. Но одновременно с этим трещина становиться уже, и уменьшается площадь поперечного сечения, и при некоторых значениях её проводимости трещина начинает играть роль некоторого штуцера. В результате падение давления в трещине увеличивается. Соответственно уменьшается эффективный перепад давления между трещиной и пластом. То есть при росте длины трещины действуют два противоборствующих фактора: рост площади притока к трещине, увеличивающий дебит скважины, и уменьшение эффективного перепада давления между трещиной и пластом, уменьшающий дебит скважины. Следовательно, при фиксированном объеме трещины гидроразрыва, существует такое соотношение полудлины трещины и её ширины, при котором дебит скважины будет максимален.

Основная идея унифицированного дизайна ГРП состоит в том, что решение отдельных задач, возникающих в процесс оптимизации дизайна, может быть описано в рамках единого алгоритма. При этом очень удобным оказывается сведение этого алгоритма к определению некоторых ключевых безразмерных параметров, определяющих эффективность ГРП.

Оценка потенциала скважин после ГРП

О Подбор и к К

ранжирование Г^ \ Оптимизация \ кандидатов на дизайна ГРП

Контроль выполнения работ

Ф

Анализ эффективности проведенных ГРП

Направления для улучшений

• Корректность определения потенциала скважин

• Качество исходных данных

• Трудозатраты для оценки

• Увеличение коэффициент а извлечения нефти (КИН)

• Увеличение количества кандидатов

• Снижение рисков

• Увеличение уровней добычи и длительности эффекта

• Внедрение новых технологий

• Снижение рисков

• Качество проведения ГРП

• Сокращение времени цикла работ

• Качество освоения скважины после ГРП

• Расширение технических

возможностей

• Выявление системных ошибок

• Определение лучших

технологий ГРП

• Подготовка рекомендаций к дальнейшим работам

Рис. 1 Ключевые этапы и основные направления для улучшения ГРП

Так, например, трещина ГРП может быть охарактеризована безразмерным числом проппанта а эффект от проведения гидроразрыва - безразмерной продуктивностью Зо- При этом весь дальнейший процесс оптимизации дизайна сводится к увязке отдельных элементов (задач) и характеризующих их параметров с этими ключевыми безразмерными переменами. Например, при фиксированном объеме проппанта определяются значения параметров, при которых достигается максимум продуктивности скважин. А все возможные геологические и технологические ограничения учитываются посредством корректировки параметров трещины так, чтобы отклонение от оптимума, который был определен без учета ограничений, было минимальным.

При таком подходе такие сложные эффекты, как рост трещины в высоту, отклонения от линейного закона Дарси при больших скоростях течения, эффекты вдавливания проппанта в стенки трещины (может быть значительным для пластов с очень высоким содержанием глин) и многие другие, решаются общими методами. Затем эти эффекты могут быть учтены в общей модели гидроразрыва через

корректировку конечных параметров трещины относительно простыми и прозрачными способами, делая всю процедуру планирования, проведения и анализа эффективности ГРП последовательной и логичной.

Во второй части второй главы автором предложен алгоритм определения оптимальных параметров трещины гидроразрыва, который базируется на принципах унифицированного дизайна. Решена задача определения оптимальных параметров трещины гидроразрыва (в первую очередь полудлины и ширины трещины) при фиксированном объеме проппанта.

В работе показано, как задача нахождения оптимальных параметров сводится к определению таких параметров трещины, при которых безразмерная продуктивность скважины Уд при заданном числе проппанта Л^ (эквивалентном объему проппанта Мр) будет максимальной.

Принципиальная схема технико-экономической оптимизации дизайна ГРП, разработанная автором, приведена на Рис. 2. Алгоритм состоит 4 основных шагов:

1. Определение оптимальных параметров трещины при заданной массе проппанта.

2. Расчет технологических показателей после ГРП для параметров из п. 1.

3. Оценка экономических показателей на основе п.2.

4. Выбор оптимальной массы проппанта.

При этом в качестве критериев оптимизации выступают следующие:

1. Достижение лучших экономических показателей

2. Достижение максимальной продуктивности скважины;

3. Достижение проектного коэффициента извлечения нефти через увеличение коэффициента охвата заводнением;

4. При близких экономических показателях (при разнице меньше точности расчета) - обеспечение максимальных технологических показателей (в первую очередь добычи нефти).

Данные по жидкостям и проппантам

Рис. 2 Принципиальная схема выбора оптимального дизайна ГРП

Успешное применение технологии ГРП на практике не возможно без учета существующих геологических и технологических ограничений.

В третьей части второй главы предложена разработанная автором методика учета геологических и технологических ограничений, которые могут оказать значительное влияние при принятии решения о параметрах проведения ГРП. Представлены результаты внедрения данного подхода, на примере месторождений ОАО «НК «Роснефть», которые подтверждают её эффективность.

Большинство ограничений, возникающих при проведении ГРП, можно условно разделить на геологические и технологические ограничения.

К геологическим можно отнести ограничения, связанные с особенностями геологического строения объекта разработки выше и нижележащих пластов. Например, близость газо- или водоносных пластов (менее 10 метров) приводит к необходимости ограничивать рост трещины в высоту, что автоматически приводит к ограничению максимального объема закачиваемого проппанта, требует изменения стратегии проведения перфорации и дизайна гидроразрыва. Так же к геологическим

Стратегия проведения

геолого-технических мероприятий

ограничениям можно условно отнести ограничения, связанные с организацией заводнения. Например, в некоторых случаях, когда нагнетательная скважина, работающая при забойных давлениях выше давления гидроразрыва, располагается относительно близко от добывающей и находится по направлению распространения трещины (может быть определено с применением акустических методов), приходится ограничивать максимальную полудлину трещины ГРП на добывающей скважине.

К технологическим ограничениям относятся ограничения, связанные с техническими возможностями используемого оборудования и химических реагентов. Например, наличие ограничения по максимально развиваемому в процессе ГРП давлению (в первую очередь связано с возможностями устьевой арматуры и мощностью насосных агрегатов) может привести к ограничению максимальной ширины трещины.

Для учета основных ограничений автором был разработан следующий алгоритм:

1. После нахождения высоты трещины И/ необходимо сравнить её с максимально допустимой высотой трещины к/'а' . Если hf > Ъ™ах, то это означает, что превышен максимально допустимый объем ГРП и дальнейшее увеличение массы проппанта опасно.

2. Ширина трещины не должна быть меньше, чем три диаметра наиболее крупного из закачиваемых проппантов Ор (если в процессе работы производится закачка различных видов проппанта), а также не может быть больше, чем максимальная ширина, зависящая от механических свойств породы коллектора (которые учитывает модуль плоской деформации Е') и максимального эффективного давления Р„тах, которое может создать оборудование ГРП (на практике от 30 до 120 атм).

3. Максимально допустимая полудлина трещины зависит от схемы размещения скважин и расстояния до ближайших нагнетательных скважин в направлении развития трещины ГРП.

4. Оптимальная безразмерная проводимость трещины с учетом ограничений (Cfdp'") определяется уже через пересчитанные с учетом ограничений параметров (ширину и полу длину).

Для использования на практике описанная во второй главе методика была реализована автором в виде расчетного модуля. Далее приведен пример расчетов на фактических данных.

На Рис. 3 представлены исходные параметры для проведения оптимизации параметров ГРП для скважины пласта АС 12 Приобского месторождения ООО «РН-Юганскнефтегаз».

Из наиболее характерных особенностей данного пласта можно выделить его низкую проницаемость около 1 мД в сочетании с большой общей толщиной от 30 до 100 м и низкой долей коллектора - доля коллектора составляет от 0.2 (в краевых худших по продуктивности зонах) до 0.8 (в самых выдержанных зонах). Необходимо отметить, что в таких условиях влияние оптимизации дизайна ГРП наиболее значительно. Именно проблемы разработки низкопроницаемых месторождений Западной Сибири и послужили толчком для появления данной работы.

В левой колонке на Рис. 3 сгруппированы технические данные (характеристики пласта, пластовых флюидов, проппанта и жидкости гидроразрыва), в правой — экономические (удельные стоимостные показатели) и технологические данные (плановый процент потерь, период эффекта и др.).

Исходные данные

Технические длины? Экономические данные

Остановочный дебит нефти т/сут. 0,0 Переменные расходы

Обводненность до ГРП ! % 15 - на подъем и сбор жидкости 18

Обводненность после ГРП : % 35 - на транспортировку и подготовку жидкости руб./т 147

Радиус скважины : М 0,1 - на добычу воды и закачку жидкости руб./т 4,5

Скин фактор до проведения работ 1 Данные для расчета экономического эффекта

Коэффициент текущей компенсации 1,2 Цена нефти (без НДС) руб. 4 432

Коэффициент эксплуатации 0.97 НДПИ руб. 1900

Характеристики пласта Курс доллара руб. 26

Радиус дренирования скважины м 240 Ставка дисконтирования годовая % 20

Забойное давление до ГРП • атм 50 Среднегодовая норма амортизации % 6.7

Забойное давление после ГРП : атм 50 Плановый процент потерь нефти % 4.3

Пластовое давление ; атм 251 Длительность эффекта от ГРП сут. 1Я25

Давление насыщения ! атм 113 Максимальный срок окупаемости ; мес. 12

Общая мощность пласта м 27 Месяц проведенияГРП - ч

Эффективная мощность пласта ; м 11

Про ни цае мость ; мД 1,6 Стоимость ГРП

Модуль Юнга (для песчаников) атм 141 000 Услуги (тыс. руб.) 3 086

Коэф-т Пуассона (для песчаников) - 0,25 Услуги бригады ТКРС, бр. часы 5 • 276

Модуль плоской деформации атм 150 400 Услуги геофизиков, в т.ч.

Разница стрессов глин и коллектора ; атм 14 - исследования, операций (руб.) 10 1

Характеристики нефти и воды - перфорации, операций (руб.) 162 1

Объемный коэффициент нефти 3, 3 •. м /м 1,579 Базовая стоимость услуг по ГРП 1040 1

Плотность нефти ' т/м3 0.834 Услуги по выводу на режим : 32 1

Вязкость нефти ; сПз 0.45 Услуги азотной установки 140 1

Вязкость воды ; сПз 0.5 Прочие успуги при ремонте скважины :

Характеристики проппанта - прокат НКТ для ГРП 65 1

Насыпная плотность проппанта ; т/м3 1,54 - прокат пакера для ГРП 45 1

Диаметр проппанта ; мм 1.1 - услуги спецтехники, маш.-часов 0,3 1

Коэффициент загрязнения проппанта : 0,65 - подготовка к ГРП 565 1

Проницаемость проппанта = д 480 - Заключительные после ГРП 62« 1

Проницаемость трещины ! Л 168 - смена насоса 28 1

Параметры проведения ГРП - проведение СКО, ПСО, ПАВ 15 1

Цикл проведения ГРП 1 сут. ■» - проведение ПВЛГ 15 1

Цикл ремонта ; сут. 25 - прочие услуги

Эффективность жидкости разрыва - 0,3 Материалы

Расход жидкости разрыва (средний) ;мЗ/мин 3,5 Проппант 52 000 руб./т

Вязкость жидкости разрыва ; сПз 200 Оборудование (тыс, руб.) 0

Коэффициент успешности 0,3 Кабель и НКТ 780 1

Коэффициент запаса расчета - 1 Дополнительное оборудование 1

расчетные ячейки - Г

Рис. 3 Пример исходных параметров для оптимизации дизайна. Результаты расчетов приведены на Рис. 4. Из графиков видно, что в данном

Ширина и полудлина трещины ГРП с учетом ограничений 15 240

Э 5

80 С

-^—Ширина ——Полудлина

0 100 200 300 400 500 600

Масса проппанта, т

Экономические параметры

Масса проппанта, т

Высота трещины и дебит после ГРП

х 80

/

-Высота трещины

Дебит нефти

60

?

ч

100 200 300 400

Масса проппанта, т

500

Рис. 4 Результаты расчетов

примере большое влияние оказывают 2 ограничения:

1. Низкая проницаемость пласта. Практически вплоть до массы проппанта 160 тонн оптимальная ширина трещины оказывается меньше минимально допустимой.

2. Ограничение по полудлине трещины, связанное с существующей системой разработки.

Внедрение разработанного автором подхода на производстве для подбора кандидатов и определения параметров ГРП в ООО «РН-Юганскнефтегаз» началось в конце 2005 года. На Рис. 5 представлены результаты сравнения ГРП, проведенных в 2005 и 2006 годах на крупнейшем месторождений ООО «РН-Юганскнефтегаз» -Приобском месторождении.

240

180

120

¿0 0

Рис. 5 Результаты комплексного подхода к планированию и проведению ГРП на Приобском месторождении ООО «РН-Юганскнефтегаза»

Одним из ключевых параметров добычи, который позволяет провести оценку эффективности ГРП, является полученный дебит жидкости после ГРП, отнесенный к проводимости пласта (произведению проницаемости пласта на его эффективную

-16-

□ 2005 02006

92

74

204 205

кЬ <5ж

(мД'м) (мЗ/сут)

□ 2005 ]

□ 2006 I

2,7

2,2

7,0

4,1

\ \

■X

<Зж/М1 Мр/Ь

(мЗ/сут/м) (тонн/м)

толщину) 0,ж / кИ. Другим информативным показателем является отношение объема проппанта на один ГРП к эффективной мощности пласта Мр / И.

Анализ результатов показывает, что внедрение разработанных подходов позволило обеспечить увеличение эффективности ГРП:

■ По Приобскому месторождению, несмотря на снижение кИ на 17%, наблюдается увеличение Qжl кИ на 3%.

■ Аналогичные результаты получены по Мало-Балыкскому месторождению: при увеличении кк всего на 8%, удалось увеличить Qжl кИ на 22%.

■ При этом удельная концентрация проппанта на данных месторождениях значительно снизилась в 2006 г. (на 13% и 8% соответственно).

В третьей главе представлен алгоритм оценки высоты трещины гидроразрыва в предположении трехслойной модели распределения стрессов и РегкшБ-Кегп-Могс^геп (РК1Ч) модели геометрии трещины гидроразрыва. Основой данного алгоритма служит полученная автором формула связывающая геометрию трещины с технологическими параметрами гидроразрыва и геомеханическими свойствами пласта.

При проведении гидроразрыва в низкопроницаемых коллекторах, как правило, создаются трещины очень большой протяженности (полудлиной до 200 м). При этом становиться очень актуальным вопрос оценки роста трещины в высоту. Так же задача оценки высоты трещины актуальна при близком расположении газо- и водоносных горизонтов, когда есть риск прорыва при ГРП барьеров, отделяющих целевой горизонт. При этом на стадии предварительного подбора и оценки кандидатов на ГРП специализированные симуляторы для моделирования процесса гидроразрыва либо не используются, либо их использование затруднено большим количеством кандидатов.

Проведенный автором анализ дизайнов ГРП, проводимых на месторождениях НК «Роснефть», показал, что геологическим условиям и создаваемой геометрии трещины очень хорошо соответствует аналитическая модель Регктз-Кегп-Могс^геп (РЫМ

модель). Однако это 2Б-модель и высота трещины в ней является входным параметром.

Исходя из предположения РКЛЯ геометрии трещины и трехслойной модели распределения стрессов (для большинства случае обеспечивает достаточную точность) автором было выведено уравнение, связывающее высоту трещины со свойствами пласта и технологическими параметрами гидроразрыва:

( 2 ГПТ-е - (1)

1---апхш -А/ =М Р

где к/ - безразмерная высота трещины и мр - безразмерная масса проппанта:

А, - .„„ М-.Е"4 •//•<?

А/

_ /

М п = 1.22-

!

где И/ - высота трещины, - общая толщина пласта, Мр - масса проппанта, Е' -модуль плоской деформации, ц - вязкость жидкости гидроразрыва, <7 - скорость закачки жидкости гидроразрыва, рр — плотность проппанта, <рр - пористость трещины, Да - разница стрессов между целевым пластом и выше и нижележащими барьерами.

Другой актуальной задачей является оценка части объема трещины гидроразрыва, которая выходит за пределы целевого пласта. Этот объем характеризуется параметром Ех. Основываясь на эллиптической форме трещины, в предположении Р1Ш геометрии трещины гидроразрыва трещины, было получено выражение для расчета Ех:

(2)

Ех-

4-й. х

/ [1 ГО 2 1 2 К

2-агат , I" 1-

\ 1 \ К } / V К I) А/

-4

X

где

- У*/

х = —--

4-й.

/ ( 1 , 1 \

, ГО

^-2»агс5т

V О

\ < у

■2-, II

На Рис. 6 на примере скважины, параметры которой приведены в описании главы 2, показано как на высоту трещины гидроразрыва влияет разница стрессов между целевым пластом и выше и нижележащими барьерами.

-18-

Высота трещины и дебит после ГРП

120

90

а

Р

8 40

а

0

О

100

200

-Высота трещины §

........Дсиш нефти

...................................................................< - ................................................- О

О 300 400 500 600

Масса проппанта, т

Рис. 6 Влияние на рост высоты трещины разницы стрессов между целевым пластом и барьерами

В четвертой главе представлена методика прогноза обводненности добывающей скважины после проведения ГРП в условиях проникновения части трещины за фронт нагнетаемой воды.

Практически 95% низкопроницаемых месторождений в России разрабатываются с поддержанием пластового давления за счет заводнения. При этом на объектах разработки, где заводнение производится продолжительное время, и фронт закачиваемой воды практически достиг добывающих скважин, прогноз обводненности после ГРП делается в лучшем случае исходя из статистики. Соответственно для подобных условий возникает необходимость разработки метода прогноза обводненности скважины после ГРП, который учитывал бы проникновение трещины за фронт вытеснения.

В данной главе описывается подход, основанный на результатах проведенного моделирования и аналитических зависимостях, который позволяет прогнозировать обводненность скважины в зависимости от параметров ГРП и пласта.

Суть подхода заключается в расчете обводненности скважины после ГРП исходя из известного профиля притока вдоль трещины и положения фронта нагнетаемой воды. Поле пластового давления и распределение плотности притока вдоль трещины

первоначально строится для случая однофазной фильтрации, который также рассматривается как предельный случай двухфазной фильтрации флюидов с одинаковыми физико-химическими свойствами и с соотношением подвижности (в литературе иногда используется термин фильтрация «цветной жидкости»), равным единице. В дальнейшем полученные результаты распространяются на случай значения соотношения подвижностей отличного от единицы с помощью внесения поправок в расчет обводненности скважины. С целью облегчения практического использования результаты всех расчетов представляются в виде набора номограмм.

0. 02 0.4 0.6 0 8 I

Рис. 7 Расчетная сетка для численного решения задачи о притоке жидкости к

трещине ГРП

Распределение потока жидкости вдоль трещины было получено автором по итогам гидродинамического моделирования с использованием метода локального измельчения расчетной сетки в области вокруг трещины (Рис. 7).

Результаты расчетов представлены на Рис. 8 в виде зависимости плотности притока к трещине от расстояния от скважины до конца трещины для различных значений безразмерной проводимости трещины. Для большей универсальности

данные представлены в безразмерных координатах. По оси ординат отложена плотность притока к трещине на данном удалении от скважины ц(х) по отношению к общему дебиту скважины По оси абсцисс приведено отношение расстояния от скважины вдоль координаты х к полу длине трещины х/.

= 2 РсР = 3

- РсЭ = 5 -гсо = е -РсР = 10 -РсО= 15 -ЯсО = 20

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Безразмерное расстояние от скважины до конца трещины, х I xf

Рис. 8 Плотность притока жидкости к трещине ГРП в зависимости от расстояния от скважины до конца трещины и значения Рс0

Для трещины конечной проводимости из-за потерь давления по длине трещины интенсивнее всего приток осуществляется к самой скважине (так как в этой области создается наибольшая депрессия на пласт), а также к концу трещины за счет большей площади, открытой для фильтрации жидкости. При увеличении проводимости трещины потери в ней становятся меньше, профиль притока выравнивается, возрастая лишь к концу трещины лишь вследствие увеличения зоны, доступной для фильтрации.

Зная, как распределен поток вдоль трещины, можно рассчитать зависимость обводненности скважины от продвижения фронта воды вдоль трещины. Значения дебитов можно рассчитать, проинтегрировав функцию плотности притока в соответствующих пределах. По известным значениям дебитов воды и жидкости можно определить обводненность скважины для данной глубины проникновения трещины за фронт заводнения при единичном соотношении подвижностей

Далее определяется обводненность скважины при соотношении подвижностей, не равном единице, через обводненность скважины при единичном соотношении подвижностей.

С помощью изложенного выше подхода для различных значений глубины проникновения трещины за фронт заводнения рассчитаны значения обводненности скважины для трещин различной проводимости и для различных соотношений подвижностей воды и нефти (Рис. 9).

Слева по оси абсцисс отложены расстояния от конца трещины до положения фронта заводнения по отношению к полудлине трещины (а/х/). По текущему значению этого параметра и заданной безразмерной проводимости трещины Рев можно определить обводненность скважины при соотношении подвижностей, равном единице, значение которой отложено по оси ординат. С помощью правой части номограммы из найденной обводненности при М = 1 для заданного соотношения подвижностей определяется значение обводненности при М Ф 1.

В целом для относительно хорошо выдержанных по простиранию пластов (например, пласты БП14 и Ю1 в ООО «РН-Пурнефтегаз») методика при сопоставлении с фактическими полученными данными дает хорошую точность на уровне 80%. Анализ скважин со значительными отклонениями фактической обводненности от прогнозного значения продемонстрировал, что значительноые отклонения, главным образом, обусловлены влиянием заколонных перетоков на нагнетательных скважинах. Поэтому успешность практического применения методики в значительной степени определяется качеством данных о техническом состоянии добывающих и нагнетательных скважин.

Обволненность при М= 1

Рис. 9 Номограмма для определения обводненности скважины в зависимости от глубины проникновения трещины ГРП за фронт заводнения для различных значений безразмерной проводимости трещины и соотношений подвижностей воды и нефти

Использование предлагаемой методики дает возможность делать оценку обводненности скважины еще на начальном этапе анализа кандидатов на ГРП, не прибегая сразу к относительно долгому и трудоемкому численному моделированию.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Обобщены методические подходы к планированию, оптимизации дизайна и оценки эффективности гидроразрыва пласта, определены основные этапы и ключевые направления для повышения эффективности гидроразрыва.

2. Разработан алгоритм определения оптимальных параметров ГРП с учетом геологических и технологических ограничений.

3. Создана методика оценки высоты трещины гидроразрыва, не требующая применения сложных программных комплексов для моделирования и легко применимая на этапе подбора и оценки кандидатов на ГРП.

-23-

4. Предложен инструмент для прогноза обводненности действующей скважины после ГРП в условиях проникновения трещины за фронт нагнетаемой воды.

5. Внедрение комплексного подхода к планированию, оптимизации дизайна и оценке эффективности ГРП на месторождениях НК «Роснефть» позволило:

■ Увеличить приросты после ГРП на действующем фонде ООО «РН-Пурнефтегаз» в 3 раза (с 9 т/сут до 30 т/сут);

■ Увеличить дебиты вновь вводимых скважин с ГРП в ООО «РН-Юганскнефтегаз» на 10-15%, несмотря на то, что происходило ухудшение фильтрационно-емкостных свойств разбуриваемых участков и сокращение массы закачиваемого проппанта;

■ Вовлечь в активную разработку давно эксплуатируемые месторождения «Удмуртнефть», «РН-Ставропольнефтегаз» и «РН-Краснодарнефтегаз».

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. A.V. Timonov, A.G. Zagurenko, М.М. Hasanov, A.G. Pasynkov, and I.S. Afanasiev, System Approach to Hydraulic Fracturing Optimization in Rosneft Oilfields // SPE 104355, Rosneft Copyright 2006, Society of Petroleum Engineers.

2. Тимонов A.B., Загуренко А.Г. Оптимизация технологий ГРП на месторождениях ОАО «НК «Роснефть» // Научно-технический Журнал «Нефтяное хозяйство» №11,2006.

3. Хасанов М.М., Антоненко Д.А., Загуренко А.Г. Системная работа по повышению нефтеотдачи на месторождениях "НК "Роснефть" // Научно-технический Журнал «Нефтяное хозяйство» №3,2008, стр.26-29.

4. A.V. Dedurin, V.A. Majar, А.А. Voronkov, A.G. Zagurenko, A.Y. Zakharov, T. Palisch and M.C. Vincent, Designing Hydraulic Fractures in Russian Oil and Gas Fields to Accommodate Non-Darcy and Multiphase Flow // SPE 101821,2008.

5. Загуренко А.Г., Коротовских В.А., Тимонов A.B.: "Технико-экономическая оптимизация дизайна гидроразрыва пласта" // Научно-технический Журнал «Нефтяное хозяйство» № 11,2008, стр.54-57.

6. Хасанов М.М., Афанасьев И.С., Антоненко Д.А., Загуренко А.Г., Применение методов увеличения нефтеотдачи в ОАО «НК «Роснефть» // Тезисы докладов конференции «XVIII Губкинские чтения. Инновационное развитие нефтяной и газовой промышленности России: наука и образование», Москва, 24-25 ноября 2009, стр.215-216.

7. Афанасьев И.С., Павлов В.А., Загуренко А.Г., Антоненко Д.А., Хайдар A.M. Применение методов увеличения нефтеотдачи в НК «Роснефть» // Материалы II Международного научного симпозиума «Теория и практика применения методов увеличения нефтеотдачи пластов», т.1., Россия, Москва, 2009, с. 24-33.

8. Павлов В.А., Антоненко Д.А., Загуренко А.Г., Ключевые аспекты увеличения нефтеотдачи на месторождениях ОАО «НК «Роснефть» // Тезисы докладов IX научно-практической конференции «Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами», Россия, Небуг, 2009, с.34-35.

9. Загуренко А.Г., Коротовских В.А., Колесников A.A., Тимонов A.B., Кардымон Д.В., Комплексная система планирования и проведения гидроразрыва пласта на месторождениях ОАО "НК "Роснефть" // Научно-технический Журнал «Нефтяное хозяйство» № 4, 2009, стр.78-80.

Соискатель Загуренко А.Г.

Для заметок

Заказ № 96-А/04/2011 Подписано в печать 13.04.2011 Тираж 100 экз. Усл. пл. 1,2

^ ) \ ООО "Цифровичок", тел. (495) 797-75-76; (495) 778-22-20 .. "V/ www.cfr.ru; e-mail:injo@cfr.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Загуренко, Алексей Геннадьевич, Москва

61 11-5/2674

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «НЕФТЯНАЯ КОМПАНИЯ «РОСНЕФТЬ»

На правах рукописи

ЗАГУРЕНКО АЛЕКСЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ПЛАНИРОВАНИЮ, ОПТИМИЗАЦИИ И ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и

газовых месторождений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Хасанов М.М.

Москва 2011

Введение......................................................................................................4

1 Комплексный подход к планированию, оптимизации дизайна и оценки эффективности гидроразрыва пласта при разработке нефтяных месторождений..........................................................................................13

1.1 История развития технологии ГРП............................................14

1.2 Модель процесса планирования, оптимизации дизайна и оценки эффективности гидроразрыва пласта при разработке нефтяных месторождений....................................................................19

1.2.1 Ключевые этапы и основные направления для улучшений в процессе применения технологии ГРП.........................................20

1.2.2 Модель процесса планирования, оптимизации дизайна и анализа эффективности ГРП.............................................................25

1.3 Применение комплексного подхода к ключевым элементам процесса ГРП.........................................................................................27

1.3.1 Общие положения при планировании и проведении ГРП 27

1.3.2 Требования к подбору скважин-кандидатов......................29

1.3.3 Исходные данные, необходимые для оптимизации ГРП.. 33

1.4 Заключение...................................................................................34

2 Определение оптимальных параметров трещины гидроразрыва с учетом существующих технологических ограничений........................36

2.1 Методические подходы к выбору оптимальной геометрии трещины гидроразрыва пласта.............................................................37

2.1.1 Геометрия и параметры трещины гидроразрыва...............39

2.1.2 Унифицированный дизайн ГРП...........................................41

2.2 Оптимизация параметров ГРП...................................................42

2.2.1 Методика оптимизации дизайна..........................................46

2.2.2 Пример 1. Акустические исследования геометрии

трещины гидроразрыва......................................................................55

2

2.2.3 Пример 2. Выбор оптимальной концентрации брейкера.. 58

2.3 Алгоритм определения оптимальной геометрии трещины гидроразрыва с учетом существующих геологических и технологических ограничений.............................................................60

2.3.1 Алгоритм учета ограничений при оптимизации ГРП.......61

2.3.2 Пример расчета......................................................................63

2.3.3 Результаты внедрения технико- экономической оптимизации ГРП на месторождениях НК «Роснефть»................66

2.4 Заключение...................................................................................67

3 Методика оценки высоты трещины гидроразрыва в предположении трехслойной модели распределения стрессов и РЮчГ модели геометрии трещины гидроразрыва............................................69

3.1 Методика оценки высоты трещины гидроразрыва..................70

3.2 Пример расчета разницы стрессов для трехслойной модели . 74

4 Построение номограммы для прогноза обводненности добывающей скважины после проведения ГРП в условиях проникновения части трещины за фронт нагнетаемой воды...............78

4.1 Моделирование притока жидкости к трещине.........................79

4.2 Расчет обводненности скважины при соотношении подвижностей нефти и воды, равном единице...................................83

4.3 Расчет обводненности скважины при соотношении подвижностей нефти и воды, не равном единице..............................86

4.4 Построение номограммы для определения обводненности скважины с трещиной ГРП при наличии фронта заводнения..........87

4.5 Выводы..........................................................................................90

Заключение................................................................................................91

Список используемых обозначений.......................................................98

Список цитируемых источников...........................................................103

3

Введение

Гидроразрыв пласта (ГРП) в настоящее время является одним из самых эффективных методов разработки низкопроницаемых терригенных месторождений. Более 50% остаточных извлекаемых запасов нефти Западной Сибири сосредоточено именно в низкопроницаемых пластах. Как показывает практический опыт и инженерные расчеты, без применения ГРП большая часть этих запасов останется в недрах Земли. Именно это служит причиной того, что сегодня ГРП является распространенным объектом исследования.

В конце 90-х годов прошлого века произошли значительные изменения в технологии ГРП, связанные как с появлением качественно новых химических реагентов и более современной техники, так и расширением области применения технологии ГРП при разработке месторождений нефти и газа [1].

Научный интерес на таком уровне поддерживается благодаря двум факторам:

1. Ставшей очевидной связи между совершенствованием технологий ГРП и более эффективной разработкой запасов нефтяных и газовых месторождений, на фоне снижения количества открытий новых месторождений. Причем, не только для низкопроницаемых запасов, разработка которых начинает оказывать все большее влияние всю нефтегазовую отрасль, но и широкого развития ГРП в высокопроницаемых коллекторах, где гидроразрыв начинает применяться там, где традиционно использовались совершенно другие технологии. Например, технология ГРП стала постепенно замещать использование гравийных фильтров при борьбе с выносом мехпримесей в слабосцементированных коллекторах;

2. Наметившимся в 90-х годах прошлого века предпосылкам для перехода технологии ГРП на качественно новый уровень. Например, если в России в середине 90-х, средний объем ГРП составлял ~ 5 тонн проппанта, то уже сейчас проводятся работы с закачкой до 900 тонн проппанта, и сегодня это уже не является технологическим пределом.

Хотя отдельные задачи из разных областей науки, связанные с проведением гидроразрыва пласта, хорошо известны уже давно (первые решения получены еще в 60-70 годы), подход, позволивший объединить все это разнообразие задач в рамках относительно «простой» и прозрачной для восприятия специалистами из любой области методики, появился относительно недавно. Ключевая идея этого подхода -«унифицированный» дизайн гидроразрыва. Термин «унифицированный» подчеркивает интеграцию различных технологических аспектов процесса ГРП.

Основная идея унифицированного дизайна ГРП состоит в том, что решение отдельных задач, возникающих в процесс оптимизации дизайна, может быть описано в рамках единого алгоритма. При этом очень удобным оказывается сведение этого алгоритма к определению некоторых ключевых безразмерных параметров, определяющих эффективность ГРП.

Так, например, трещина ГРП может быть охарактеризована безразмерным числом проппанта Ыр, а эффект от проведения гидроразрыва - безразмерной продуктивностью При этом весь дальнейший процесс оптимизации дизайна сводится к увязке отдельных элементов (задач) и характеризующих их параметров с этими ключевыми безразмерными переменами. Например, при фиксированном объеме проппанта находятся параметры, при которых достигается максимум продуктивности. А все возможные геологические и технологические ограничения учитываются посредством корректировки параметров трещины так, чтобы отклонение

от оптимума, который был определен без учета ограничений, было минимальным.

При таком подходе такие сложные эффекты, как рост трещины в высоту, отклонения от линейного закона Дарси при больших скоростях течения, эффекты вдавливания проппанта в стенки трещины (может быть значительным для пластов с очень высоким содержанием глин) и многие другие, решаются общими методами. Затем эти эффекты могут быть учтены в общей модели гидроразрыва через корректировку конечных параметров трещины относительно простыми и прозрачными способами, делая всю процедуру планирования, проведения и анализа эффективности ГРП последовательной и логичной.

Здесь очень важно отметить разницу между прямым моделированием гидроразрыва в современных симуляторах и методологией унифицированного дизайна ГРП. В последние годы модели гидроразрыва превратились в сложные программные продукты, которые могут так же решать и различные смежные задачи, например, моделировать реологию жидкостей гидроразрыва в зависимости от состава химических добавок и термодинамических условий проведения ГРП. Однако поиск оптимального дизайна не является исходной целью таких симуляторов.

Исторически эти программные комплексы создавались как

последовательное добавление и усложнение все новых и новых моделей

отдельных процессов, происходящих при проведении операции ГРП, и

учитывающих какие-то отдельные, зачастую локальные эффекты. Даже в

самых современных версиях подобных программ нет гарантии, что

рассчитанный набор режимов обработки содержит оптимальный вариант с

рациональной инженерной точки зрения. Приближение к оптимуму сильно

зависит от интуиции пользователя и от количества рассчитываемых

вариантов. В итоге поиск оптимального решения становиться экспертной

областью, зависящей от искусства пользователя. Основная идея же

6

унифицированного дизайна ГРП состоит в том, чтобы сделать процесс принятия технологических решений максимально прозрачным и понятным обычной инженерной логике. Превратить искусство дизайна в инженерные расчеты.

Подавляющая часть исследований на тему гидроразрыва посвящены решению отдельных частных задач, а работы, в которых рассматривался бы весь процесс оптимизации ГРП в целом, практически отсутствуют. Таким образом, актуальной задачей является разработка алгоритма, объединяющего отдельные частные задачи в единое целое, - алгоритма выбора оптимального параметров гидроразрыва пласта.

Выбор же оптимальных параметров ГРП невозможен без учета существующих ограничений и экономических критериев оптимизации. Сильнее же всего из всех ограничений на эффективность практического применения ГРП влияет учет геологических ограничений, связанные с ростом трещины в высоту.

Для месторождений на поздних стадиях разработки, на которых применяется заводнение, так же очень актуальна задача прогноза обводненности после проведения гидроразрыва. Так как даже относительно небольшая недооценка роста обводненности в подобных условиях может привести к переоценке прироста дебита нефти в несколько раз.

Основная цель диссертационной работы заключается в повышении

эффективности применения гидроразрыва пласта при разработке нефтяных

месторождений путем развития научно-методических подходов к

планированию, оптимизации и оценке эффективности ГРП. В работе так

же прорабатываются вопросы определения оптимальных параметров

гидроразрыва пласта с учетом технологических ограничений и

экономических критериев оптимизации. Разработана методика оценки

эффекта роста трещины в высоту на базе обобщенной геомеханической

7

модели пласта, а так же решается ряд частных задач, оказывающих значительное влияние на эффективность применения ГРП.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Разработка методических основ комплексного подхода к процессу планирования, оптимизации и оценки эффективности гидроразрыва пласта при разработке нефтяных месторождений, выделение основных этапов этого процесса и ключевых направлений для улучшений.

2. Создание методики определения оптимальной геометрии трещины гидроразрыва с учетом существующих геологических и технологических ограничений.

3. Разработка методики оценки высоты трещины гидроразрыва.

4. Создание методики прогноза обводненности скважины с трещиной ГРП в условиях проникновения части трещины за фронт нагнетаемой воды.

Научная новизна работы определяется следующими наиболее значимыми результатами:

1. В результате обобщения подходов к оптимизации бизнес-процессов с применением гидроразрыва пласта разработан алгоритм планирования, оптимизации и оценки эффективности гидроразрыва пласта, а так же автором сформулированы научно-обоснованные требования к подбору кандидатов на ГРП.

2. Разработан алгоритм определения оптимальных параметров ГРП с учетом геологических и технологических ограничений, объединяющий отдельные инженерные задачи в единое целое.

3. Автором выведена формула оценки высоты трещины гидроразрыва в

предположении трехслойной модели распределения стрессов и модели

Регктз-Кегп-Ыогс^геп (РЮЧ) геометрии трещины гидроразрыва, не

требующая применения сложных программных комплексов для

8

моделирования и которая может быть легко применена на этапе подбора и оценки кандидатов на ГРП. 4. Разработана научно-обоснованная методика прогноза обводненности добывающей скважины после ГРП в условиях проникновения части трещины за фронт нагнетаемой воды, результаты которой представлены в виде удобной для практического использования номограммы.

Применение комплексного подхода к проведению гидроразрыва позволяет значительно повысить эффективность взаимодействия различных специалистов в процессе ГРП, сократить трудоемкость процесса подбора кандидатов, прогноза ожидаемого эффекта и анализа эффективности проведенных мероприятий при разработке нефтяных месторождений, а также повысить качество принимаемых проектных решений. Данные подходы нашли отражение в Положении ОАО «НК «Роснефть» «Планирование, оптимизация и анализ эффективности гидроразрыва пласта» и ряде методических указаний Компании и используются в научно-исследовательских проектных институтах и добывающих обществах.

Внедрение разработанного подхода на производстве обеспечило:

■ Увеличение приростов после ГРП на действующем фонде ООО «РН-Пурнефтегаз» в 3 раза (с 9 т/сут до 30 т/сут) с одновременным повышением успешности. Так же наблюдается увеличение коэффициента охвата вытеснением (период наблюдения составил уже более 4 лет).

■ Увеличение дебитов вновь вводимых скважин с ГРП в ООО «РН-Юганскнефтегаз» на 10-15%, несмотря на то, что происходило ухудшение фильтрационно-емкостных свойств разбуриваемых участков и оптимизация массы проппанта в сторону уменьшения.

■ Вовлечение в активную разработку ряда уже давно эксплуатируемых месторождений ОАО «Удмуртнефть», ООО «РН-Ставропольнефтегаз» и ООО «РН-Краснодарнефтегаз».

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и задачи работы, сформулированы основные положения, вносимые на защиту, и дано краткое описание диссертации по главам.

В первой главе выполнен ретроспективный обзор развития подходов к моделированию и применению гидроразрыва пласта и определены основные этапы становления технологии, определившие сегодняшнее состояние данного вопроса.

Во второй части первой главы автором сформулирована последовательность этапов процесса применения гидроразрыва пласта при разработке нефтяных месторождений, и определено то, какие из параметров на каждом этапов являются определяющими для оптимизации всего процесса гидроразрыва. Так же определены основные участники процесса и решаемые ими ключевые задачи.

В третьей части первой главы изложены общие положения при планировании и проведении ГРП, а так же требования к подбору скважин-кандидатов, полученные автором в результате применения комплексного подхода к ключевым элементам процесса ГРП.

Во второй главе представлен разработанный автором алгоритм выбора оптимальных параметров ГРП с учетом геологических и технологических ограничений.

В третьей главе представлено обоснование методики высоты трещины гидроразрыва в предположении трехслойной модели распределения стрессов и модели геометрии трещины гидроразрыва РегИш-Кет-Т^огс^геп (РКМ).

В четвертой главе представлена методика прогноза обводненности добывающей скважины после проведения ГРП в условиях проникновения части трещины за фронт нагнетаемой воды. В данной главе описывается подход, разработанный автором и основанный на результатах проведенного моделирования и аналитических зависимостях. Данный подход позволяет прогнозировать обводненность скважины в зависимости от параметров ГРП и пласта.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Алгоритм определения оптимальных параметров ГРП с учетом геологических и технологических ограничений, эффективность которого подтверждена результатами практического его применения на месторождениях ОАО «НК «Роснефть».

2. Методика оценки высоты трещины гидроразрыва, не требующая применения сложных программных комплексов для моделирования и легко применимая на этапе подбора и оценки кандидатов на ГРП.

3. Методика прогноза обводненности действующей скваж�