Определение геометрии трещин гидравлического разрыва пласта на месторождениях нефти Западной Сибири с использованием геофизических исследований

Никитин, Алексей Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Определение геометрии трещин гидравлического разрыва пласта на месторождениях нефти Западной Сибири с использованием геофизических исследований
ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Определение геометрии трещин гидравлического разрыва пласта на месторождениях нефти Западной Сибири с использованием геофизических исследований"

УДК 622.276.1/.4:558.98 Н.П.

На правах рукописи

НИКИТИН АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ ТРЕЩИН ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ НЕФТИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 7 АПР 20М

Уфа 2014

005547102

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью (ООО «РН-Юганскнефтегаз») и Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУЛ «ИПТЭР»),

Научный руководитель - кандидат физико-математических наук

Латыпов Ильяс Дамирович

Официальные оппоненты: - Зейгман Юрий Вениаминович,

доктор технических наук, профессор, Уфимский государственный нефтяной технический университет, заведующий кафедрой «Разработка и эксплуатация нефтегазовых месторождений»

- Хамитов Илюс Галинурович,

кандидат технических наук, ООО «СамараНИПИнефть», заместитель генерального директора по геологии и разработке

Ведущая организация - Государственное автономное научное

учреждение «Институт нефтегазовых технологий и новых материалов» Академии наук Республики Башкортостан

Защита состоится 15 мая 2014 г. в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при ГУЛ «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУЛ «ИПТЭР». Автореферат разослан 14 апреля 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Худякова Лариса Петровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований

В настоящее время гидравлический разрыв пласта (ГРП) является наиболее эффективным способом повышения эффективности разработки нефтяных месторождений. Использование ГРП в качестве элемента системы разработки месторождений позволяет повысить темпы отбора извлекаемых запасов, увеличить нефтеотдачу в результате вовлечения в разработку слабодренируемых зон и пропластков. При проектировании разработки месторождений с применением ГРП можно планировать более редкую сетку скважин. В настоящее время около трети запасов нефти России можно извлечь лишь с применением операций гидроразрыва пластов.

Повышение обоснованности выбора скважин для проведения операций ГРП, так же как и совершенствование технологий их применения, возможно лишь на качественно новом уровне информационного обеспечения подготовительных этапов работ, в первую очередь геофизических исследований скважин (ГИС). Геофизические методы исследования скважин направлены, в первую очередь, на исследование разрезов пласта околоскважинного пространства для создания более точных геологических моделей месторождений, дают важную дополнительную информацию для контроля выработки разрабатываемых объектов (замеры профилей притока и приемистости скважин, оценку притока жидкости к скважинам, насыщенности пласта флюидами, оценку параметров вытеснения и др.), обеспечивают контроль проведения интенсификации добычи нефти, в частности проведения операций ГРП. Направленность диссертационной работы именно на геофизические исследования геометрии трещин ГРП определяет её актуальность.

Цель работы - повышение эффективности разработки низкопроницаемых коллекторов нефти уточнением геометрии трещин ГРП с использованием геофизических исследований.

Основные задачи исследований:

- разработка программного геомеханического модуля для расчёта данных по геомеханике горных пород и распределению напряжений в пласте на основании данных кросс-дипольного акустического широкополосного каротажа (АКШ), плотност-ного каротажа, инклинометрии скважины и давления закрытия трещины ГРП, необходимых для программного обеспечения, моделирующего ГРП;

- разработка алгоритма работ по определению реальной геометрии трещин ГРП, включающего кросс-дипольный АКШ, термокаротаж и моделирование трещин;

- разработка алгоритма выбора скважин-кандидатов для проведения операций ГРП в терригенных коллекторах с различной степенью риска прорыва трещин в другой пласт;

- выявление условий, при выполнении которых возможна переориентация трещин ГРП.

Методы решения поставленных задач

Поставленные задачи решались путём численно-аналитических и экспериментальных исследований с использованием апробированных методик. Обработка результатов диссертационной работы проводилась с использованием современных математических методов, вычислительной техники.

Научная новизна результатов работы:

1. Разработан программный геомеханический модуль для расчёта данных по геомеханике горных пород и распределению напряжений в пласте, необходимых для программного обеспечения, моделирующего ГРП, на основании данных кросс-дипольного АКШ, плотностного каротажа, инклинометрии скважин и давления закрытия трещин ГРП;

2. Разработан алгоритм проведения работ по определению реальной геометрии трещин ГРП, включающий кросс-дипольный АКШ, термокаротаж и моделирование геометрии трещин. Установлены закономерности расчёта геомеханических свойств породы пласта, подвергаемого операциям ГРП, реализован расчёт горизонтальных напряжений - тектонического и литостатического, приведены ограничения применения кросс-дипольного АКШ для определения параметров трещин ГРП.

Защищаемые положения:

- алгоритм и программный геомеханический модуль расчёта геомеханики горных пород и распределения действующих напряжений в пласте;

- алгоритм определения геометрии трещин ГРП;

- алгоритм выбора скважин-кандидатов для проведения операций ГРП в тер-ригенных коллекторах с различной степенью риска прорыва трещин в другой пласт;

- критерии, приводящие к переориентации трещин повторных ГРП.

Практическая ценность результатов работы

1. Установлено, что вследствие низкой естественной анизотропии механических свойств горных пород месторождений, эксплуатируемых ООО «РН-Юганскнефтегаз», для определения направления распространения трещин ГРП и техногенной трещиноватости наиболее достоверные результаты могут быть получены при использовании кросс-дипольного АКШ, проведённого после операций ГРП, а также электрического микроимиджера в открытом стволе скважин. Вследствие наличия ряда технических и физических требований для проведения специальных ГИС, в случае отсутствия исследований гироскопом, высота и азимут трещин ГРП могут быть корректно определены лишь для скважин с зенитным углом наклона 3°...5° в интервале исследований.

2. Показано, что кросс-дипольный АКШ является эффективным инструментом определения высоты трещин ГРП, уменьшая размерность неопределённости с трёх до двух неизвестных - полудлины трещин и ширины. Применение разработанного алгоритма расчёта геомеханических свойств пластов позволило повысить точность определения геометрии трещин ГРП до 80 %. Установлено, что достоверные результаты интерпретации кросс-дипольного АКШ для определения геометрии трещин ГРП в многопластовых скважинах возможны лишь при исключении перекрытия трещин между собой.

3. Установлено, что азимуты распространения трещин ГРП на месторождениях, эксплуатируемых ООО «PH-Юганскнефтегаз», распределены нормально - с математическим ожиданием 331,9° (151,9°) и стандартным отклонением 13,8°.

4. Комплексный подход к изучению геометрии трещин ГРП на Киняминском месторождении позволил разбить скважины-кандидаты для проведения операций ГРП на группы с различной степенью риска прорыва трещин в другой пласт. Показано, что направление распространения трещин ГРП находится в интервале от 330° до 10°, что отличается от стандартных направлений азимута трещин ГРП для месторождений нефти Западной Сибири (от 310° до 350°).

5. В результате теоретических расчётов прогнозирования траектории трещин повторных ГРП выявлены основные условия, при выполнении которых возможна их переориентация: разница между начальными максимальным и минимальным горизонтальными напряжениями менее 2,0...2,5 МПа; депрессия давления перед повторным ГРП более 13... 15 МПа; период времени между первым и повторным ГРП от 2 до 18 мес.,; проницаемость пласта менее 3,5-10"3 мкм2; наличие глинистых перемычек; литологическая однородность пласта.

Апробация результатов работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Российских нефтегазовых технических конференциях (Москва, 2006, 2008, 2010), шестой научно-технической конференции «Современные технологии гидродинамических и диагностических исследований скважин на всех стадиях разработки месторождений» (Томск, 2007), Annual Technical Conference held in Anaheim (California, USA, 2007), Международной конференции геофизиков и геологов (Тюмень, 2007), Asia Pacific Oil and Gas Conference held in Jakarta (Indonesia, 2009).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 17 научных трудах, в том числе 8 статей в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объём диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 130 наименований, и 1 приложения. Работа изложена на 168 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 9 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель работы и основные задачи исследований, обозначены основные защищаемые положения, показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

Первая глава посвящена анализу результатов операций гидроразрыва пласта как метода стимулирования низкопроницаемых коллекторов (НПК). Показано, что в настоящее время на месторождениях нефти и газа, расположенных в Ханты-Мансийском национальном округе (ХМАО), ежегодно проводится около 1000 операций ГРП, причём на всех типах продуктивных коллекторов. В результате проведения операций гидроразрыва пласта на подавляющем числе скважин достигнута высокая технологическая эффективность - дебит жидкости после проведения ГРП в среднем увеличился в 3,7 раза, средняя дополнительная добыча нефти на скважину составила 8,9 тыс. т.

В современных условиях рентабельная эксплуатация основных месторождений ООО «РН-Юганскнефтегаз» - Приобского (пласты АСю, АСп, АСц), Приразлом-ного (пласт БС4_5), Мало-Балыкского (пласт Ач), Обминского (пласт ЮС2) - практически невозможна без применения операций ГРП. Представлен анализ применения новых технологий проведения операций ГРП на месторождениях нефти, эксплуатируемых ООО «РН-Юганскнефтегаз» (в горизонтальных скважинах и боковых стволах, использование «полимерного» проппанта, а также проппанта крупных фракций (6/10), щелевой перфорации под ГРП (в том числе ориентированной), технологии .Г-Ргас (ЗсЫитЬе^ег), селективного пакера, многотоннажного азотного ГРП).

Приведены результаты анализа широкомасштабного применения технологий гидроразрыва пласта БС4.5 Приразломного месторождения, занимающего одну из лидирующих позиций в Юганском регионе по числу проведённых операций ГРП, показавшего их высокую эффективность. Предложена схема расчёта, в соответствии с которой определены продолжительность эффекта ГРП, максимальное приращение дебита нефти, дополнительная добыча нефти на одну скважино-операцию, на основании которых рассчитывается дополнительная годовая добыча нефти от реализации операций ГРП на вновь разбуриваемых участках пластов. Показано, что

суммарная добыча нефти на вновь разбуриваемых участках месторождения в перспективе может достигнуть 29,6 млн т.

Приведены результаты исследований по выбору скважин-кандидатов на проведение ГРП в горизонтальных скважинах. Показано, что гидроразрыв пласта в горизонтальных скважинах позволяет создавать трещины, ограниченные в пределах продуктивного пласта, без значительного проникновения в интервал глинистых перемычек, как это происходит в вертикальных скважинах при малых разностях напряжений.

Представлены результаты применения ГРП (в различных вариациях дизайна) на поздней стадии разработки месторождений (на примере Усть-Балыкского, Южно-Сургутского, пласта БСю Мамонтовского месторождений). Предложен подход к доразработке подобных месторождений с применением ГРП, внедряемый на месторождениях ОАО «НК «Роснефть». Так, в результате применения ГРП на Усть-Балыкском месторождении обводнённость добываемой продукции после проведения операций ГРП снизилась в 43 % скважин в среднем с 81 % до 67 %, на Мамонтовском месторождении в 48 % скважин средняя обводнённость снизилась с 83 % до 75 %, что является косвенным подтверждением того, что в результате ГРП подключаются в разработку ранее недренируемые запасы нефти.

Во второй главе приведены результаты геофизических методов исследований геометрии трещин ГРП на месторождениях нефти Западной Сибири, в частности акустической анизотропии по направлению скоростей поперечных волн в обсаженных скважинах. Акустическая анизотропия в обсаженных скважинах может быть определена на основании анализа акустических данных направленно-поляризованного возбуждения и приёма поперечных волн, полученных до и после гидроразрыва пластов. Анализ других каротажных данных, например акустического цементомера, позволяет выявить наличие деформаций качества цементажа скважин, вызванных гидроразрывом пласта.

Анализ результатов исследования скважин с помощью кросс-дипольного АКШ показал, что плоская ЗБ-модель, используемая при моделировании ГРП, может быть усовершенствована в результате калибровки за счёт непосредственных измерений геометрии трещин после проведения операций ГРП. Исследования с помощью кросс-дипольного АКШ показали, что анизотропия по направлению скоростей поперечных волн может достигать 5... 15 % после гидроразрыва пластов, и представили точные результаты оценки высоты и азимута трещин ГРП. Использование данных результатов в процессе моделирования операций гидроразрыва пласта подтвердило ценность метода, снижающего эксплуатационные риски и риски добычи нефти скважинами, связанные с использованием крупного проппанта.

Принципиальная схема применения алгоритма определения акустической анизотропии по направлению скоростей поперечных волн в процессе проведения операций ГРП приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Рекомендуемая последовательность операций для мониторинга ГРП

Полученная информация позволяет рассчитать дизайн ГРП и прогнозировать направление трещин, формирующихся в пласте, до проведения операций ГРП на месторождениях. Прежде всего, это относится к выбору скважин в зонах потенциально повышенного технологического риска, а именно в первых рядах добывающих скважин, а также в зонах, примыкающих к зонам высокой выработки пластов, или краевых зонах. Решение проблемы прогнозирования азимута трещин ГРП обеспечивает значительное расширение потенциального фронта работ по проведению операций ГРП при соответствующем снижении технологических рисков.

Комплексный учёт данных по проведению операций ГРП совместно с результатами интерпретации данных кросс-дипольного АКШ (фонового - до проведения операций ГРП и основного - после них) позволил разработать единую пространственную модель трещин ГРП, максимально адаптированную к реальной геологической среде, с количественной оценкой геометрии трещин (высоты, длины, ширины).

В третьей главе приведены результаты исследований по разработке и внедрению алгоритма работ по определению реальной геометрии трещин ГРП, включающего кросс-дипольный АКШ, термокаротаж и моделирование трещин. Алгоритм основан на концепции двух одновременно развивающихся в противоположных направлениях крыльев трещин, т.е. малоприменим для случаев мультитрещиновато-сти. Алгоритм исследований включает последовательно исследование кросс-дипольного АКШ, проведение информационного мини-ГРП, тройную термометрию для определения высоты трещин, основной ГРП, повторные исследования кросс-дипольного АКШ. Все операции ГРП должны выполняться с применением забойного манометра. При этом, согласно опыту проведённых работ, существует операционный риск неполучения искомой информации. Следовательно, данную программу нужно чётко оформлять и сопровождать на всех стадиях исполнения. После завершения исследовательских работ в скважине данные забойного манометра используются для переинтерпретации динамики давления на симуляторе ГРП, что при получении граничных условий в виде высоты трещины вблизи ствола скважины и данных механических свойств пород (коэффициента Пуассона) позволяет построить реальную модель напряжений в пластах, контролирующую распространение трещин ГРП в пластах и за их пределами.

Установлено, что такие параметры трещин ГРП, как азимут в удалённости от скважин и асимметрия, могут быть достаточно точно определены с помощью сейсмических исследований, подразделяемых на три основные группы: микросейсмика в обрабатываемых скважинах, наземный пассивный сейсмический мониторинг пластов (ПСМ), пассивный сейсмический мониторинг с заглубленным датчиком в соседних скважинах.

Представлены результаты анализа геометрии трещин для оптимизации моделирования ГРП Юрского пласта месторождений нефти Западной Сибири. Приведены результаты исследований операций ГРП, проведённых на Киняминском месторождении, эксплуатируемом ООО «РН-Юганскнефтегаз», находящемся на начальном этапе разработки. Используя построенные корреляции, на основе плотностного каротажа и кросс-дипольного АКШ по соседним скважинам разработан алгоритм по восстановлению напряжений пласта по данным кросс-дипольного АКШ (рисунок 2).

При наличии данных кросс-дипольного АКШ и плотностного каротажа расчёт следует начинать со второго блока. Данный подход является полезным инструментом для более точного моделирования трещин ГРП ещё на стадии дизайна, а следовательно, и для оптимизации операций гидравлического разрыва пластов. Разработанный подход геомеханического моделирования был успешно применен при дальнейшей разработке Киняминского месторождения и оптимизации добычи неф-

ти. Он применим и для других месторождений, в разработке которых важную роль играет точное размещение трещин ГРП.

Рисунок 2 - Алгоритм расчёта геомеханических свойств и напряжений Юрских пластов месторождений нефти Западной Сибири, подвергаемых операциям ГРП

Комплексный подход к изучению геометрии трещин ГРП на Киняминском месторождении позволил разбить скважины-кандидаты для проведения операций ГРП на группы с различной степенью риска прорыва трещин в другой пласт. Показано, что направление распространения трещин ГРП на Киняминском месторождении находится в интервале от 330° до 10°, что отличается от стандартных направлений азимута трещин ГРП для месторождений нефти Западной Сибири (от 310° до 350°). Результаты исследований могут быть перенесены и на другие месторождения со сложной геологией пластов, где оптимальное размещение трещин ГРП является единственным решением успешной разработки месторождения.

Приведены основы определения геомеханических свойств породы в разрезе пласта АС 12 Приобского месторождения. Показано, что достоверные результаты интерпретации данных кросс-дипольного АКШ для определения геометрии трещин в многопластовых скважинах возможны лишь при исключении перекрытия трещин между собой. Также важны такие факторы, как техническое состояние скважин -текущий забой после ГРП и сцепление цемента с колонной. Ретроспективный анализ геометрии трещин показал, что при применении методики восстановления геомеханических свойств пластов возможно повышение точности определения геометрии трещин до 80 %.

Определение высоты трещин ГРП

С учётом глубины исследования (0,9 м для кросс-дипольного АКШ) можно рассчитать максимальную регистрируемую высоту трещины ГРП:

_ 2rcos/7

М —.-r-r, (1)

sin a sin р

где г - глубина исследования прибором;

Р - угол наклона ствола скважины в интервале исследования;

а - угол между азимутом ствола скважины и азимутом распространения трещины.

Сопоставляя результаты определения высоты трещины ГРП, полученные с помощью специальных методов ГИС, и расчёта её максимальной теоретической высоты, можно определить достоверность полученных данных. Для оценки достоверности определения высоты трещин ГРП может быть использована палетка (рисунок 3), рассчитанная в соответствии с выражением (1).

Таким образом, ограничением проведения исследований с помощью кросс-дипольного АКШ с целью определения высоты трещин ГРП на месторождениях ООО «РН-Юганскнефтегаз» является величина зенитного угла ствола скважин, не превышающая 5°, ввиду невозможности регистрации трещин ГРП по всей высоте их расположения.

Угол наклона ствола скважины (р), град

Рисунок 3 - Палетка для расчёта максимальной теоретической высоты трещины ГРП

Определение механических свойств горных пород

Зачастую расчёт механических свойств пород, используемый при разработке дизайна ГРП, проводится на основании справочных данных по региону. Следует отметить, что их использование даже с учётом результатов операций, проведённых на соседних скважинах, не всегда позволяет достичь желаемой геометрии трещин ГРП, что влияет на систему разработки месторождений в целом.

Геометрия трещин ГРП зависит от механических свойств пород, слагающих разрез (коэффициента Пуассона, модуля Юнга), и от минимальных горизонтальных напряжений пластов. Так, в области значений коэффициента Пуассона, характерных для месторождений нефти Западной Сибири (0,15...0,35 ед.), горизонтальное напряжение в пласте изменяется в пределах 29,5...48,9 МПа. Диапазон изменения величины модуля Юнга для месторождений нефти Западной Сибири составляет 10...25 ГПа. Вследствие весьма значительного диапазона изменения геомеханических свойств пород при моделировании ГРП важны достоверность указанных величин и их контраст в зависимости от обрабатываемых пропластков. Для корректного восстановления механических свойств пород по разрезу скважин требуются достоверные данные о плотности вскрываемых ГРП горных пород, зенитный же угол наклона в исследуемом интервале должен быть минимальным (менее 10°).

Наряду с вышеперечисленными ограничениями возможно получение недостоверных данных из-за технического состояния скважин, например пересыпания их забоя после проведения операций ГРП, вследствие чего спуск прибора становится невозможным, или отсутствия необходимого сцепления между породой и колонной вследствие неудовлетворительного качества цементного камня насосно-компрессорных труб (НКТ), что приводит к невозможности корректной записи данных кросс-дипольного АКШ. При большом зенитном угле наклона ствола скважин в интервале проведения каротажа результаты разложения акустической волны на «быструю» и «медленную» не всегда достоверны.

Определение азимута распространения техногенных трещин ГРП

Как отмечено выше, для определения азимута распространения трещин ГРП используются как кросс-дипольный АКШ, так и электрические микроимиджеры. При проведении операций ГРП азимут распространения трещин соответствует направлению максимального горизонтального напряжения, в связи с чем прогноз азимута максимального напряжения весьма важен.

Использование методов вычислительной алгебры для анализа данных кросс-дипольного АКШ в вертикальных скважинах позволяет разложить скорость волны сдвига Vs на максимальную и минимальную составляющие (так называемые «быстрая» Vs, fast и «медленная» Vs, siow сдвиговые волны). Направления, отвечающие Vs, fast и Vs, slow? соответствуют азимутам максимального и минимального горизонтальных напряжений. Аналогичный подход применялся для определения азимутов трещин ГРП. Далее рассчитывалась анизотропия интервального времени поперечной волны по направлению, результаты которой должны превышать погрешности прибора(2...5 %).

Фактором, снижающим достоверность результатов кросс-дипольного АКШ, является зенитный угол стволов скважин в продуктивных зонах пластов. Азимут распространения трещин ГРП определяется, в первую очередь, относительно ориентации скважин. В случае отсутствия данных исследования гироскопом положение трещины ГРП определяется на основании данных инклинометрии. Следует учитывать, что результаты определения азимута скважин по инклинометрии не всегда достоверны на вертикальных участках их стволов. Поэтому при отсутствии в процессе исследований гироскопом угол наклона скважин должен составлять не менее 3°.

Методом, позволяющим определить азимут распространения трещин ГРП, является электрическое сканирование. Определение азимута распространения трещин ГРП электрическими микроимиджерами необходимо лишь при возникновении трещин ГРП и «вывалов» в процессе бурения скважин.

В течение 2010 г. на месторождениях ООО «РН-Юганскнефтегаз» были проведены исследования на 199 скважинах, подвергнутых ГРП (рисунок 4).

Приобское Мало-Балыкское Киняминское Лепнинское Восточно - Сургутское Приразломное Омбинское Салымское Майское Фаинское Средне-Угутское Правдинское

40 50 ее 70 80' Кол-во специальным ГИС

110

Рисунок 4 - Распределение специальных ГИС и результатов

их применения на месторождениях, эксплуатируемых ООО «РН-Юганскнефтегаз»

Для месторождений, находящихся на последних стадиях разработки и имеющих систему поддержания пластового давления (ППД), определение направления распространения трещин ГРП имеет первостепенное значение вследствие наличия недренируемых нефтяных зон. Учитывая ограничения методов, описанных выше, для определения азимута техногенных трещин достоверными сочли 31 скважино-операцию, 18 из которых были проведены на Приобском месторождении (рисунок 5). По результатам проведения специальных ГИС было установлено, что большинство азимутов трещин ГРП (87,1 %) находится в диапазоне 310°...350° вне зависимости от принадлежности скважин к конкретному месторождению.

Используя для анализа результатов исследований методы статистики, определили, что азимуты распространения трещин ГРП на месторождениях ООО «РН-Юганскнефтегаз» распределены нормально - с математическим ожиданием 331,9° (151,9°) и стандартным отклонением 13,8°.

з«зя 0 10 20 30

зге 310 ® к 300 ■ 8С*М|)> К Прдабсмэе ' из

гее

1И 86

270 80

2И 100

2» т

2*0 «в1

230 1зя

220 140

¿1й гОй110 но 170160

Рисунок 5 - Результаты определения азимутов трещин ГРП

Таким образом, большой зенитный угол ствола скважин не позволяет достоверно определить высоту трещин в случае их роста по вертикали, в связи с чем при планировании исследований без гироскопа необходимо выбирать между определениями азимута распространения трещин ГРП и их высоты. При эксплуатации горизонтальных скважин измерение высоты трещины невозможно, в строго же вертикальной скважине границы закреплённой трещины ГРП определяются точно, если трещина развивается в вертикальной плоскости. Вследствие низкой анизотропии механических свойств горных пород для определения направления распространения трещин ГРП и трещиноватости наиболее достоверные результаты обеспечивает кросс-дипольный АКШ, проведённый после реализации скважино-операций ГРП, а также электрическое сканирование в открытом стволе скважин.

Как отмечено выше, массированное проведение операций ГРП существенно влияет на выбор системы разработки месторождений. Так, при наличии достоверной информации о направлении развития трещин ГРП и правильном выборе системы разработки уменьшается риск прорыва фронта нагнетаемых вод и, следовательно, значительно увеличивается коэффициент извлечения нефти. В связи с этим важное значение приобретают определение азимута трещин ГРП и получение достоверной информации о направлении развития трещин первого и повторного ГРП. Результаты кросс-дипольного АКШ на месторождениях, эксплуатируемых ООО «РН-Юганскнефтегаз», показали низкую естественную анизотропию (менее 1 %) скоро-

стей поперечных волн. Это свидетельствует о малой разнице между максимальным и минимальным горизонтальными напряжениями, что характерно для месторождений нефти Западной Сибири.

Низкий контраст горизонтальных напряжений явился условием для испытаний технологии переориентации трещин повторного ГРП с целью подключения непромытых нефтяных зон. Переориентацией азимута повторного ГРП считали изменение азимута трещины повторного ГРП на (90 ± 20)° по сравнению с азимутом трещины первого ГРП. В результате теоретических расчётов прогнозирования траектории трещин повторных ГРП были выявлены основные условия, при выполнении которых возможна переориентация трещин: разница между начальными максимальным и минимальным горизонтальными напряжениями менее 2,0...2,5 МПа; депрессия перед повторным ГРП более 13... 15 МПа; период между первым и повторным ГРП от 2 до 18 мес.; проницаемость пласта менее 3,5-10"3 мкм2; наличие мощных глинистых перемычек; литологическая однородность пласта.

В 2010 г. на Приобском месторождении были проведены испытания регистрации азимута трещин повторного ГРП в прискважинной зоне с помощью кросс-дипольного АКШ, для чего была подобрана скважина с благоприятными условиями для переориентации азимута трещины повторного ГРП. Результаты кросс-дипольного АКШ, приведённые на рисунке 6, подтвердили факт переориентации азимута трещин повторного ГРП на скв. № 5702.

Рисунок 6 - Азимуты трещин ГРП в скв. № 5702 Приобского месторождения, определённые с помощью кросс-дипольного АКШ (синим цветом выделен азимут трещины первого ГРП, красным - повторного)

Несмотря на то, что удельная масса проппанта, закачанного в скв. № 5702, в 1,5 раза больше, чем в скв. № 6179 с отсутствием переориентации азимута, прирост 1(1 после повторного ГРП в скв. № 5702 практически в 2,5 раза выше, чем после ГРП в скв. № 6179. Переориентация азимута трещин повторного ГРП в скв. № 5702 позволила увеличить прирост безразмерного коэффициента продуктивности на 65 % по сравнению с повторным ГРП, проведённым по стандартной технологии на скв. № 6179. Технологические показатели эксплуатации скважин приведены на рисунке 7.

150

с;

га

й 120

130

га

о □

у! £

601

23 23

1в

С:

й?

£ £

104

3«

с &

Щ §

о е

1°5 11

С &

сГ

■о

Скв. № В179 Скв. № 5702

0Л4 0.22

£ *

■в

Рисунок 7 - Технологические показатели эксплуатации скважин до проведения операций ГРП и за третий месяц после проведения ГРП (Мп - масса закачанного проппанта; к - проницаемость пласта; 11 - эффективная толщина пласта; Н - общая толщина пласта; С)ж, <3Н - дебит соответственно жидкости и нефти; - обводнённость; ё<Зж, сК2н, с1(М) - прирост соответственно дебита жидкости, нефти и безразмерной продуктивности)

Комплексный учёт пластовых, добывных и временных параметров позволяет прогнозировать азимут распространения трещин повторного ГРП для планирования мероприятий интенсификации добычи нефти.

Предложенный на рисунке 2 алгоритм расчёта геомеханических свойств пород пласта для прогноза геометрии трещин ГРП успешно апробирован при прове-

дении операций ГРП в скважинах Приобского месторождения. Так, при планировании операции ГРП в скв. № 4955 в график проведения работ были включены исследования высоты трещины ГРП и плотностной каротаж. Были определены модуль Юнга, коэффициент Пуассона и рассчитаны минимальные горизонтальные напряжения по всему разрезу скважины. Дизайн ГРП проектировался параллельно с подрядчиком ГРП. В дизайне сервисной компании ГРП были изменены только модуль Юнга, коэффициент Пуассона и горизонтальные напряжения. Прогнозируемая подрядчиком высота трещины ГРП составляла 62,5 м, по модели - 119,5 м. После проведения операции ГРП была измерена высота трещины ГРП с помощью кросс-дипольного АКШ, которая составила 110 м. Ошибка прогноза у подрядчика ГРП составила 76 %, согласно же предложенному нами алгоритму - 8 %.

Проведение кросс-дипольного АКШ и плотностного каротажа в скважинах позволило определить динамические механические свойства пород. Повысить точность прогноза геометрии трещин ГРП позволил реализованный расчёт механических свойств горных пород и горизонтальных напряжений — тектонического и лито-статического.

На основе алгоритма, приведённого на рисунке 2, разработан программный геомеханический модуль для расчёта данных по геомеханике горных пород и распределению напряжений в пласте на основании данных кросс-дипольного АКШ, плотностного каротажа, инклинометрии скважины и давления закрытия трещины ГРП, необходимых для программного обеспечения, моделирующего ГРП. Разработанный геомеханический модуль на всех этапах моделирования ГРП поддерживает связь с данными анализа керна и ГИС. Использование геомеханического модуля позволяет построить единую модель распределения упругих свойств и напряжений, удовлетворяющих экспериментальным данным для многопластовых скважин.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлены закономерности для расчёта геомеханических свойств пород пластов, подвергаемых операциям ГРП. Реализован расчёт горизонтальных напряжений - тектонического и литостатического. Разработан программный геомеханический модуль для расчёта данных по геомеханике горных пород и распределению напряжений в пласте на основании данных кросс-дипольного АКШ, плотностного каротажа, инклинометрии скважин и давления закрытия трещин ГРП, необходимых для программного обеспечения, моделирующего ГРП. Использование геомеханиче-

ского модуля позволило построить модель распределения упругих свойств и напряжений для многопластовых скважин.

2. Разработан алгоритм проведения работ по определению реальной геометрии трещин ГРП, включающий акустику, термокаротаж и моделирование трещин, реализация которого позволила повысить точность определения геометрии трещин ГРП до 80%.

3. Установлено, что азимуты распространения трещин ГРП на месторождениях, эксплуатируемых ООО «РН-Юганскнефтегаз», распределены нормально - с математическим ожиданием 331,9° (151,9°) и стандартным отклонением 13,8°.

4. Комплексный подход к изучению геометрии трещин ГРП скважин Киня-минского месторождения позволил разбить скважины-кандидаты для проведения операций ГРП на группы с различной степенью риска прорыва трещин в другой пласт. Показано, что направление распространения трещин ГРП находится в интервале от 330° до 10°, что отличается от стандартных направлений азимута трещин ГРП для месторождений нефти Западной Сибири (от 310° до 350°).

5. В результате теоретических расчётов прогнозирования траектории трещин повторных ГРП выявлены основные условия, при выполнении которых возможна их переориентация: разница между начальными максимальным и минимальным горизонтальными напряжениями менее 2,0...2,5 МПа; депрессия давления перед повторным ГРП более 13... 15 МПа; период между первым и повторным ГРП от 2 до 18 мес.; проницаемость пласта менее 3,5-10"3 мкм2; наличие глинистых перемычек и лигологическая однородность пласта.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

Ведущие рецензируемые научные журналы

1. Кудряшов, С. И. Гидроразрыв пласта как способ разработки низкопроницаемых коллекторов [Текст] / С. И. Кудряшов, С. И. Бачин, А. Н. Никитин [и др.] // Нефтяное хозяйство. - 2006. - № 7. - С. 80-83.

2. Тимашев, Э. М. Анализ эффективности и прогноз объёмов применения технологий гидроразрыва пласта БС4.5 Приобского месторождения [Текст] / Э. М. Тимашев, Г. М. Еникеева, А. В. Никитин [и др.] // Нефтяное хозяйство. -2006. - № 9. - С. 40-42.

3. Пасынков, А. Г. Развитие технологий гидроразрыва пласта в ООО «РН-Юганскнефтегаз» [Текст] / А. Г. Пасынков, И. Д. Латыпов, А. Н. Никитин [и др.] И Нефтяное хозяйство. - 2007. - № 3. - С. 41-43.

4. Афанасьев, И. С. Прогноз геометрии трещины гидроразрыва пласта [Текст] / И. С. Афанасьев, А. Н. Никитин, И. Д. Латыпов [и др.] // Нефтяное хозяйство. - 2009. - № 11. - С. 62-66.

5. Никитин, А. Н. Опыт анализа и исследования геометрии трещины на пласте АС12 Приобского месторождения [Текст] / А. Н. Никитин, И. Д. Латыпов, А. М. Хайдар, Г. А. Борисов, А. В. Пестриков, А. А. Колесников // Электронный журнал «Нефтегазовое дело». - 2011. - № 1. - С. 76-83. URL: http: //www.ogbus.ru/authors/Nikitin/ Nikitin _l.pdf.

6. Латыпов, И. Д. Переориентация азимута трещины повторного гидроразрыва пласта на месторождениях ООО «PH-Юганскнефтегаз» [Текст] / И. Д. Латыпов, Г. А. Борисов, А. М. Хайдар, А. Н. Горин, А. Н. Никитин, Д. В. Кар-дымон //Нефтяное хозяйство. - 2011. - № 6. - С. 34-38.

7. Тимонов, А. В. Новая методология моделирования гидравлического разрыва пласта при разработке Приобского месторождения [Текст] / А. В. Тимонов, И. В. Судеев, А. В. Пестриков, С. С. Сигдиков, А. Н. Надеев, А. В. Юдин, А. Н. Никитин // Нефтяное хозяйство. - 2012. - № 3. - С. 58-61.

8. Мальцев, В. В. Опыт применения специальных ГИС на месторождениях ООО «PH-Юганскнефтегаз» для задач оптимизации ГРП [Текст] / В. В. Мальцев, А. Н. Никитин, Д. В. Кардымон [и др.] // Территория НЕФТЕГАЗ. - 2010. - № 11. -С. 52-56.

Прочие печатные издания

9. Садыков, М. Р. Обобщение опыта сопровождения работ ГРП с использованием аппаратуры поляризационного 1фосс-дипольного каротажа [Текст] / М. Р. Садыков, А. Г. Пасынков, А. Н. Никитин [и др.] II SPE 101586. - 2006.

10. Пасынков, А. Дифференциальная акустическая анизотропия в обсаженных скважинах для оценки геометрии трещин ГРП в Западной Сибири [Текст] / А. Пасынков, А. Никитин, Г. Макарычев [и др.] // SPE 102405. - 2006.

11. Никитин, А. Н. Применение комплекса исследований для определения геометрии трещины ГРП на месторождениях ООО «PH-Юганскнефтегаз» [Текст] / А. Н. Никитин // Научно-технический вестник ОАО «НК «Роснефть». - 2007. - № 2. - С. 35-37.

12. Никитин, А. Н. Применение комплекса исследований для определения геометрии трещины ГРП на месторождениях ООО «PH-Юганскнефтегаз» [Текст] / А. Н. Никитин // Современные технологии гидродинамических и диагностических исследований скважин на всех стадиях разработки месторождений: матер, шестой научн.-техн. конф. в мае 2007 г. - Томск, 2007. - С. 60-64.

13. Nikitin, A. Complex Fracture Geometry Investigations Conducted on Western -Siberian Oilfields at Rosneft Company [Text] / A. Nikitin, A. Shirnen, J. Maniere, //Paper SPE 109909. - 2007.

14. Никитин, А. Н. Определение геометрии ГРП при помощи пассивной сей-смики в Западной Сибири - проблемы и факторы успеха [Текст] / А. Н. Никитин, С. И. Александров, В. П. Бандов [и др.] // Матер, междунар. конф. геофизиков и геологов. - Тюмень, 2007. - С. 1-4.

15. Хайдар, А. Опыт применения гидроразрыва пласта на горизонтальных скважинах ОАО «НК «Роснефть» [Текст] / А. Хайдар, Н. Вафин, А. Никитин [и др.] //SPE 117418.-2008.

16. Nikitin, A. Hydraulic Fracture Geometry Investigation for Successful Optimization of Fracture Modeling and Overall Development of Jurassic Formation in Western Siberia [Text] / A. Nikitin, A. Yudin, I. Latypov [et alj // Paper SPE 121888 - MS. -2009.

17. Мукминов, И. P. Гидравлический разрыв пласта как метод совершенствования разработки нефтяных месторождений на поздней стадии [Текст] / И. Р. Мукминов, И. 3. Муллагалин, А. Н. Никитин [и др.] // SPE 138056. - 2010.

Фонд содействия развитию научных исследований. Подписано к печати 11.03.2014 г. Формат 60 х 90 1/16. Усл. печ. л. 0,95. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ № 49. Ротапринт ГУП «ИПТЭР». 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Никитин, Алексей Николаевич, Уфа

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОМ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «РН-ЮГАНСКНЕФТЕГАЗ») (ООО «РН-ЮГАНСКНЕФТЕГАЗ»)

И ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ТРАНСПОРТА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ»

(ГУП «ИПТЭР»)

УДК 622.276.1/.4:558.98 Н.П.

04201457916

На правах рукописи

НИКИТИН АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель

кандидат физико-математических наук

Латыпов Ильяс Дамирович

Уфа 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................... 4

1. ОПЕРАЦИИ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТОВ КАК МЕТОД СТИМУЛИРОВАНИЯ НИЗКОПРОНИЦАЕМЫХ КОЛЛЕКТОРОВ............................................................... 10

1.1. Влияние операций ГРП на разработку нефтяных пластов............ 10

1.1.1. Зарубежный опыт применения операций ГРП......................... 10

1.1.2. Опыт применения операций ГРП на месторождениях нефти Западной Сибири............................................................. 12

1.1.3. Направления совершенствования технологий проведения операций ГРП................................................................. 16

1.2. Увеличение КИН при реализации операций ГРП низкопродуктивных коллекторов месторождений

Юганского региона............................................................ 17

1.3. Анализ эффективности и прогноз объёмов применения технологий гидроразрыва пласта (на примере пласта бс4.5 Приразломного месторождения).................................................................. 34

1.4. Анализ применения операций гидроразрыва пласта

на горизонтальных скважинах ОАО «НК «Роснефть».................. 41

1.5. ГРП как метод совершенствования разработки месторождений на поздней стадии (на примере пласта БС1 о месторождений, эксплуатируемых ООО «РН-Юганскнефтегаз»).......................... 50

Выводы по главе 1.................................................................. 54

2. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГЕОМЕТРИИ ТРЕЩИН ГРП НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ НЕФТИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ............................................. 58

2.1. Акустическая анизотропия в обсаженных скважинах для оценки геометрии трещин ГРП на месторождениях нефти Западной

Сибири................................................................................................... 58

2.2. Опыт сопровождения операций ГРП с использованием аппаратуры кросс-дипольного АКШ....................................................... 68

2.3. Определение геометрии ГРП при помощи пассивной сейсмики

на месторождениях нефти Западной Сибири............................ 72

Выводы по главе 2................................................................... 74

3. ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ ТРЕЩИН ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА................................. 77

3.1. Применение комплекса исследований для определения геометрии трещин ГРП на месторождениях ООО «РН-Юганскнефтегаз»....... 77

3.2. Алгоритм выбора скважин-кандидатов и определения геометрии трещин для совершенствования процесса ГРП в терригенных коллекторах с различной степенью риска прорыва трещин

в другой пласт................................................................................ 82

3.3. Анализ результатов исследования геометрии трещин ГРП

на пласте АСп Приобского месторождения.............................. 110

3.4. Анализ опыта применения специальных ГИС на месторождениях ООО «РН-Юганскнефтегаз» с целью совершенствования реализации операций ГРП..................................................... 116

3.5. Программный геомеханический модуль для расчёта геомеханики горных пород и распределения действующих напряжений в пласте для моделирования ГРП при разработке Приобского месторождения................................................. 125

3.6. Алгоритм расчёта геомеханики горных пород и распределения действующих напряжений в пласте для прогноза геометрии

трещины ГРП........................................................................................ 132

3.7. Переориентация азимута трещины повторного гидроразрыва

пласта на месторождениях ООО «РН-Юганскнефтегаз»............... 140

Выводы по главе 3................................................................... 147

Основные выводы.................................................................. 152

Список сокращений.................................................................. 153

Библиографический список использованной литературы................... 154

ПРИЛОЖЕНИЕ Справка о технологической эффективности

реализации данных интерпретации сейсмической съёмки ЗБ с учётом результатов специальных геофизических исследований скважин (ГИС) Приобского месторождения.................................. 168

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований

В настоящее время в ряду эффективных методов повышения производительности как нагнетательных, так и добывающих нефтяных скважин [1,3, 6, 9, 22, 23, 27, 29, 50, 60, 72, 75, 90,107, 112, 118, 122] наиболее важную роль играет гидравлический разрыв пласта (ГРП). Использование ГРП в качестве элемента системы разработки месторождений позволяет повысить темпы отбора извлекаемых запасов, увеличить нефтеотдачу в результате вовлечения в разработку слабодренируемых зон и пропластков. Учитывая увеличение зон влияния скважин в результате создания трещин гидроразрыва пласта, при проектировании разработки с применением ГРП можно планировать более редкую сетку скважин. В настоящее время около трети запасов нефти России можно извлечь лишь с применением операций гидроразрыва пластов [21, 65, 66, 74, 85, 96].

Оптимизированный дизайн ГРП и технологически корректно проведённая операция гидроразрыва продуктивного пласта являются эффективными инструментами системы разработки месторождений нефти и газа. Главный фактор при оптимизации дизайна ГРП - достижение баланса между геометрическими характеристиками трещины и свойствами пласта, непосредственно влияющими на продуктивность скважин. Так, для высокопроницаемых пластов необходима значительная проводимость трещины, что достигается за счёт существенного увеличения её ширины, при этом трещина должна быть менее длинной по сравнению с трещинами ГРП для низкопроницаемых пластов. При наличии развитой системы поддержания пластового давления (1111Д) требования к дизайну трещин ГРП ужесточаются, так как если трещина образуется длинной, то риск обводнённости скважин после проведения операций ГРП существенно возрастает. Таким образом, создание оптимального дизайна ГРП подразумевает создание оптимальной геометрии трещин (азимута, высоты, ширины, длины).

Повышение обоснованности выбора скважин для проведения операций ГРП, так же как и совершенствование технологий их применения, возможно лишь на качественно новом уровне информационного обеспечения подготовительных этапов работ, в первую очередь геофизических исследований скважин (ГИС) [54]. Геофизические методы исследования скважин направлены, в первую очередь, на исследование разрезов пласта около-скважинного пространства с целью уточнения геологической модели в зоне расположения скважины (ГИС-каротаж). Существуют метод потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС), кажущееся сопротивление (КС), боковое каротажное зондирование (БКЗ), боковой каротаж (БК), боковой микрокаротаж (БМК) и др.; электромагнитные способы каротажа (индукционные методы (ИД), диэлектрический каротаж (ДК), высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование (ВИКИЗ), каротаж магнитной восприимчивости (КМВ) и др.); радиоактивные методы (интегральный гамма-каротаж (ИГК), методы стационарного нейтронного каротажа (НК), гамма-каротаж (ГК), гамма-гамма каротаж плотностной (ГГКп), импульсный нейтронный каротаж (ИНК), термокаротаж, акустический каротаж (АК), наклонометрия, микрозондирование и др.).

Геофизические методы дают важную дополнительную информацию для контроля выработки разрабатываемых объектов (замеры профилей притока и приемистости скважин, оценку притока жидкости к скважинам, насыщенности пласта флюидами, оценку параметров вытеснения и др.), позволяют осуществлять контроль проведения интенсификации добычи нефти, в частности проведения операций ГРП. Результаты ГИС и эффективность их практического использования в качестве информационного обеспечения и сопровождения процессов разработки нефтяных месторождений, безусловно, рекомендуется подвергать экономическому анализу [53]. Направленность диссертационной работы именно на геофизические исследования геометрии трещин ГРП определяет её актуальность.

Основные задачи исследований:

- разработка программного геомеханического модуля для расчёта данных по геомеханике горных пород и распределению напряжений в пласте на основании данных кросс-дипольного акустического широкополосного каротажа (АКШ), плотностного каротажа, инклинометрии скважины и давления закрытия трещины ГРП, необходимых для программного обеспечения, моделирующего ГРП;

- выявление условий, при выполнении которых возможна переориентация трещин ГРП.

Методы решения поставленных задач

Научная новизна результатов работы:

2. Разработан алгоритм проведения работ по определению реальной геометрии трещин ГРП, включающий кросс-дипольный АКШ, термокаротаж и моделирование геометрии трещин. Установлены закономерности расчёта геомеханических свойств породы пласта, подвергаемого операциям ГРП, реализован расчёт горизонтальных напряжений - тектонического и литостати-ческого, приведены ограничения применения кросс-дипольного АКШ для определения параметров трещин ГРП.

Защищаемые положения:

- алгоритм определения геометрии трещин ГРП;

- алгоритм выбора скважин-кандидатов для проведения операций ГРП в терригенных коллекторах с различной степенью риска прорыва трещин в другой пласт;

- критерии, приводящие к переориентации трещин повторных ГРП.

Практическая ценность результатов работы

Применение разработанного алгоритма расчёта геомеханических свойств пластов позволило повысить точность определения геометрии трещин ГРП до 80 %. Установлено, что достоверные результаты интерпретации кросс-дипольного АКШ для определения геометрии трещин ГРП в многопластовых скважинах возможны лишь при исключении перекрытия трещин между собой.

3 2

менее 3,5-10" мкм ; наличие глинистых перемычек; литологическая однородность пласта.

Апробация результатов работы

на всех стадиях разработки месторождений» (Томск, 2007), Annual Technical Conference held in Anaheim (California, USA, 2007), Международной конференции геофизиков и геологов (Тюмень, 2007), Asia Pacific Oil and Gas Conference held in Jakarta (Indonesia, 2009).

1. ОПЕРАЦИИ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТОВ

КАК МЕТОД СТИМУЛИРОВАНИЯ НИЗКОПРОНИЦАЕМЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

1.1. Влияние операций ГРП на разработку нефтяных пластов

Как показано во введении диссертационной работы, ГРП является одним из наиболее эффективных методов повышения производительности как нагнетательных, так и добывающих нефтяных и газовых скважин.

1.1.1. Зарубежный опыт применения операций ГРП Впервые гидравлический разрыв был произведён в 1947 г. в США. После появления первых теоретических представлений о процессе [73] ГРП быстро получил широкое распространение, и к концу 1955 г. в США уже было проведено более 100 тыс. операций ГРП [88]. Развитие технологий ГРП в основном происходило по следующим направлениям:

- улучшение технологических характеристик жидкостей разрыва и проппанта;

- создание моделей, позволяющих более точно прогнозировать результаты обработки.

Гидравлическое давление от насоса к пласту, в котором производится разрыв, переносят жидкости разрыва, транспортирующие проппант в образовавшуюся трещину, которые затем удаляются из пласта, делая возможным приток углеводородов. Главными характеристиками системы «жидкость разрыва - проппант» являются:

- реологические свойства «чистой» и содержащей проппант жидкостей;

- инфильтрационные свойства жидкости, определяющие её утечки в пласт в ходе гидроразрыва и при переносе проппанта вдоль трещины;

- способность жидкости обеспечить перенос проппанта к концам трещины во взвешенном состоянии без преждевременного осаждения;

- возможность быстрого и лёгкого выноса жидкости гидроразрыва для обеспечения минимального загрязнения упаковки проппанта и окружающего пласта;

- физические свойства проппанта [19].

Жидкости разрыва должны быть дёшевы, доступны, безопасны в использовании, иметь необходимые вязкостные характеристики для создания трещин высокой проводимости за счёт их большого раскрытия и эффективного заполнения проппантом, совместимы с флюидами и породой пластов, легко удаляться из пластов после обработки [21, 47, 82, 119].

Материалы для закрепления трещин в раскрытом состоянии подразделяют на кварцевые пески и синтетические проппанты средней и высокой прочности. Наиболее широко используемым материалом для создания трещин на глубинах до 2500 м является песок плотностью порядка 2,65 г/см . Проппанты средней прочности плотностью 2,7...3,3 г/см применяются на глубинах до 3500 м, а высокопрочные проппанты плотностью 3,2...3,7 г/см3 - на глубинах свыше 3500 м [19]. Использование проппантов средней прочности экономически эффективно и на глубинах менее 2500 м, так как позволяет создать в трещине упаковку проппанта более высокой проводимости [96].

Разработана технология импульсного гидроразрыва, позволяющая создавать несколько радиально расходящихся от ствола скважины трещин [68] для устранения скин-эффекта в призабойной зоне пласта (ПЗП), особенно в высоко- и среднепроницаемых пластах. С начала 1980-ых годов получила распространение технология, заключающаяся в последовательной закачке в трещину проппантов, различающихся по фракционному составу, а также др

Информация о работе

Никитин, Алексей Николаевич
кандидата технических наук
Уфа, 2014
ВАК 25.00.17

Диссертация

Определение геометрии трещин гидравлического разрыва пласта на месторождениях нефти Западной Сибири с использованием геофизических исследований - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы