Гидравлический разрыв пласта реферат

Обновлено: 03.07.2024

Гидравлический разрыв пласта (ГРП)—процесс гидравлической обработки его призабойной зоны для углубления и расширения уже имеющихся и образования новых трещин в породе продуктивного пласта, а также последующего их сохранения.

Гидравлический разрыв проводят как в эксплуатационных, так и в нагнетательных скважинах. В первом случае ГРП позволяет увеличить приток пластовой жидкости, во втором — улучшить приемистость скважины.

Гидравлический разрыв пласта проводят для увеличения проницаемости призабойной зоны пласта, создания условий, облегчающих приток пластовой жидкости к эксплуатационной колонне или соответственно вход ее в пласт при работе нагнетательной скважины. При проведении ГРП расширившиеся старые и образовавшиеся новые трещины служат каналами для перетока пластовой жидкости, обладающими меньшим гидравлическим сопротивлением.

Основой ГРП является механическое разрушение породы продуктивного пласта под давлением жидкости, закачиваемой в него. Для сохранения образовавшихся трещин и предотвращения смыкания их стенок после снижения давления в них закачивают крупнозернистый песок.

В зависимости от целей различают несколько видов ГРП: однократный — для создания одной трещины в продуктивном пласте;

многократный — для образования большого количества трещин;

направленный (поинтервальный)—для создания трещин в определенных интервалах пласта.

Материал, из которого сложены породы, имеет определенную прочность, т. е. характеризуется определенным давлением, которое необходимо создать, чтобы разорвать, механически разрушить породу. Характерно, что у всех пород прочность при растяжении много меньше прочности на сжатие. Например, песчаники имеют известняки соответственно 5—260 и 0,2—25 МПа. Это означает, что для разрушения образца — столбика с размером поперечного сечения 1x1 см — необходимо приложить сжимающее усилие от 2 до 50 кН- или растягивающее — от 50 до 2500 Н. Столь большой интервал изменения нагрузок, при которых будет происходить разрушение, обусловлен особенностями строения породы, периодом и условиями ее образования.

Процесс образования трещин в пласте может быть представлен следующим образом: породы, слагающие пласты, находятся в сжатом состоянии, что обусловлено весом лежащих над ними пород.

Таким образом, чтобы образовались новые трещины или расширились старые, необходимо создать в пласте такое давление, которое преодолело бы горное и прочность породы. Для выполнения этого условия в пласт нагнетают жидкость с таким расходом, который превышает количество жидкости, поглощаемое пластом, и обеспечивает создание в нем требуемого давления.

Как показывают исследования, трещины, возникающие в пласте при ГРП, могут иметь протяженность до нескольких десятков метров.

Расход и давление нагнетания жидкости рассчитывают заранее на основе данных о проницаемости пласта, его пористости и т. п.

Гидравлический разрыв пласта проводят следующим образом (рис. IV.13):

а) в зоне пласта, подлежащей разрыву, устанавливают пакеры

б) по специальной колонне труб закачивают жидкость для образования в пласте трещин. Установка пакеров обусловлена необходимостью разгрузки эксплуатационной колонны от давления
жидкости, а также обеспечением нагружения определенного интервала пласта, находящегося между пакерами;

в) в трещину закачивают крупнозернистый песок, который остается в ней и в дальнейшем при эксплуатации скважин выполняет роль каркаса, препятствует смыканию стенок трещин после того, как давление жидкости будет снижено. Последовательность работ при проведении ГРП следующая.

Подготовительные работы. При гидравлическом разрыве пласта, когда давление может оказаться выше допустимого для эксплуатационной колонны, в колонне следует устанавливать пакеры.

Места установки агрегатов для ГРП должны быть соответствующим образом подготовлены и освобождены от посторонних предметов, препятствующих установке агрегатов и прокладке коммуникаций.

После этого выполняют следующие операции.

1. У устья скважины устанавливают агрегат подземного ремонта для спуска-подъема колонны труб при спуске и установке- внутрискважинного оборудования. Рядом со скважиной располагают оборудование для выполнения непосредственно ГРП, насосные и пескосмесительные агрегаты, цистерны и другое оборудование.

Агрегаты для ГРП устанавливают на расстоянии не менее 10 м от устья скважины и таким образом, чтобы расстояние между ними было не менее 1 м и кабины не были обращены к устью скважины.

2. Из скважины извлекают оборудование, использовавшееся для ее эксплуатации (колонна подъемных труб, скважинный штанговый насос или ЭЦН). Уточняют глубину забоя скважины, расположение пласта (или группы пластов), подлежащего разрыву.

3. Скважину промывают для удаления загрязнений и песчаных пробок. В ряде случаев для повышения эффективности ГРП про водят кислотную обработку и дополнительное вскрытие продуктивного пласта в интервале, намеченном для гидроразрыва. При этом используют кумулятивную или гидропескоструйную перфо- рацию, создавая до 100 отверстий на 1 м скважины. В результате давление, развиваемое насосами при ГРП, уменьшается, а количество трещин в пласте возрастает.

4. На колонне НКТ спускают пакер с якорем и устанавливают на 5—10 м выше верхних отверстий перфорации. В ряде случаев он может находиться ниже верхней кровли пласта. Длина хвостовика должна быть максимально возможной, чтобы обеспечить движение песка в восходящем потоке к трещине и предупредить его выпадение в зумпф скважины.

В зависимости от технологии гидроразрыва может быть установлен и второй пакер — ниже перфорационных отверстий.

5. Скважину промывают и заполняют до устья жидкостью: если скважина эксплуатационная — егазированной нефтью, если нагнетательная — водой.

6. Сажают и опрессовывают пакер той же жидкостью, какой
заливают скважину. При этом во внутренней полости спущенных
НКТ создают давление, а качество герметизации контролируют по отсутствию перелива жидкости из кольцевого пространства скважины. Опрессовывают пакер при двух давлениях — заведомо меньшем и максимально возможном, развиваемом насосами.

Если пакер не обеспечивает требуемой герметичности, его срывают и проводят повторную посадку, после чего опять опрессовывают.

7. После опрессовки устье скважины обвязывают. Для этого
используют специальную арматуру устья. Непосредственно ГРП выполняют следующим образом.

1. Насосным агрегатом закачивают в скважину жидкость разрыва, которая в зависимости от физико-механических особенностей пласта имеет соответственно повышенную вязкость и бывает
двух типов: на основе углеводородных жидкостей или водных растворов. В первом случае это могут быть сырая высоковязкая нефть, загущенные керосин или дизельное топливо, во втором — вода, сульфитспиртовая барда, загущенные растворы соляной кислоты.

Жидкость разрыва закачивают при нескольких значениях подач насосов и на каждом режиме работы определяют приемистость скважины, строят график зависимости расхода поглощаемой жидкости от развиваемого давления. Расход жидкости, закачиваемой в пласт, ступенчато увеличивают до тех пор, пока не произойдет скачкообразного увеличения поглощения жидкости и некоторого уменьшения давления нагнетания, что свидетельствует об образовании трещин в пласте.

2. После появления трещин в колонну НКТ начинают закачивать жидкость-песконоситель. Это может быть та же жидкость, что использовалась при разрыве пласта, но смешанная с песком.
Жидкость-песконоситель закачивают всеми насосными агрегатами при максимальных давлении и подаче. Содержание песка в жидкости изменяют в пределах 100—600 кг на 1 м 3 жидкости. Песок должен быть более прочным, чем порода, слагающая пласт, и достаточно крупным. Перед ГРП его промывают от глины и пыли и отсеивают по размерам песчинок-фракциям. Наиболее приемлемой фракцией является песок с размером зерен 0,5—1,0 мм. Общее количество песка, закачиваемого в скважину, зависит от протяженности трещин и изменяется в пределах от 4 до 20 т.

3. Без прекращения подачи жидкости и снижения давления после окончания закачки жидкости-песконосителя начинают закачивать в скважину продавочную жидкость, объем которой должен быть на 1,5—2 м 3 больше объема насосно-компрессорных труб, на которых спущен пакер, и зумпфа. В качестве продавочной жидкости используют маловязкую нефть или воду, обработанную ПАВ. Часто в нефтяные скважины после закачки жидкости-песконосителя закачивают 2—2,5 м 3 чистой жидкости без песка, после чего приступают к закачке продавочной жидкости — воды. В этом случае объем воды выбирают таким, чтобы предупредить попадание ее в пласт.

При гидравлических испытаниях обвязки устья и трубопроводов обслуживающий персонал удаляют от испытываемых объектов за пределы опасной зоны.

Во время закачки и продавки жидкости нахождение людей возле устья скважины и у нагнетательных трубопроводов запрещается. Во время работы агрегатов запрещается ремонтировать их или крепить обвязку устья скважины и трубопроводов. Перед отсоединением трубопроводов от устьевой арматуры следует закрыть краны на ней и снизить давление в трубах до атмосферного.

Пуск агрегатов разрешается только после удаления людей, не связанных непосредственно с выполнением работ, за пределы опасной зоны.

Заключительные работы выполняют следующим образом:

1. После закачки продавочной жидкости устье скважины закрывают до тех пор, пока давление в колонне НКТ не уменьшится до атмосферного или близкого к нему. Это необходимо для предотвращения выноса песка из трещин, созданных при гидроразрыве, и образования песчаных пробок.

В это время обычно демонтируют коммуникации, соединявшие наземное оборудование, убирают его со скважины.

2. Срывают пакер и извлекают на поверхность внутрискважинное оборудование.

3. Промывают скважину от песка, не попавшего в пласт и осевшего на забой.

4. Освоение скважины проводят обычным путем: если она эксплуатационная— спускают насос, колонну НКТ и начинают отбор жидкости, если нагнетательная — промывают от взвешенных частиц; поднимают колонну промывочных труб и подключают к водоводу.

Остатки жидкости разрыва и нефти должны сливаться из ем- костей агрегатов и автоцистерн в промышленную канализацию, нефтеловушку или специальную емкость-отстойник.

В зимнее время после временной остановки работ следует пробной прокачкой жидкости убедиться в отсутствии пробок в трубопроводах. Запрещается подогревать систему нагнетательных трубопроводов открытым огнем.

Если продуктивный пласт достаточной толщины или состоит из отдельных, чередующихся прослоев песчаника и глины, то максимальный эффект от ГРП может быть получен при создании большого количества трещин, равномерно распределенных по высоте всех слоев продуктивного пласта. Для решения этой задачи проводят поинтервальный ГРП. Существует несколько его технологий. Одна из них предусматривает проведение ГРП, начиная с нижнего пропластка (рис. 1У.14, а). При этом перфорируют нижний пропласток в требуемом интервале, устанавливают пакер и проводят ГРП. Далее колонну труб с пакером извлекают и подвергнутый интервал изолируют с помощью песка, засыпаемого в скважину (рис. IV. 14, б). После этого вновь спускают перфоратор на меньшую высоту, соответствующую расположению лежащего выше пропластка, который вскрывают. Затем аналогичным образом проводят ГРП вскрытого пропластка (рис. 1У.14, в).

Для каждого из обрабатываемых пропластков комплекс работ повторяют. Затем скважину промывают до забоя и вводят в эксплуатацию (рис. 1У.14, г).

Если толщина пропластков глин и песчаника достаточно велика, то поинтервальный ГРП можно проводить с помощью сдвоенного пакера, при этом верхний пакер устанавливают несколько выше кровли пласта, а нижний чуть ниже его подошвы. Сдвоенный пакер позволяет исключить изоляцию ранее разорванных пропластков засыпкой песка и последующую промывку скважины.

При ГРП используют оборудование, схема расстановки (рис. IV. 15) которого у устья скважины может изменяться в зависимости от параметров скважины и технологии проведения процесса.

В комплексе оборудования входят: насосные агрегаты УН1-630Х700А (4АН-700), пескосмесительные машины 4ПА, УСП-50, автоцистерны ЦР-500, ЦР-7АП, ЧЦР для транспортирования, а в ряде случаев и кратковременного хранения жидкостей, мани-фольд, арматура устья 2АУ-70 скважин, пакеры, якори и другое оборудование.

Арматуру устья соединяют двумя трубопроводами с блоком манифольда, напорный коллектор которого отдельными трубопроводами соединен с насосными агрегатами.

Для обвязки оборудования с устьем применяют металлические трубы с шарнирными коленами. Перед началом работ обвязку оп-рессовывают (без скважины) на пробное давление, в 1,5 раза превышающее ожидаемое при разрыве пласта. К блоку манифольда подключают станцию контроля и управления для точного измерения расходов жидкости и ее давления.

В первый период ГРП (создания трещин) насосные агрегаты забирают рабочую жидкость непосредственно из емкостей или автоцистерн, далее на их прием подключают пескосмесительные агрегаты, имеющие запас песка и пополняющие его от песковозов, жидкость для приготовления смеси поступает от соответствующих цистерн. При закачке продавочной жидкости на прием насосных агрегатов поступает жидкость из других емкостей или резервуаров.

При гидроразрыве пласта насосные и пескосмесительные агрегаты монтируют в большем, чем необходимо по расчету, количестве на случай их выхода из строя во время проведения процесса или при необходимости получения большего расхода жидкости, чем положено по расчету. Технологические жидкости и песок также доставляют к скважине в большем, чем необходимо, количестве, поскольку особенности протекания процесса ГРП предусмотреть с большой точностью весьма трудно.

Помимо перечисленного оборудования у устья скважины располагают агрегат подземного ремонта для проведения спуско-подъемных операций при промывке скважины, установке, срыве якоря и т. п.

После ГРП на скважине остается агрегат подземного ремонта, насосная установка и емкость для воды, необходимые для окончательной промывки скважины и последующего ввода "ее в действие.

В процессе ГРП все оборудование работает на предельных паспортных режимах, при высоких давлениях, поэтому для обеспечения безопасности работ необходимо придерживаться следующих: правил.

1. Работников допускают к проведению ГРП только после соответствующего инструктажа по технике безопасности.

2. Территорию вокруг скважины очищают от посторонних предметов.

3. Расстанавливают агрегаты, обвязывают все оборудование
опрессовывают его под непосредственным руководством и контролем ответственного руководителя работ.

4. Насосные агрегаты должны иметь исправную контрольно-измерительную аппаратуру; предохранительные клапаны должны быть предварительно опрессованы, а их сброс должен быть обеспечен линией, отводящей жидкость под агрегат.

5. При опрессовке обвязки и пакера рабочие не должны находиться у устья скважины и у элементов обвязки. В это время запрещается проводить какие-либо работы с элементами обвязки.

6. Демонтаж оборудования разрешается только после снижения
давления в нем до атмосферного.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) служит одним из наиболее эффективных геолого-технических мероприятий, целью которого является интенсификация притока пластового флюида к добывающим скважинам. Применение этой технологии позволяет не только повысить выработку запасов в радиусе дренирования скважины, но и расширить эту область, увеличив конечную нефтеотдачу пласта. Учитывая этот фактор, проектирование разработки месторождения можно производить с обустройством более редкой сетки скважин.

Краткое описание

Сущность гидравлического разрыва пласта описывается следующим процессом:

на продуктивный пласт воздействуют избыточным давлением (расход технологической жидкости намного больше, чем она может быть поглощена горными породами);
давление на забой возрастает, пока оно не превысит внутренние напряжения в коллекторе;
горные породы разрываются в плоскости наименьшей механической прочности (чаще всего в наклонном направлении или по вертикали);
вновь образованные и старые трещины увеличиваются, появляется их связь с системой естественных пор;
возрастает зона повышенной проницаемости около скважины;
в расширенные трещины закачивают специальные зернистые расклинивающие материалы (проппанты) для их фиксации в раскрытом состоянии после устранения давления на пласт;
сопротивление движению пластовой жидкости становится практически равным нулю, в результате дебит скважины возрастает в несколько раз.

Протяженность трещин в породах может составлять несколько сотен метров, а забой скважины становится связанным с удаленными участками пласта. Одним из важнейших факторов эффективности данной обработки является крепление трещины, позволяющее создать фильтрационный канал. Однако продуктивность скважины не может увеличиваться неограниченно при возрастании размера трещины. Существует ее максимальная длина, при превышении которой дебит не становится интенсивнее.

Область применения

Данная технология используется как для добывающих (увеличение нефтеотдачи), так и для нагнетательных (повышение приемистости), горизонтальных и вертикальных скважин. Выделяют следующие области применения ГРП:

интенсификация дебита скважин с загрязненной призабойной зоной в пластах с различной проницаемостью;
разработка неоднородных по структуре залежей;
улучшение гидродинамической связи скважины с естественной системой трещин в коллекторе;
расширение зоны притока пластового флюида;
разработка пластов с низкой проницаемостью и низкорентабельных скважин;
изменение фильтрационных потоков в нагнетательных скважинах;
восстановление параметров скважин, не поддающихся воздействию другими методами.

Ограничениями для технологии гидравлического разрыва пласта служат газонефтяные зоны, для которых характерны следующие особенности:

быстрое конусообразование (подтягивание пластовой воды к забою скважины);
резкие прорывы воды или газа в ствол скважины;
истощенные пласты с низкими запасами, нефтенасыщенные линзы небольшого объема (ввиду экономической нерентабельности).

Наиболее часто ГРП применяется в качестве метода интенсификации для средне- и высокопроницаемых пластов. Для них главным фактором увеличения притока пластового флюида является длина образовавшейся трещины, а у залежей с низкой проницаемостью пород – ее ширина.

Гидравлический разрыв пласта: преимущества и недостатки

Достоинствами ГРП являются:

возможность применения на площадях с разнообразным геологическим строением;
воздействие как на всю залежь, так и на ее участок;
эффективное снижение гидравлического сопротивления в призабойной зоне;
приобщение слабодренируемых прилегающих областей;
дешевая рабочая жидкость (вода);
высокая рентабельность.

К недостаткам относятся следующие:

необходимость наличия больших запасов воды, песка, дополнительных химикатов;
неконтролируемый процесс создания трещины в породе, непредсказуемость механизма трещинообразования;
при запуске в работу скважин с большими дебитами после проведения гидравлического разрыва пласта возможен вынос проппанта из трещин, в результате чего наблюдается снижение степени их раскрытия и уменьшение дебита в первые месяцы после начала эксплуатации;
риск возникновения неуправляемого фонтанирования и загрязнения окружающей среды.

Разновидности процесса

Методы ГРП различаются по типу образования трещин, объему закачиваемой жидкости и проппантов, а также по другим характеристикам. К основным видам гидравлического разрыва пласта относят следующие:

По области воздействия на пласт: локальный (длина трещин до 20 м) – имеет наибольшее распространение; глубокопроникающий (длина трещин 80-120 м); массированный (1000 м и больше).
По охвату пластов: однократный (воздействие на все пласты и пропластки); многократный (для скважин, которые вскрыли 2 и более пластов); интервальный (для определенного пласта).
Специальные методы: кислотный гидроразрыв; технология TSO – формирование коротких трещин для предупреждения их распространения к водонефтяному контакту и снижения объема закачки проппанта (данный способ показывает высокую эффективность в песчаных коллекторах); импульсный (создание в средне- и высокопроницаемых породах нескольких радиально расходящихся трещин для снижения скин-эффекта – ухудшения проницаемости пор из-за их загрязнения частицами, содержащимися в фильтрующемся пластовом флюиде.

Многократный разрыв

Многократный гидроразрыв производится несколькими методами:

Вначале проводится создание трещины по обычной технологии. Затем она временно закупоривается путем нагнетания веществ (зернистый нафталин, пластмассовые шарики и другие), закрывающих перфорационные отверстия. После этого делают гидравлический разрыв пласта в другом месте.
Разобщение зон производят с помощью пакеров или гидравлических затворов. Для каждого из интервалов проводится ГРП по традиционной схеме.
Поэтапный гидроразрыв пластов с изоляцией каждой нижележащей зоны песчаной пробкой.

В глинистых разрезах наиболее эффективным является создание вертикальных трещин, так как они соединяют продуктивные нефтегазоносные пропластки. Такие трещины получают воздействием нефильтрующихся жидкостей или быстрым повышением скорости закачки.

Подготовка к проведению ГРП

Технология гидравлического пласта состоит из нескольких этапов. Подготовительные работы заключаются в следующем:

Исследование скважины на приток пластового флюида, способность к поглощению рабочей жидкости и определение давления, необходимого для ГРП.
Очистка забоя от песчаной или глинистой корки (промывка водой под давлением, обработка соляной кислотой, гидропескоструйная перфорация и другие способы).
Проверка скважины специальным шаблоном.
Спуск в ствол скважины труб для подачи рабочей жидкости.
Установка герметизирующего пакера и гидравлических якорей для защиты обсадной колонны.
Монтаж устьевого оборудования (манифольд, лубрикатор и другие устройства) для подключения насосных агрегатов к нагнетательным трубопроводам и герметизации скважины.

Принципиальная схема обвязки технологического оборудования при ГРП показана на рисунке ниже.

Последовательность гидроразрыва

Техника и технология гидравлического разрыва пласта состоит из следующих процедур:

В нагнетательные трубы подают рабочую жидкость (чаще всего нефть – для добывающей скважины или вода – для нагнетательной).
Увеличивают давление жидкости разрыва до максимального расчетного значения.
Проверяют герметичность пакера (при этом должен отсутствовать перелив жидкости из затрубного пространства).
Добавляют в рабочую жидкость проппант после того, как происходит гидравлический разрыв пласта. Об этом судят по резкому возрастанию приемистости скважины (спад давления в насосах).
В последнюю партию проппанта включают радиоактивные изотопы для последующей проверки зоны поглощения при помощи ядерного каротажа.
Подают продавочную жидкость с наибольшим давлением для надежного расклинивания трещин.
Удаляют жидкость разрыва с забоя для обеспечения притока пластового флюида в ствол скважины.
Производят демонтаж технологического оборудования.
Сдают скважину в эксплуатацию.

Если скважина относительно неглубокая, то рабочую жидкость допускается подавать по обсадным трубам. Возможно также проведение ГРП без пакера – по трубам НКТ и затрубному пространству. Это позволяет снизить гидравлические потери для высоковязких рабочих жидкостей.

Машины и механизмы для ГРП

Оборудование для гидравлического разрыва пласта включает в себя следующие виды техники:

Наземные машины и устройства: насосные агрегаты (АНА-105, 2АН-500, 3АН-500, 4АН-700 и другие); пескосмесительные установки на шасси автомобилей (ЗПА, 4ПА, УСП-50, Kerui, Lantong и другие); автоцистерны для транспортировки жидкостей (АЦН-8С и 14С, АТК-8, Sanji, Xishi и другие); обвязка устья (манифольд, устьевая головка, запорная арматура, раздаточный и напорный коллектор с обратными клапанами, манометры и другая аппаратура).
Вспомогательная техника: агрегаты для спускоподъемных операций; лебедки; станции контроля и управления; трубовозы и другая техника.
Подземное оборудование: пакеры для разобщения пласта, в котором планируется гидроразрыв, от другой части эксплуатационной колонны; якоря для предотвращения подъема подземного оборудования из-за воздействия высокого давления; колонна труб НКТ.

Тип оборудования и количество единиц техники определяются исходя из расчетных параметров ГРП.

Расчетные характеристики

Для расчета гидравлического разрыва пласта используются следующие основные формулы:

Забойное давление (МПа) для ГРП при помощи фильтрующейся жидкости: р = 10 -2 KL_c, где K – коэффициент, выбираемый из интервала значений 1,5-1,8 МПа/м, L_c – длина скважины, м.
Давление закачки жидкости с песком (для расклинивания трещины): р_п = р - ρgL_c + p_t, где ρ – плотность жидкости песконосителя, кг/м 3 , g = 9,8 м/с 2 , p_t – потери давления на трение жидкости-песконосителя. Последний показатель определяется по формуле: p_t = 8λQ 2 ρL_c/(πd_B) 2 , где λ – коэффициент гидравлических сопротивлений, Q – скорость закачки, м 3 /с, d_B – внутренний диаметр НКТ.
Количество насосных установок: n = pQ/(p_pQ_pK_T) + 1, где p_p – рабочее давление насоса, Q_p – его подача при данном давлении, K_T – коэффициент технического состояния машины (выбирается в пределах 0,5-0,8).
Количество продавочной жидкости: V = 0,785d_B 2 L_c.

V = Q_sC_s, где Q_s – количество песка, т, C_s – концентрация песка в 1 м 3 жидкости.

Расчет данных параметров имеет важное значение, так как при излишне высоком значении давления во время гидравлического разрыва происходит передавливание жидкости в пласт, возникают аварии в эксплуатационной колонне. В противном случае, при слишком низком значении, потребуется остановка ГРП из-за невозможности достичь необходимого давления.

Проектирование гидроразрыва производят следующим образом:

Выбор скважин согласно существующей или планируемой системы разработки месторождения.
Определение наилучшей геометрии трещины с учетом нескольких факторов: проницаемость пород, скважинная сетка, близость к водонефтяному контакту.
Анализ физико-механических характеристик горных пород и выбор теоретической модели формирования трещины.
Определение типа проппанта, его количества и концентрации.
Выбор жидкости для гидравлического разрыва пласта с подходящими реологическими свойствами и вычисление ее объема.
Расчет других технологических параметров.
Определение экономической эффективности.

Жидкости для ГРП

Рабочие жидкости (продавочная, для разрыва и песконоситель) – это один из важнейших элементов гидравлического разрыва пласта. Преимущества и недостатки их различных видов связаны в первую очередь с реологическими свойствами. Если ранее применялись только вязкие составы на основе нефти (для снижения их поглощения пластом), то увеличение мощности насосных агрегатов в настоящее время позволило перейти на жидкости на водной основе с невысокой вязкостью. Благодаря этому уменьшилось давление на устье и потери на гидравлическое сопротивление в колонне НКТ.

В мировой практике применяют следующие основные типы жидкостей для ГРП:

Вода с проппантами и без них. Ее преимуществом является низкая стоимость. Недостаток – малая глубина проникновения в пласт.
Полимерные растворы (гуар и его производные ГПГ, КМГПГ; гидроксиэтиловый эфир целлюлозы, карбоксиметилцеллюлоза, ксантановая камедь). Для сшивания молекул применяют B, Cr, Ti, Zr и другие металлы. По стоимости полимеры относятся к средней категории. Недостатком таких жидкостей является высокий риск негативных изменений в пласте. К достоинствам относится большая глубина проникновения.
Эмульсии, состоящие из углеводородной фазы (дизтопливо, нефть, газовый конденсат) и воды (минерализованная или пресная).
Углеводородные гели.
Метанол.
Загущенный диоксид углерода.
Пенные системы.
Пеногели, состоящие из сшитых гелей, азотных или углекислотных пен. Они обладают высокой стоимостью, но не влияют на качество коллектора. Другими их преимуществами являются высокая несущая способность в отношении проппанта и саморазрушение с небольшим количеством остаточной жидкости.

Для улучшения функций этих составов применяют различные технологические присадки:

поверхностно-активные вещества;
эмульгаторы;
соединения, снижающие гидравлическое трение;
пенообразователи;
добавки, изменяющие кислотность;
термостабилизаторы;
бактерицидные и противокоррозионные присадки и другие.

К основным характеристикам рабочих жидкостей гидроразрыва относят:

динамическая вязкость, необходимая для раскрытия трещины;
инфильтрационные свойства, определяющие потери жидкости;
способность переносить проппант без его преждевременного осаждения из раствора;
сдвиговая и температурная устойчивость;
совместимость с другими реагентами;
коррозионная активность;
экологичность и безопасность.

Жидкости с низкой вязкостью требуют закачки большего объема для достижения необходимого давления в пласте, а с высокой – большего напора, развиваемого насосной техникой, так как при этом происходят значительные потери на гидравлическое сопротивление. Для более вязких жидкостей характерна также меньшая фильтруемость в породах.

Расклинивающие материалы

В качестве проппантов, или расклинивающих материалов, наиболее часто применяют следующие:

Кварцевый песок. Один из наиболее распространенных природных материалов, а потому его себестоимость невысока. Закрепляет трещины в различных геологических условиях (универсален). Размер зерен песка для гидравлического разрыва пласта подбирается 0,5-1 мм. Концентрация в жидкости-песконосителе варьируется в пределах 100-600 кг/м 3 . В породах, отличающихся сильной трещиноватостью, расход материала может достигать несколько десятков тонн на 1 скважину.
Бокситы (окись алюминия Al₂O₃). Достоинством данного вида проппанта является большая прочность по сравнению с песком. Изготавливается путем измельчения и обжига бокситовой руды.
Окись циркония. Обладает свойствами, аналогичными предыдущему виду проппанта. Широко применяется в Европе. Общим недостатком таких материалов является их высокая стоимость.
Керамические гранулы. Для ГРП применяют гранулы размером от 0,425 до 1,7 мм. Относятся к среднепрочным проппантам. Показывают высокую экономическую эффективность.
Стеклянные шарики. Применялись ранее для глубоких скважин, в настоящее время почти полностью вытеснены более дешевыми бокситами.

Кислотный гидроразрыв

Сущность кислотного гидравлического разрыва пласта состоит в том, что на первом этапе искусственно создается трещина (так же, как и при обычной технологии ГРП), а затем в нее закачивается кислота. Последняя реагирует с горной породой, возникают длинные каналы, которые увеличивают проницаемость коллектора в призабойной зоне. В результате возрастает коэффициент извлечения нефти из скважины.

Данный вид процесса гидравлического разрыва пласта является особенно эффективным для карбонатных пород. По данным исследователей, с таким типом коллекторов связано более 40% запасов нефти в мире. Техника и технология гидроразрыва в этом случае незначительно отличается от вышеописанной. Оборудование изготавливается в кислотостойком исполнении. Для защиты машин от коррозии применяют также ингибиторы (формалин, уникол, уротропин и другие).

Разновидностями кислотного ГРП являются двухстадийные обработки с использованием таких материалов, как:

полимерные соединения (ПАА, ПВВ, гипан и другие);
латексные составы (СКМС-30, АРК);
стирол;
смолы (БНИ-5, ТСД-9, ТС-10).

В качестве кислотных растворителей применяют 15% раствор соляной кислоты, а также специальные композиции (СНПХ-9010, СНПХ-9633 и другие).

Разновидностями кислотного ГРП являются двухстадийные обработки с использованием таких материалов, как:

полимерные соединения (ПАА, ПВВ, гипан и другие);
латексные составы (СКМС-30, АРК);
стирол;
смолы (БНИ-5, ТСД-9, ТС-10).

Введение…………………………………………………………………………. 2
1. Гидравлический разрыв пласта как средство поддержания продуктивности скважин…………………………………………………………3
2. Сущность метода гидравлического разрыва пласта……………………..5
2.1 Проведение ГРП
2.2 Средства проведения ГРП
2.3 Необходимые параметры для проведения ГРП
2 Технология и техника проведенияГРП…………………………………. 13
3.4 Обвязка и оборудование при ГРП
3 Выбор технологии ГРП………………………………………………………21
4 Оборудование, используемое при ГРП……………………………………..26
Заключение……………………………………………………………………….31
Список использованной литературы…………………………………………. 32

Извлечение нефти из пласта и любое воздействие на него осуществляется через скважины. Призабойная зона скважины (ПЗС) – область, в которой все процессы протекаютнаиболее интенсивно. Здесь как в единый узел сходятся линии токов при извлечении жидкости или расходятся – при закачке. От состояния призабойной зоны пласта существенно зависят эффективность разработки месторождения, дебиты добывающих, приёмистость нагнетательных и та доля пластовой энергии, которая может быть использована на подъём жидкости непосредственно в скважине.
Механические методывоздействия эффективны в твёрдых породах, когда создание дополнительных трещин в ПЗС позволяет приобщить к процессу фильтрации новые удалённые части пласта.
Одним из наиболее распространенных методов интенсификации добычи нефти или газоотдачи является гидравлический разрыв пласта (ГРП).
Его используют для создания новых трещин как искусственных, так и для расширения старых (естественных), с целью улучшениясообщаемости со стволом скважины и увеличению системы трещин или каналов для облегчения притока и снижения энергетических потерь в этой ограниченной области пласта.
Гидравлический разрыв пласта проводится при давлениях, доходящих до 100 МПа, с большим расходом жидкости и при использовании сложной и многообразной технике.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАЗРЫВ ПЛАСТА КАК СРЕДСТВО ПОДДЕРЖАНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН

Сущностьметода гидравлического разрыва пласта заключается в том, что на забое скважины путем закачки вязкой жидкости создаются высокие давления, превышающие в 1,5—2 раза пластовое давление, в результате чего пласт расслаивается и в нем образуются трещины.
Промысловая практика показывает, что производительность скважин после гидравлического разрыва увеличивается иногда в несколько десятков раз. Этосвидетельствует о том, что образовавшиеся трещины соединяются с существовавшими ранее, и приток жидкости к скважине происходит из удаленных изолированных от скважины до разрыва пласта высокопродуктивных зон. О раскрытии естественных или образовании искусственных трещин в пласте судят по графикам изменения расхода Q и давления P при осуществлении процесса. Образование искусственных трещин на графикехарактеризуется падением давления при постоянном темпе закачки, а при раскрытии естественных трещин расход жидкости разрыва растет непропорционально росту давления.
Гидравлический разрыв пласта осуществляется для поддержания продуктивности скважин так, как показала практика проведение ГРП выгоднее, чем строительство новой скважины как с экономической стороны так и с точки зрения разработки. Но проведениегидравлического разрыва требует очень тщательного изучения термодинамических условий и состояния призабойной зоны скважины, состава пород и жидкостей, а так же систематического изучения накопленного промыслового опыта на данном месторождении. Осуществление гидравлического разрыва пласта рекомендуется в следующих скважинах:

1. Давших при опробовании слабый приток
2. С высоким пластовым давлением, но с низкойпроницаемостью коллектора
3. С загрязненной призабойной зоной
4. С заниженной продуктивностью
5. С высоким газовым фактором(по сравнению с окружающими)
6. Нагнетательных с низкой приёмистостью
7. Нагнетательных для расширения интервала поглощения
Целью проведения гидравлического разрыва является.

Одним из наиболее распространенных методов интенсификации добычи нефти или газоотдачи является гидравлический разрыв пласта (ГРП).

Гидравлический разрыв пласта является важным процессом для улучшения или восстановления пластового флюида. Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока к забою скважины. После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает.

Цель гидравлического разрыва – создание новых трещин как искусственных, так и для расширения старых (естественных) для улучшения сообщаемости со стволом скважины и увеличению системы трещин или каналов для облегчения притока и снижения энергетических потерь в этой ограниченной области пласта.

Изучить методы проведения ГРП, а так же рассчитать основные параметры при проведении процесса.

В настоящее время около трети запасов углеводородов можно извлечь только с использованием этой технологии. Высоко проводящие трещины гидроразрыва позволяют увеличить дебит скважин .

Исследования и практика применения ГРП показывают, что эффект от проведения гидроразрыва неодинаково проявляется в работе отдельных скважин, поэтому необходимо рассматривать не только прирост дебита каждой скважины вследствие гидроразрыва, но и влияние их интерференции, неоднородности пласта, энергетических возможностей объекта и других.

Наиболее широкое распространение получил локальный гидроразрыв как эффективное средство воздействия на призабойную зону скважин. При этом бывает достаточным создание трещин длиной 10-20 м с закачкой десятков кубических метров жидкости и единиц тонн проппанта. В этом случае дебит скважин увеличивается в 2-3 раза

1. Теоретическая часть

1.1. Основные принципы проведения процесса

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) - это метод образования новых трещин или расширение некоторых существующих в пласте вследствие нагнетания в скважину жидкости или пены под высоким давлением. Чтобы обеспечить высокую проницаемость, трещины наполняют закрепляющим агентом, например кварцевым песком. Под действием горного давления закрепленные трещины смыкаются не полностью, в результате чего значительно увеличивается фильтрационная поверхность скважины, а иногда включаются в работу и зоны пласта с лучшей проницаемостью.

Образование новых трещин или раскрытие существующих возможно, если давление, созданное в пласте при нагнетании жидкости из поверхности, становится больше местного горного давления. Образование новых трещин характеризуется резким снижением давления в устье скважины на 3-7 МПа. Раскрытие существующих трещин происходит при постоянном давлении или его незначительном увеличении. В обоих случаях возрастает коэффициент приемистости скважины, который после ГРП должен увеличится как минимум в 3-4 раза, что считают критерием возможности закрепления трещин песком.

Читайте также: