Анализ эффективного применения технологии многостадийного гидравлического разрыва пласта в горизонтальных скважинах на нефтяных месторождениях
Проведение операций по многостадийному гидравлическому разрыву пласта в горизонтальных скважинах нефтяных месторождений является эффективным способом интенсификаиции притока для пластов с низкой проницаемостью. В работе рассмотрена теория гидроразрыва, а также особенности его проведения на горизонтальных скважинах.
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………….. 9
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА
ПЛАСТА 1
1.1. Геометрия трещины …………………………………………………………………. 14
1.2. Факторы, влияющие на геометрию трещины ……………………………. 15
1.3. Нагнетательный тест и параметры ГРП ……………………………………. 16
1.4. Осуществление ГРП…………………………………………………………………. 17
1.5. Жидкости ГРП …………………………………………………………………………. 18
1.5.1. Виды жидкостей разрыва ………………………………………………………. 18
1.5.2. Свойства жидкости разрыва ………………………………………………….. 19
1.5.3. Способность транспортировать проппант ……………………………… 19
1.5.4. Вязкость жидкости ………………………………………………………………… 19
1.6. Проппант …………………………………………………………………………………. 20
1.7. Дизайн ГРП ……………………………………………………………………………… 20
1.8. Оборудование для ГРП …………………………………………………………….. 22
2. ТЕОРИЯ МНОГОСТАДИЙНОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА ……………… 24
2.1. Особенности внутрискважинного оборудования и процесса
подготовки скважины к МГРП ………………………………………………………………….. 25
2.2. Особенности процесса проведения МГРП ………………………………… 26
2.3. Особенности процесса освоения после МГРП ………………………….. 28
2.4. Муфты ГРП активируемые шарами ………………………………………….. 29
3. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ И ТЕКУЩЕГО
СОСТОЯНИЯ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА ……………………………………………… 32
3.1. Геолого-промысловые и геофизические методы диагностики и
определения геометрических параметров трещин ……………………………………… 32
3.2. Промыслово-геофизический и гидродинамический мониторинг
процесса создания и текущего состояния трещин ……………………………………… 38
3.3. Гидродинамический мониторинг текущего состояния трещин ГРП
3.4. Информативные возможности промысловогеофизических
исследований действующих скважин с трещинами гидроразрыва ……………… 43
3.5. Особенности контроля трещин МГРП в горизонтальном стволе .. 45
3.6. Трещины множественного гидроразрыва, технология создания и
диагностика ……………………………………………………………………………………………… 47
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………….. 52
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………. 57
5.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности
5.2. Производственная безопасность ………………………………………………. 59
5.3. Экологическая безопасность…………………………………………………….. 66
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуциях …………………………………… 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………….. 72
Список публикаций студента ……………………………………………………………… 75
Список используемых источников ………………………………………………………. 72
Приложение A ……………………………………………………………………………………. 79
В России, как и во всем мире, растет доля трудноизвлекаемых запасов,
разработка которых традиционными технологиями является не эффективной и
экономически не рентабельной. В связи с этим нефтедобывающими и
сервисными компаниями ведется разработка и внедрение новых технологий для
освоения трудноизвлекаемых запасов нефти.
Одной из таких технологий является горизонтальное бурение с
многостадийным гидроразрывом пласта. Эта технология позволяет существенно
увеличить объем дренируемой породы по сравнению с традиционным
гидроразрывом пласта за счет образования систем трещин в горизонтальном
стволе скважины.
В итоге, кратно повышается дебит добывающих или приемистость
нагнетательных скважин за счет снижения гидравлических сопротивлений в
призабойной зоне и увеличения охвата пласта, а также, увеличивается конечная
нефтеотдача за счет выработки низкопроницаемых зон и пропластков. Для
эффективного проведения многостадийного гидроразрыва пласта необходимо
учитывать технические характеристики конструкции скважин, геологические
особенности продуктивных пластов (мощность пластов, наличие подстилающей
воды, газовой шапки и.т.п.), а также проводить анализ экономических
показателей проекта в целом.
Нефтяная промышленность является одной из важнейших составляющих
экономики России, непосредственно влияющей на формирование бюджета
страны и её экспорт.
Состояние ресурсной базы нефтегазового комплекса является наиболее
острой проблемой на сегодняшний день. Ресурсы нефти постепенно
истощаются, большое число месторождений находится в конечной стадии
разработки и имеют большой процент обводненности, поэтому, наиболее
актуальной и первостепенной задачей является поиск и введение в эксплуатацию
молодых и перспективных месторождений, одним из которых является
Приобское месторождение (по запасам оно крупнейшее месторождение России).
Приобское месторождение является уникальным по запасам нефти. В
пределах южной лицензионной территории (лицензия ООО “Газпромнефть-
Хантос”) содержится более 2 млрд. т. разведанных извлекаемых запасов
промышленных категорий. В Юганском регионе Приобское месторождение
является основным перспективным объектом.
Месторождение относится к чрезвычайно сложным для освоения с точки
зрения, как системы обустройства, так и разработки недр. Более 80 %
поверхности расположено в пойменной зоне р. Обь и в заповедных зонах.
Наличие обширных природоохранных территорий требует нетрадиционного
подхода к освоению месторождения с минимальным ущербом для окружающей
среды. Для строительства на месторождении промысловых объектов
необходимо решить ряд сверхсложных задач: коммуникации не должны
нарушать пути миграции редких пород рыб, территория не должна загрязняться
промышленными отходами и т.д.
Разработка месторождения ведётся более 30 лет. Накопленный опыт
позволил сформулировать и разработать новую концепцию разработки
подобных месторождений, где во главу угла ставятся экологическая
безопасность освоения месторождения, экономическая целесообразность
применяемых технологических решений, применение передовых технологий
освоения и эксплуатации, начиная от скважинного оборудования и кончая
обустройством кустов.
Приобское месторождение имеет ряд характерных особенностей:
– крупное, многопластовое, по запасам нефти уникальное;
– труднодоступное, характеризуется значительной заболоченностью, в
весенне-летний период большая часть территории затопляется паводковыми
водами;
– по территории месторождения протекает река Иртыш, разделяющая
его на правобережную и левобережную части.
Месторождение характеризуется сложным строением продуктивных
горизонтов. Промышленный интерес представляют пласты АС10, АС11, АС12.
Коллектора горизонтов АС10 и АС11 относятся к средне- и низкопродуктивным,
а АС12 к аномально низкопродуктивным. Эксплуатацию пласта АС12 следует
выделить в отдельную проблему разработки, т.к. пласт АС12 к тому же является
самым значительным по запасам из всех пластов. Эта характеристика указывает
на невозможность освоения месторождения без активного воздействия на его
продуктивные пласты.
Одним из направлений решения этой проблемы является осуществление
мероприятий по интенсификации добычи нефти. Проведение многостадийного
гидроразрыва пласта позволяет интенсифицировать приток в низкопроницаемых
коллекторах путем создания высокопроводяших каналов с необходимой
периодичностью по всему горизонтальному участку ствола скважины, получая
тем самым высокие значения дебита скважины.
Целью выпускной квалификационной работы является определение
особенностей проведения многостадийного гидроразрыва пласта и анализ
эффективности его применения.
В ходе написания работы поставлены и решены следующие задачи:
• ознакомиться с основными положениями теории гидравлического
разрыва пласта;
• изучить особенности гидроразрыва в горизонтальных скважинах;
• выявить достоинства и недостатки различных методов определения
геометрии трещины, в том числе определить границы их применимости;
• определить экономическую эффективность проведения
многостадийного гидравлического пласта путём проведения необходимых
расчётов.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА
ПЛАСТА
Система МГРП обеспечивает выполнение операций гидроразрыва
множественного числа интервалов в необсаженном стволе одной
скважинооперацией. Пакеры спускаются в необсаженный ствол скважины в
стандартной эксплуатационной колонне и разделяют продуктивный пласт на
интервалы гидравлическими муфтами, расположенными между каждым
комплектом пакеров. В процессе закачки муфты последовательно раскрываются
сбрасыванием шаров и отсекают нижерасположенные интервалы после
проведения в них ГРП.
Механическая изоляция интервалов в комбинации с передовыми
системами жидкостей разрыва обеспечивает в ходе операции ГРП точное
размещение пачек проппанта, обеспечивая полный охват зоны интенсификации
и максимальную эффективную проницаемость трещин. Кроме того, система
МГРП обеспечивает упрощенное заканчивание скважины: для изоляции
продуктивного интервала не требуется цементировать и перфорировать
хвостовик, а также устанавливать цементные мосты. Кроме того, не требуется
чрезмерная промывка обработки пласта для вызова притока, а также не требуется
проводить внутрискважинные работы после окончания работ по
интенсификации. В результате, весь эксплуатационный участок ствола
охватывается ГРП в ходе одной закачки, что снижает сроки выполнения работ с
нескольких суток до нескольких часов. Данная услуга позволяет селективно
открывать и закрывать порты для изоляции нежелательных жидкостей, таким
образом максимально увеличивая продуктивную жизнь скважины.
ПРЕИМУЩЕСТВА
✓ Максимальная продуктивность пласта с 30 (максимальное количество на
настоящий момент времени) последовательными интенсификациями в
одном стволе;
✓ Сокращение срока освоения с нескольких суток до нескольких часов;
✓ Максимальная продолжительность эксплуатации скважины благодаря
изоляции интервалов, насыщенных нежелательными флюидами;
✓ Минимизация повреждения призабойной зоны жидкостью разрыва.
ОСОБЕННОСТИ
✓ Улучшенный доступ к природным трещинам;
✓ Возможность устанавливать соединительные муфты на оптимальном
расстоянии в зависимости от условий пласта;
✓ Не требуется проводить внутрискважинных работ после интенсификации;
✓ Единая скважинооперация;
✓ Максимальный охват интенсификацией горизонтальных скважин;
✓ Надежная изоляция в необсаженном стволе;
✓ Не нужно использовать буровой подъемник в ходе ГРП;
✓ Соединительные муфты можно перемещать для более легкого управления
пластом.
Среди геофизических методов контроля геометрии трещины наиболее
используемыми является микросейсмика и термометрия, которые позволяют не
только оценить параметры трещины, но и определять и интерпретировать их в
режиме реального времени. Основной особенностью метода термометрии
является необходимость её проведения как перед осуществлением гидроразрыва,
так и после операции сразу после закрытия трещины. Ряд гидродинамических
методов исследования имеет ограниченное применение в горизонтальных
скважинах. Так, например, расходометрия, как механическая, так и
термокондуктивная не будут отражать действительной ситуации из-за
неоднородности потока в скважине, его низккой скоростью в горизотнальном
интервале, а также физического расслоения потока.
Наиболее полную картину о распространении трещин ГРП в
горизонтальном стволе может дать совместное использование промысловых
геофизических и гидродинамических методов диагностики. Существенное
значение на широту распространения применения данных методов играет их
стоимость. Ввиду высокой стоимости мониторинг проводится преимущественно
на новых, неизученных месторождениях, с целью увеличения эффективности
проведения гидроразрыва, а также для корректировки и уточнения существуюих
компьютерных моделей, прогнозирующих поведение трещины.
Эффективность проведения операции определяется в первую очередь
соответствием плановых показателей притока жидкости, дебита нефти и
обводненности скважинной продукции с фактическим, полученными по итогам
освоения скважины и запуска её в промышленную эксплуатацию. На изученных
месторождениях имеется полная информация о свойствах породы (такие как
модуль Юнга, коэффициент Пуассона, вертикальный и горизонтальные стрессы,
сжимаемость и литологический состав) и фильтрационно-емкостных свойствах
(проницаемость, пористость, насыщенность) что делает прогноз поведения
скважины после осуществления операции близким к реальных промысловым
показателям. А также в процессе выполнения гидроразрыва всегда есть
возможность оценивать реальные данные с данными по соседним скважинам,
что существенно облегчает мониторинг. Для месторождений вновь открытых
или для разработки залежей, ранее не затрагиваемых эксплуатацией невозможно
предсказать поведения свойств обработанных зон ввиду недостаточного объёма
информации. Именно с этой целью проводятся геофизические исследования как
в процессе, так и по окончании гидроразрыва, их осуществление помогает
получить реальную картину, отражающую развитие и геометрию трещины.
Проведение многостадийного гидроразрыва на горизонтальных
скважинах, в отличие от одиночных ГРП, помогает добиться максимально
возможного притока при прочих равных условиях. Достижение высокого уровня
добычи позволяет в короткий период времени окупить затраты на проведение
ГРП, что рассчитано и доказано в 4 главе данной выпускной квалификационной
работы. Период окупаемости четырёх-стадийного гидравлического разрыва
пласта составил около чертверти года, что обосновывает высокую
распространненость применения ГРП на территории Западной Сибири как
эффективного спосба инетнсификации притока в скважинах с низкой
проницаемостью коллектора.
Список публикаций студента
1. Баскакова А.С., Филиппов К.А. Гидравлический разрыв пласта по
технологии HiWAY на территории Западной Сибири// Проблемы геологии и
освоения недр : труды XXIII Международного симпозиума имени академика
М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию со дня
рождения академика К.И. Сатпаева, 120-летию со дня рождения профессора К.В.
Радугина. В 2-х томах. Том 2 / Томский политехнический университет. – Томск
: Изд-во Томского политехнического университета, 2019. – стр.57-59
2. Баскакова А. С. Экспорт углеводородов как неотъемлемая часть экономики
Российской Федерации// Проблемы геологии и освоения недр : труды XXIII
Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и
молодых ученых, посвященного 120-летию со дня рождения академика К.И.
Сатпаева, 120-летию со дня рождения профессора К.В. Радугина. В 2-х томах.
Том 2 / Томский политехнический университет. – Томск : Изд-во Томского
политехнического университета, 2019. – стр.615-617.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
0 (13 отзывов)
4.1 (20 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
4.9 (343 отзыва)
4.9 (826 отзывов)
4.6 (71 отзыв)
4.2 (5 отзывов)
