Прогнозирование эффективности операций по гидравлическому разрыву пласта с учетом моделирования технологических параметров скважины на месторождении Х
В настоящее время месторождение X находится на последней стадии разработки, и поэтому запасы нефти на нем довольно истощены. Для увеличении нефтеотдачи, создают гидравлических разрывов в пласте для увеличения проницаемости и затем продуктивности.
Однако пока нет понимания влияния геометрии трещин на продуктивность пласта и на объемы потери нефти во время ее добычи. В связи с этим нет возможности минимизировать. Поэтому очень важно понять какие виды трещин дадут добыть больше нефти чем воды.
В данной работе подробно рассмотрено теорию гидроразрыва пласта и механику трещинообразования, Проанализировано влияние изменения ширины и полудлины трещин на продуктивность добычи нефти на месторождении Х, и оптимальную геометрию трещин.
Первые две коммерческие технологии гидроразрыва пласта были
выполнены компанией Halliburton в 1949 году в округе Стивенс, штат Оклахома,
и округе Арчер, штат Техас. Однако первый гидроразрыв пласта в нефтяной
промышленности Советского Союза начался только в начале 1950-х годов и
вскоре получил широкое распространение.
В период с 1958 по 1962 годы был зафиксирован пик применения
технологий гидроразрыва пласта в СССР, где количество операций превышало
1,5 тысячи в год. Академик Сергей Христианович и его коллеги разработали
теорию образования и распространения двумерных трещин в коллекторе в
качестве геометрической модели KGD трещины гидроразрыва пласта
(Христианович и Желтов, 1955; Гирцма и де Клерк, 1969). Их достижения до сих
пор используются при прогнозировании геометрии моделей гидроразрыва.
С тех пор было проведено много исследований по повышению
эффективности гидроразрыва пласта, с акцентом на геометрию создаваемых
трещин, а также их проводимость, что увеличивает проницаемость вблизи забоя
скважины.
В 2009 году в статье [10] авторы для исследования взаимодействия трещин
и объема закачиваемой жидкости использовали полуаналитическую псевдо-3D
геомеханическую модель. Они обнаружили, что на сложность сети трещин и ее
размеры влияет соотношение напряжений внутри пласта.
Weng и соавторы в 2011 году разработали аналитическую 3D-модель сети
трещин в пласте с трещинами природного происхождения для определения
размеров трещин; модель была разработана с помощью численного
моделирования [11]. Результаты их моделирования показали, что на сложность
гидроразрывной сети оказывают влияние количество естественных трещин и
анизотропия напряжений в пласте [11].
Economides и Nolte [12] обобщили имеющиеся модели, такие как Planar 3D,
псевдо 3D и общие 3D модели для описания трещин гидроразрыва пласта. Они пришли к выводу, что создаваемые трещины всегда перпендикулярны
минимальному напряжению в пласте.
Технология гидроразрыва пласта – это метод, при котором большие
объемы воды и проппантов с небольшим объемом химических добавок
закачивают под высоким давлением в низкопроницаемые пласты для увеличения
притока жидкости в ствол скважины.
Гидравлические разрывы являются растяжимыми и создаются путем
закачки жидкости под высоким давлением. Они распространяются в
направлении минимальных, ранее существовавших, напряжений.
Гидравлические разрывы предназначены для увеличения добычи из скважин на
нефтяных и газовых месторождениях.
Актуальность
В настоящее время месторождение X находится на последней стадии
разработки, и поэтому запасы нефти на нем довольно истощены.
Трудноизвлекаемые нефтяные пласты – это нетрадиционные пластовые активы,
которые в течение некоторого времени были в центре внимания крупных
исследований в нефтяной промышленности в связи с глобальным сокращением
традиционных пластов. Эти нефтяные пласты вскрываются путем создания
гидравлических разрывов в пласте для увеличения проницаемости и затем
продуктивности.
Но пока нет понимания влияния геометрии трещин на продуктивность
пласта и на объемы потери нефти во время ее добычи. В связи с этим нет
возможности минимизировать. Поэтому очень важно понять какие виды трещин
дадут добыть больше нефти чем воды.
Цель работы
Целью данной диссертации является анализ влияния различных геометрий
трещин на продуктивность месторождения X с учетом моделирования
технологических параметров трещин скважин.
В этой магистерской диссертации была рассмотрена теория гидроразрыва
пласта и механика трещинообразования и показано, что при технологии
гидроразрыва пласта геометрия гидравлических трещин играет значительную
роль в эффективности добычи нефти. Было доказано, что чем больше геометрия
трещины, тем больше доступ к пласту и тем выше добыча. Это позволяет сделать
вывод о том, что технология гидроразрыва пласта является надежным методом
интенсификации скважин.
В результате моделирования было установлено, что:
1. Увеличение ширины трещины при сохранении постоянной ее
высоты и полудлиной привело к постепенному увеличению среднего дебита
нефти на 19,26 м3/сут, а также их накопленных объемов добычи нефти на 15
тыс.м3.
2. Увеличение полудлины трещины при постоянной ширине и высоте
привело к более высоким средним дебиты добычи на 3,2%, чем в случае кейса 1.
Это связано с тем, что более большое значение полудлины имеет большую
площадь контакта в массиве породы пласта, тем самым увеличивая
проницаемость на более широкой площади, чем в случае увеличения ширины.
3. Было определено, что оптимальной геометрией трещины для
скважины на месторождении X будет считается трещина с полудлиной 300м и
шириной 0,06мм из-за совокупного объема добычи нефти в 215,2 тыс. м3 в конце
периода добычи, что примерно на 5,4% выше, чем в базовом кейсе.
Было очевидно, что при большей геометрии трещины (в случаях, когда Xf-
W= 400 м-0,08 мм и 500 м-0,1 мм) накопленная добыча нефти была на 3,84% и
4,19% соответственно ниже, чем в случае оптимальной геометрии трещины, но
накопленная добыча жидкости в конце разработки была зафиксирована на 2,83%
и 7,21% выше чем оптимальной.
Это означает, что увеличение полудлины трещины должно удерживаться
в продуктивных пластах коллектора, поскольку невыполнение этого требования
может вызвать преждевременное повышение обводненности на месторождении.
Финансовые расчеты работы по ГРП показали, что НДС составил 20%, в
то время как общая прибыль от продаж после гидроразрыва пласта была
зафиксирована на уровне 364,96 млн руб.
Рекомендации
1. Основываясь на результатах этого исследования, рекомендуется
сохранять высоту и ширину трещины как можно более постоянными, увеличивая
при этом полудлину трещины для более высоких дебитов нефти и совокупных
объемов.
2. Полудлину трещины не рекомендуется делать слишком большой,
поскольку используется больше проппантов, что делает ее дорогостоящей, а
также не гарантирует дополнительную добычу нефти.
1.Проект пробной эксплуатации месторождения «ТомскНИПИнефть»,
‒ 2011г.
2.Техническиепаспортаскважинместорождениях[Text]/ОАО
«ТОМСКНЕФТЬ» ВНК, 1999-2008гг.
3.Технологические режимы работы скважин месторождения Х .- ОАО
«ТОМСКНЕФТЬ ЦДНГ-10
4.Отчет опроизводственнойдеятельностиЦДНГ-10–ОАО
«Томскнефть» ВНК, ‒ 1998 – 2012гг.
5.Guo B. Petroleum Production Engineering, A Computer‒Assisted
Approach First Edition/ B. Guo, W.C. Lyons, A. Ghalambor//Gulf Professional
Publishing ‒ 2007. ‒ 312 p.
6.Guo B. Petroleum Production Engineering, Second Edition/ B. Guo, L.
Xinghui, T. Xuehao//Gulf Professional Publishing, 2017 ‒ P. 19-36.
7.Hubbert, M. K. Mechanics of hydraulic fracturing/ M. K. Hubbert, D.G.
Willis ‒ Petroleum Transactions ‒ 1957. ‒ AIME 210:153-168p.
8.Николаевич Б. А. Динамика трещины гидроразрыва пласта в
неоднородной пороупругой среде[Text]/ Б. А. Николаевич – Новосибирск, 2016
– 94c.
9.Бадмажапович О. Б Обоснование технологии гидравлического
разрыва пласта на примере Приобского нефтяного месторождения (ХМАО) /
О.Б. Бадмажапович. – Томск, 2019 – 131c.
10.Xu W. Characterization of Hydraulically-Induced Fracture Network
Using Treatment and Micro-seismic Data in a Tight-Gas Formation [Text] / W. Xu, J.
L. Calvez, M. Thiercelin, A Geo-mechanical Approach. Paper S{E 125237 was
presented at the 2009 SPE Tight Gas Completions Conference, San Antonio, –15-17
June 2009. SPE-125237.
11.Weng, X., Modeling of Hydraulic-Fracture-Network Propagation in a
Naturally Fractured Formation/ X Weng, O. Kresse, C. Cohen, R. Wu, H. Gu – 2011,
SPE Prod & Oper 26(04): 368-380. http://dx.doi.org/10.2118/140253-PA
12.Economides M. J., Reservoir Stimulation/ M. J. Economides, K. G Nolte,
third edition. West Sussex: John Wiley & Sons Ltd – 2000.
13.Crosby, D.G. Single and Multiple Transverse Fracture Initiation from
Horizontal Wells/ D.G. Crosby, M.M. Rahman, M.K. Rahman, and S.S. Rahman,
Journal of Petroleum Science and Engineering 35.3-4 – 2002: 191-204.
14.Anderson T. L. Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications
[Text]/ T. L. Anderson, Boca Raton: CRC, – 1995.
15.Valkó P. Hydraulic Fracture Mechanics [Text]/ P. Valkó, M.J.
Economides, Chichester: Wiley, – 1995.
16.Zoback T., Reservoir Geomechanics [Text]/ T. Zoback, D. Mark.
Cambridge: Cambridge UP – 2007.
17.Hubbert M. K., Mechanics of Hydraulic Fracturing [Text]/ M. K. Hubbert,
& D. G. Willis, Society of Petroleum Engineers – 1957.
18.Hoek, E., Empirical strength criterion for rock masses [Text]/ E. Hoek, E.
T. Brown, Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE 106 (GT9), 1013–
1035 – 1980.
19.MichaelA.,HydraulicFracturingOptimization:Experimental
Investigation of Multiple Fracture Growth Homogeneity via Perforation Cluster
Distribution/ A. Michael –Texas, 2016 – 109p.
20.Kirsch G., Die theorie der elasticitaet und die beduerfnisse der
festigkeitskehre [Text]/ G. Kirsch, VDI-Z 42, 707 – 1898
21.Haimson B., Initiation and Extension of Hydraulic Fractures in Rocks/ B.
Haimson, C. Fairhurst, Society of Petroleum Engineers– 1967. doi:10.2118/1710 – PA
22.Serres C., Modeling fractures as interfaces for flow and transport in porous
media [Text]/ C. Serres, C. Alboin, J. Jaffre, and J. Roberts, Technical Report, Inst. de
Radioprotection et de Surete Nucleaire, Dept. d’Evaluation de Surete, 92-Fontenay aux
Roses ‒ France, 2002.
23.Martin V., Modeling fractures and barriers as interfaces for flow in porous
media [Text]/ V. Martin, J. Jaffre, and J.E. Roberts, SIAM Journal on Scientific
Computing ‒ 2005.
24.Adachi J., Computer simulation of hydraulic fractures [Text]/ J. Adachi,
E. Siebrits, and J. Desrochers, Int. J Rock Mech & Mining ‒ 2007.
25.Van de Hoek P.J., A simple and accurate description of non-linear fluid
leak-off in high-permeable fracturing [Text]/ P.J. Van de Hoek, SPE annual technical
conference ‒ 2000.
26.Aghighi M. A., fully coupled fluid flow and geomechanics in the study of
hydraulic fracturing and post-fracture production/ M.A. Aghighi, ” Ph.D. diss., The
University of New South Wales−2007.
27.Advani, S.H., Variational Principles for Hydraulic Fracturing [Text]/ S.H.
Advani, T.S. Lee, and R.H. Dean, Journal of Applied Mechanics – 1992, No. 4, 819–
826.
28.Batchelor G. K., An Introduction to Fluid Dynamics/G. K. Batchelor,
Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK – 1967
29.Carter E., Optimum fluid characteristics for fracture extension in drilling
and production practices/ E. Carter, G. Howard, C. Fast, Tulsa Oklahoma – 1957, 261p.
30.Perkins T. K., Widths of hydraulic fractures/ T. K Perkins and L.R. Kern.
/ JPT 222:937 – 1961.
31.Nordgren R. P., Propagation of a vertical hydraulic fracture/R. P.
Nordgren, SPEJ, no. 3009:306 314. – 1972.
32.’ГОСТ12.1.005-88ССБТ.Общиесанитарно-гигиенические
требования к воздуху рабочей зоны.
33.ГОСТ Р ИСО 6385-2016 Эргономика. Применение эргономических
принципов при проектировании производственных систем.
34.ГОСТ12.1.005-88ССБТ.Общиесанитарно-гигиенические
требования к воздуху рабочей зоны
35.ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности
36.ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения
37.ВСН 34-82 Отраслевые нормы проектирования искусственного
освещения предприятий нефтяной промышленности.
38.ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ Оборудование производственное. Общие
требования безопасности
39.ГОСТ Р 52630-2012 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие
технические условия
40.ГОСТ 12.1.003-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
41.ГОСТ12.2.062-81ССБТ.Оборудованиепроизводственное.
Ограждения защитные
42.ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
43.ГОСТР12.1.019-2009ССБТЭлектробезопасность.Общие
требования и номенклатура видов защиты
44.Гарантии права работников на труд в условиях, соответствующих
требованиямохранытруда,[Электронныйресурс],Режимдоступа:
http://tkodeksrf.ru/ch-3/rzd-10/gl-36/st-220-tk-rf. Дата обращения: 20.04.2021г.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.6 (522 отзыва)
5 (44 отзыва)
5 (91 отзыв)
5 (21 отзыв)
5 (158 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
5 (22 отзыва)
5 (18 отзывов)
4.7 (46 отзывов)
