Анализ эффективности производства ГРП на Сугмутском месторождении, Технология и моделирование процесса ГРП - Гидравлический разрыв пласта

Технология и моделирование процесса ГРП

Гидравлический разрыв - процесс, при котором давление жидкости воздействует непосредственно на породу пласта вплоть до ее разрушения и возникновения трещины. Продолжающееся воздействие давления жидкости расширяет трещину вглубь от точки разрыва. В закачиваемую жидкость добавляется расклинивающий материал, например, песок, керамические шарики или агломерированный боксит. Назначение этого материала - удержать созданную трещину в раскрытом состоянии после сброса давления жидкости. Так создается новый, более просторный канал притока. Канал объединяет существующие природные трещины и создает дополнительную площадь дренирования скважины. Жидкость, передающая давление на породу пласта, называется жидкостью разрыва.

Важное значение в успешности проведения ГРП имеет определенне соотношении темпа закачки жидкости, ее вязкости, фильтруемости и транспортирующей способности потока.

При этом увеличивать темп закачки жидкости необходимо с таким расчетом, чтобы породы не успевали поглощать жидкость и давление на породу значительно возрастало до того момента, пока пласт не "порвется".

При дальнейшей закачке в пласт жидкостей давление нагнетания должно обеспечить развитие трещины вглубь пласта.

Вязкость жидкостей и темп закачки оказывают решающее влияние на успешность проведения и эффективность ГРП.

Произведением темпа закачки жидкости на ее вязкость определяется гидравлическая мощность потока, его транспортирующая способность, т. е. те технологические параметры, от которых зависит успех операции ГРП.

При недостаточной гидравлической мощности потока существует опасность выпадения песка вблизи ствола скважины, образование песчаной пробки на забое и ограниченное распространение трещин.

При высокой мощности потока обеспечивается образование далеко уходящих в пласт трещин, повышенная концентрация песка в потоке и транспортировка его в пласт на значительное расстояние от ствола скважины.

Задачи гидравлического разрыва:

    А) создание трещины Б) удержание трещины в раскрытом состоянии В) удаление жидкости разрыва Г) повышение продуктивности пласта

Создание трещины.

При нагнетании жидкости подходящего состава под высоким давлением в пласт со скоростью, превышающей скорость ее поглощения пластом. Давление жидкости возрастает, пока не превзойдет внутренние напряжения в породе. Происходит расширение существующих или образование новых трещин. Трещины образуются в местах наименьшей механической прочности пород, часто по плоскостям напластовываний, или в наиболее проницаемой части продуктивного пласта.

Как только развитие трещины началось, в жидкость добавляется расклинивающий материал - проппант (или кварцевый песок), переносимый жидкостью в трещину. После завершения процесса гидроразрыва и сброса давления проппант удерживает трещину открытой и, следовательно, проницаемой для пластовых жидкостей.

Перед началом добычи важно удалить жидкость разрыва из скважины, потому что она может значительно снизить проницамость.

Цель гидравлического разрыва.

Гидравлический разрыв пласта производится в скважинах:

    -работающих с дебитами, значительно меньшими в сравнении с потенциально возможными, исходя из емкостно-фильтрационной характеристики продуктивного пласта; -вскрывших продуктивный пласт с низкой проницаемостью, но с высоким пластовым давлением и значительными запасами газа (нефти). -работающих со значительным отставанием темпов отбора, по сравнению с соседними; -с разрушающейся призабойной зоной, с применением пробкообразующих агентов, для снижения депрессии на пласт с целью предупреждения разрушения породы; -нагнетательных для увеличения приемистости пласта.

Проведение гидроразрыва преследует две главные цели:

    - повысить продуктивность пласта путем увеличения эффективного радиуса дренирования скважины. В пластах с относительно низкой проницаемостью лучший способ повышения продуктивности - безусловно гидраразрыв; - создать канал притока в приствольной зоне нарушенной проницаемости.

Нарушение проницаемости продуктивного пласта - важное понятие, поскольку тип и масштаб процесса разрыва проектируется именно с целью исправления этого нарушения. Если есть возможность создать проходящую сквозь зону повреждения трещину, которая нормализует градиент давления, то продуктивность скважины значительно возрастет.

Нарушение проницаемости продуктивного пласта.

Обычно оно отождествляется со "скиновым повреждением", то есть с нарушением проницаемости призабойной зоны. Однако, эту величину не всегда можно определить через измерения или расчет "скина". Обычно принимают скин - фактор (коэффициент, определяющий степень нарушения коллекторских свойств пласта) равным нулю, чтобы указать, что нарушения проницаемости пласта нет, однако это не означает, что нет фактического повреждения.

Проницаемость пласта может быть нарушена в результате воздействия физических или химических факторов, или их совместного действия: закупорки пор раствором, изменения смачиваемости пласта из-за вторжения воды из постороннего источника. Обыкновенный водяной барьер, вызванный избыточным поглощением жидкости, является разновидностью нарушения проницаемости. Аналогичный результат вызывает вторжение пластовой воды из другой зоны или из другого участка коллектора.

Все это может привести к снижению продуктивности, а в тяжелых случаях - к полному прекращению добычи из скважины.

Влияние нарушенной проницаемости на продуктивность скважин

Большинство видов нарушения проницаемости понижает начальную проницаемость пласта. Влияние этого понижения на продуктивность зависит от глубины повреждения зоны, окружающей ствол.

Если, например, имеет место снижение проницаемости на 40% в слое толщиной 5 см, то это приведет к снижению продуктивности всего на 12%. Если же снижение проницаемости охватило 30-сантиметровый слой, продуктивность понизится на 40%. Снижение на 80% проницаемости в 30-сантиметровой толще приведет к потере продуктивности в 66%. Поэтому скважина, которая должна давать 100 кубометров в сутки, но проницаемость пласта в радиусе 30 см от ствола составляет лишь 25% от начальной добычи, нефти составит только 36 м3/сутки.

Для изучения влияния повреждения пласта на продуктивность можно использовать модели пласта (как математические, так и физические лабораторные модели). Важно помнить, что для минимизации глубины и степени тяжести повреждения пласта не нужно жалеть усилий.

Низкая проницаемость

Изначально ГРП внедрялся как экономическое средство повышения добычи газа из пластов с относительно низким давлением. В низко проницаемых (до 10 мд) пластах создается высоко проницаемый канал (100 - 1000 дарси) притока. Этим обеспечиваются большие площади дренирования, в которые и осуществляется медленная подпитка углеводородами из пласта с очень низкой проницаемостью. Таким образом, вся энергия пласта используется максимально. Значительное влияние на ожидаемые результаты гидроразрывов различных типов и размеров оказывает несущая способность пластовой жидкости.

Направление трещины разрыва.

Трещина разрыва может быть сориентирована в горизонтальном или вертикальном направлении. Тип разрыва, который может произойти в конкретных условиях, зависит от напряжения в пласте. Разрыв происходит в направлении, перпендикулярном наименьшему напряжению.

Вертикальный разрыв.

В большинстве скважин происходят вертикальные разрывы. Трещина разрыва образует два крыла, ориентированные под углом 180 друг к другу.

Горизонтальный разрыв

Горизонтальный разрыв происходит в скважине, если горизонтальное напряжение больше, чем вертикальные напряжения.

Похожие статьи




Анализ эффективности производства ГРП на Сугмутском месторождении, Технология и моделирование процесса ГРП - Гидравлический разрыв пласта

Предыдущая | Следующая