Особенности применения гидравлического разрыва пласта в качестве метода увеличения нефтеотдачи пластов

Введение

Стоит начать с того, что за последние 20 лет разработки нефтяных месторождений произошло уменьшение запасов нефти в четыре раза .
В России достаточно много крупных нефтяных месторождений, среди которых Самотлорское, Ромашкинское, Приобское, Томское и часть из них находятся на поздней стадии разработки, это в первую очередь связано с увеличением запасов выработки «черного золота». Кроме того, такая высокая степень выработанности скважных запасов нефтяных месторождений является следствием обводненности и уменьшения скважных дебитов. В таких условиях применение традиционных способов добычи нефти и штатных технологий не только снижает конкурентоспособность экономики, но и лишает возможности использовать нефтяные и газовые запасы в будущем.
В таких условиях первостепенной задачей для поддержки оптимально высокого уровня добычи углеводородов, при условии экономической целесообразности и рентабельности производства, решается с помощью использования в добыче инновационных технических и технологических решений с одновременным повышением коэффициента извлечения нефти из пластов. Для решения этой задачи может быть применен метод гидравлического разрыва пласта, который обеспечивает увеличение нефтеотдачи пластов.

1 Особенности применения гидравлического разрыва пласта в качестве метода увеличения нефтеотдачи пластов
1.1 Особенности гидравлического разрыва пласта
В результате бурения и эксплуатации нефтяной скважин, породы пласта могут загрязняться даже на большом расстоянии от основного ствола скважины. В результате этого негативного явления происходит снижение притока жидкости в добывающих скважинах и активное поглощение закачиваемой жидкости в скважины нагнетатели. Кроме того за счет перераспределения напряжения послы вскрытия пласта с помощью бурения, происходит значительное снижение проницаемости призабойной зоны пласта (ПЗП). Все это незамедлительно приводит с снижению естественной проницаемости трещин. В таких случаях для увеличения или восстановления производительности скважин в перечисленных случаях применяют метод гидравлического разрыва пласта (ГРП).
В результате применения метода ГПР происходит образование новых и расширение существующих трещин при условии создания на забое скважины с повышенным давлением (превышающий вес вышележащих пород). При этом существует одна особенность, заключающаяся в том, что скорость закачивания жидкости для разрыва пласта должна превышать скорость ее поглощения пластом.
В случае образования новых трещин давление будет уменьшается при постоянном темпе закачки. А расход закачной жидкости в таком случае будет изменяться скачкообразно.
Процесс ГРП можно разделить на три основных типа:
Однократный ГРП – при котором создается одна трещина в нефтяном пласте);
Многократный ГРП – при котором создается несколько трещина в нефтяном пласте);
Направленный ГРП – при ведении процесса таким способом места образования трещин регулируются по толщине нескольких пластов или одного продуктивного пласта.
Процесс ГРП состоит из трех самостоятельных, последовательно проводимых операций:
Закачивание в нефтяной пласт жидкости разрыва с целью получения трещин;
Закачивание в нефтяной пласт песконосителя – жидкости с песком, которая предназначена для закрепления образовавшейся трещины, с целью предупреждения ее смыкания и сохранения в открытом состоянии после снижения давления ГРП;
Закачивание продавочной жидкости, которая необходима для продавливания песка в образовавшуюся трещину.
С самого начала открытия технологии ГРП в нефтяной отрасли этот метода стал одним из важнейших в разработке месторождений, повышения продуктивности скважин и нефтеотдачи пласта.
Создание такого проводящего канала в нефтяном пласте для повышения нефтеотдачи – это достаточно сложный процесс с точки зрения технологических операции, использованного оборудования и квалификации персонала

. Этот метод требует рассмотрения с точки зрения различных аспектов разработки пласта, включая оценку петрофизических свойств пласта, особенности геологического строения, различные аспекты технологии разработки, вопросы динамики и геомеханики течения флюидов.
Наилучшие результаты в повышении нефтеотдачи пластов гидравлический разрыв дает в следующих случаях:
Низкая проницаемость рабочих пластов;
Удаленная часть пласта имеет большую проницаемость, чем призабойная зона пласта;
Удаленная часть пласта имеет большую толшину, чем призабойная зона пласта. Хотя они могут иметь одинаковую проницаемость и могут быть одинаковыми по толщине.
Удаленная часть пласта имеет большую проницаемость и большую толщину паста по сравнению в призабойной зоной.
Все эти перечисленные особенности позволяю увеличить производительность скважины.


1.2 Влияние качества расклинивающего агента на эффективность ГРП
После закачки расклинивающего агента в трещину и снижения рабочего давления нагнетания, частицы песка находятся под нагрузкой вышележащих пород.
Затем расклинивающий агент (в большинстве случаев песок) постепенно внедряется в поверхностные стенки трещины, этот процесс зависит от механической прочности пласта и глубины его залегания.
Таким образом, повышение нефтеотдачи, обусловленное гидравлическим разрывом, в большой степени зависит как размера песчинок, так и от глубины их внедрения. Поэтому при подборе расклинивающего агента следует руководствоваться физико-механической характеристикой частиц расклинивающего агента и пласта.
Нагрузка на расклинивающий агент в горизонтальной трещине после операции гидроразрыва пластов равна разности между забойным давлением, которое было при закачке песка в трещину, и забойным давлением, при котором скважина будет эксплуатироваться.
Из практики гидравлического разрыва пластов известно, что отсортированный кварцевый песок является наиболее универсальный крепящий материал для трещин, чем все остальные расклинивающие агенты. Однако очевидно, что в некоторых категориях пластов, весьма плотных и монолитных, целесообразнее применять другие расклинивающие агенты. В настоящее время в США кварцевый песок все больше заменяют алюминиевыми и стеклянными шариками, скорлупой грецкого и кокосового орехов, облицованной эластичным материалом.
Отсортированный кварцевый песок, применяемый для крепления трещин, содержит окиси кремня не менее 90%. Глинистые частицы в товарном песке не должны быть менее 0,005 мм, а карбоната кальция допускается до 0,3%. Зерен каждой фракции при просеивании через соответствующие сита оставалось больше 3% и проходило не более 8% от веса данной фракции песка.

1.3 Влияние объемной скорости закачки на эффективность ГРП
С помощью снижения фильтруемости жидкости в поры породы и увеличения темпа закачки можно добиться повышение рабочего давления необходимого для гидравлического разрыва пластов. При увеличении объемной скорости жидкости повышаются геометрические размеры трещин, которые обеспечивают перемещение песчаных частиц в наиболее отдаленные участки трещин.
С помощью многочисленных экспериментов удалось установить зависимость между темпами нагнетания жидкости и количеством дополнительно полученной нефти (рисунок 1)