Гидравлический разрыв пласта

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) – это метод образования в продуктивном пласте новых или расширения существующих трещин под действием высокого давления нагнетаемой в скважину жидкости или пены с последующим заполнением трещин зернистым материалом высокой прочности. ГРП применяют для воздействия на плотные низкопроницаемые коллекторы, кроме пластичных сланцев и глин. В результате ГРП увеличивается фильтрационная поверхность вокруг скважины, включаются в работу новые зоны пласта.

Образование новых или раскрытие существующих трещин происходит когда давление, созданное нагнетаемой жидкостью, становится больше местного горного давления. Образование новых трещин сопровождается резким снижением (на 3 – 7 МПа) давления на устье, закачиваемой жидкости. Раскрытие старых трещин происходит при постоянном давлении или незначительном его увеличении. Критерием закрепления трещин после ГРП является увеличение коэффициента приёмистости скважины в 3 – 4 раза.

Трещины при ГРП в неглубоких (до 900-1000 м) скважинах имеют горизонтальную ориентацию, а в глубоких – вертикальную или близкую к вертикальной ориентацию.

Различают глубокопроникающий гидроразрыв пласта (ГГРП), с созданием трещин протяженностью более 50 м, проводят в коллекторах с проницаемостью менее 50·10^-3 мкм².

Для повышения эффективности ГРП предварительно желательно провести щелевую гидропескоструйную перфорацию (ГПП).

Для обеспечения эффективности ГРП необходимо определить оптимальную длину трещины в зависимости от проницаемости пласта с учетом радиуса зоны дренирования скважины и расстояния до нагнетательной скважины. Теоретические значения полудлины трещины L (расстояние от оси ствола скважины до вершины трещины) от проницаемости пласта k приведена в таблице 4.

Таблица 4

Значения оптимальной полудлины L трещины от проницаемости k пласта

Оптимальная величина L не должна выходить за пределы зоны дренирования скважины.

В коллекторах толщиной более 30 м ГРП проводят поинтервально, а в скважинах совместно эксплуатирующих многопластовые залежи применяют селективный ГРП.

Материалы для ГРП

Материалы, используемые для ГРП, включают технологические жидкости и закрепляющие сыпучие материалы.

Технологические жидкости по выполняемой функции делятся на жидкости разрыва, жидкости песконосители и продавочные жидкости. Они могут быть на водной или углеводородной основе. В зимнее время технологические жидкости должны подогреваться.

Технологические жидкости для ГРП должны удовлетворять следующим требованиям:

1. При минимальных затратах жидкости должны обеспечивать формирование трещин большой протяженности;

2. Вязкость должна обеспечивать высокую несущую способность песка (проппанта), достаточную для транспортирования и равномерного размещения его в трещине заданной раскрытости;

3. Обладать низким гидравлическим сопротивлением и достаточной сдвиговой устойчивостью для обеспечения максимально возможной в конкретных геологических условиях скорости нагнетания жидкости;

4. Не снижать проницаемость обрабатываемой зоны пласта;

5. Обладать высокой стабильностью при закачке;

6. Легко удаляться из пласта после проведения процесса;

7. Обладать регулируемой способностью деструктурироваться в пластовых условиях, не образуя при этом нерастворимого твердого осадка, снижающего проводимость пласта и не создающего должного распределения расклинивающего материала в трещине гидроразрыва.

Выбор типа жидкости гидроразрыва осуществляется в соответствии с пластовыми условиями (литологии, температуры, давления и т.п.). При этом учитывается совместимость выбранной жидкости с матрицей пласта и пластовыми флюидами. При наличии в пласте водочуствительных глин необходимо использовать жидкость на углеводородной основе. Такие жидкости обладают низким коэффициентом инфильтрации и способны создавать более протяженные трещины.

Системы на водной основе можно готовить и хранить в любых емкостях, а на углеводородной основе – в закрытых емкостях (в целях безопасности и исключения попадания атмосферных осадков).

В качестве закрепляющих материалов на глубинах до 2400 м используют фракцинированный кварцевый песок по ТУ 39-982—94 (фракции 0,6…1,0 мм), при глубинах более 2400 м – исскуственные среднепрочностные ТУ 39-014700-02—92 и высокопрочностные по ТУ 39-1565—91 рас­клинивающие материалы (проппанты).

Основными технологическими параметра­ми для контроля за процессом ГРП являются темп и объемы закачки, устьевое давление, концент­рация песка (проппанта) в суспензии.

В общем виде технология применения жид­кости для проведения ГГРП не отличается от техно­логии, используемой при обычном ГРП.

При проведении работ используемое оборудование включает насосные агрегаты (ЦА-400, АН-700, СИН и др.), пескосмесительные агрегаты (4ПА, УСП-50 и др.), блок манифольда (1БМ-700,1БМ-700С и др.), арматура устья (АУ-700 и др.) и емкости.

Схема расположения оборудования при проведении ГРП приведена на рис. 10.

Рис. 10. Схема размещения оборудования при проведении гидроразрыва пласта.

1 – хвостовик; 2 – пакер; 3 – якорь; 4 – труба насосно-компрессорная; 5 – реперный патрубок; 6 – колонна НКТ; 7 – обсадная колонна; 8 – превентор; 9 – арматура устья; 10 – нагнетательная линия высокого давления; 11 – фильтр; 12 – блок манифольда; 13 – насосные агрегаты высокого давления; 14 – пескосмесительная машина; 15 – дренажная линия; 16 – насосные агрегаты низкого давления; 17 – ёмкость для технологических жидкостей.

После проведения подготовительных опе­раций, включающих спуск и посадку пакера, установку арматуры, на скважину доставляют технологические жидкости, рас­клинивающий материал, производят расстановку назем­ного оборудования, проверку и опрессовку всех тру­бопроводов и пакера. Перед началом процесса выполняется контроль технологических свойств жидкостей.

Системы на водной основе можно готовить в емкостях любого типа. Емкости для приготовления углеводородных систем обязательно должны быть зак­рытыми в целях безопасности и для исключения по­падания внутрь атмосферных осадков. В зимнее время емкости необходимо оборудовать системой обогрева.

После обвязки устья скважины нагнета­тельные трубопроводы опрессовываются на ожидае­мое давление при ГРП с коэффициентом запаса проч­ности:

Рабочее давление, МПа - <20 20-56 56-65 >65

Коэффициент запаса проч­ности - 1,5 1,4 1,3 1,25

Продолжительность выдержки под давлением не менее 3 мин.

При проведении гидрокислотных разрывов необходимо применение ингибиторов коррозии.

Процесс проведения ГРП должен быть беспрерывным.