4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ  ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ  ГРП

     4.1. Применение ГРП  в отечественной  и зарубежной практике.

 
 

         Гидравлический разрыв пласта (ГРП), как метод воздействия на призабойную зону, стал применяться за рубежом с 1949 года. Только в США до 1981 года проведено более 800 тысяч успешных операций, в результате чего 35-40% фонда скважин США оказалось обработано этим методом. Успешность метода около 90%. За счет применения метода 25-30% запасов нефти переведено из забалансовых в балансовые.

         Принципиальным различием в подходе  к выбору скважин для ГРП  за рубежом и в России является  то, что в отечественной практике метод применяется в отдельных скважинах, работающих с заниженными дебитами, по сравнению с прилегающими скважинами данного месторождения, или на скважинах, значительно снизивших свои добычные показатели. В связи с высокой стоимостью ГРП, этот метод используется, в крайнем случае, когда применение других методов не обеспечивает желаемого эффекта. За рубежом ГРП рассматривается, главным образом, как метод, составляющий часть общей системы разработки объекта, сложенного низкопроницаемыми коллекторами.

         Главной проблемой в таком применении ГРП для отечественной практики является отсутствие опыта управления методом в общей системе разработки объекта, что в свою очередь сдерживается недостаточными для начального периода лабораторными и промысловыми исследованиями, контролем результатов ГРП.

         Из литературных источников можно  отметить следующие требования  и особенности метода:

● практически  в любой технически исправной  скважине, дренирующей неистощенный пласт, может быть проведен ГРП с  определенным технологическим эффектом;

● в  пластах с относительно высокой  проницаемостью ГРП увеличивает  текущий дебит, мало влияя на конечную нефтеотдачу. В низкопроницаемых пластах  ГРП может существенно влиять на конечную нефтеотдачу;

● трещина  распространяется перпендикулярно плоскости наименьшего напряжения в пласте;

для областей, тектонически ослабленных, гидроразрыв  происходит при давлениях меньше горного, ориентация трещины – вертикальная;

● показателем  горизонтальной трещины является давление разрыва, равное или превышающее горное. Горизонтальные трещины получаются в областях активного тектонического сжатия, где наименьшее напряжение вертикально и равно горному.

    Для проектирования ГРП очень важным выводом из механизма образования  трещины является то, что в одинаково  напряженных районах пласта трещины будут параллельны друг другу. Эта характеристика может быть ключем к проектированию расстановки скважин для проведения ГРП;

●  значительное влияние на успешность ГРП оказывает  правильный подбор         

     жидкости разрыва и расклинивающего агента.

         К жидкости разрыва предъявляются  сложные требования. Это: минимальная  фильтрация в пласт ;  пониженная  вязкость в период закачивания;  возможность быстрого удаления  жидкости разрыва после смыкания  трещины и т. д..

         В отечественной практике исследовательские работы в области гидравлического разрыва были начаты в УфНИИ в 1948 г. На промыслах Татарии этот метод стал применятся в 1954 г. и до 1957 г. носил исключительно экспериментальный характер.

         Этот период (1954-1957 г.г.) характеризовался применением для ГРП маломощной техники и несовершенной технологии, вследствие чего процесс ГРП производился при небольших темпах нагнетания и невысоких давлениях разрыва, а трещины закреплялись небольшим количеством песка мелких фракций, который разрушался при высоких пластовых нагрузках.

         В последствии (1962 г.) были начаты  работы по определению величины  раскрытия трещин при ГРП, которые  показали, что эта величина достигает  5 мм и более. Закрепление таких  трещин в открытом состоянии с сохранением их максимальной проницаемости возможно только путем применения песка более крупных фракций.

         В период с 1958 г. по 1961 г. для  ГРП применялась более совершенная  техника, в результате повысились  расходы жидкости и давление  закачки, что позволило увеличить объем закачиваемого песка. Это особенно характерно для 1959 г., когда каждое применение ГРП стало эффективным. Среднесуточный прирост нефти на одну скважину составлял в среднем 27 т. Большинство выбранных для ГРП эксплутационных скважин относилось к зонам повышенных пластовых давлений, почти равных средневзвешенным по площади.

    В 1960 г. - 1961 г. для ГРП были выбраны  эксплуатационные скважины со значительно  сниженными (на 17-26 атм.) пластовыми давлениями. Кроме того, несколько снизились темпы закачки, давление нагнетания и количество закачиваемого песка (с 7 до 4,5 т), что снизило эффективность ГРП до 40-50% и уменьшило среднесуточный прирост нефти на одну скважину с 27 до 9,6 т.

         В 1960 г. в пяти эксплутационных  скважинах был произведен поинтервальный ГРП. В четырех из них получен положительный эффект. Это указывает на то, что увеличение эффективности ГРП в эксплуатационных скважинах может быть достигнуто путем передачи процессу разрыва направленности. Продолжительность эффекта ГРП эксплуатационных скважинах различна (7-28 месяцев) и зависит от геологической характеристики пласта, а также особенностей  его залегания в продуктивном горизонте. Исследования показали, что продолжительность эффекта не зависит от количества песка, закаченного в пласт.

         За последние годы проведено  значительное количество ГРП  на месторождениях Западной Сибири. Наибольшее количество проведенных  ГРП приходится на месторождения  Юганского района, а также Повховское  и Самотлорское месторождения.

         Среди общих выводов о применении метода на месторождениях Западной Сибири можно отметить следующее:

●  наибольшая успешность метода отмечается в сильно прерывистых коллекторах большой мощности в чисто нефтяных зонах;

●  наличие  ВНЗ существенно снижает эффект применение метода;

●  в  монолитных коллекторах вблизи зоны нагнетания обычно происходит резкий рост обводненности скважин после ГРП;

●  в  большой части высокообводненных  скважин, прерывистых коллекторах  после обработки наблюдается снижение обводненности;

●  по многим скважинам, имеющим высокие  дебиты до обработок, получен отрицательный эффект.

    Большое внимание в последних работах  по анализу ГРП уделяется расчету  базовой добыче нефти и расщеплению  дополнительной добычи по направлениям от интенсификации притока и увеличения КИН. Предпочтение отдается методам характеристик обводнения. Отмечаются следующие ограничения применимости этих методов – низкая обводненность продукции и продолжительный простой скважин пред обработкой. Есть работы по расчету эффективности на более сложных моделях, учитывающих геологическое строение пласта и трехмерность фильтрации, однако результаты таких работ вызывают серьезные сомнения в виду того, что для корректных расчетов требуется знание основных параметров геометрии трещины.

         Моделирование распространения трещины - сложная математическая задача. Она включает в себя решение различных типов уравнений (эллиптических, параболических) и имеет движущуюся границу. Первая модель имитации движения горизонтальной трещины была разработана отечественными специалистами (Христианович, Желтов в 1955 г.) и потом дополнена Баренблатом в 1962 году. В 1961 г. Перкинсоном и Керном была создана вторая модель движения трещины. Обе модели описывают двумерную трещину. В настоящее время многие зарубежные фирмы используют трехмерные решения.

      4.2. Оборудование, применяемое  для гидроразрыва  пласта.

 
 

        Гидравлический разрыв пласта  осуществляется с использованием  комплекса оборудования, включающего  в себя подземную и наземную  части. 

    Наземное оборудование: 

    

• установки подъемные;
• насосные установки;
• пескосмесительные установки;
• автоцистерны;
• блок манифольдов;
• станция контроля;
• устьевая арматура.

 

    Установки  подъемные  предназначены  для  спуско-подъемных  операций ,

    связанных с подготовкой скважины к проведению ГРП, и проведения работ для освоения скважины после проведения ГРП.

         Насосные установки предназначены  для нагнетания жидкости разрыва  и расклинивающего материала  в пласт при гидроразрыве пласта.

         Пескосмесительные установки предназначены для транспортировки песка, приготовления песчано-жидкостной смеси и подачи ее на прием насосных установок при гидроразрыве пласта.

        

         Автоцистерны используются для  транспортировки жидкостей и  подачи их в пескосмесительные  или насосные установки при гидравлическом разрыве пласта.

         Блок манифольдов предназначен  для обвязки насосных установок  между собой и устьевым оборудованием при проведении ГРП.

         Станцией контроля осуществляется  выведение технологического процесса  на заданный режим и регулирование подачи жидкостей и песка в скважину.

         Устьевая арматура предназначена  для обвязки устья скважины  с насосно-компрессорными трубами  при гидроразрыве, а также для  герметизации устья от НГВП. 

         Подземное оборудование: 

    

• насосно –  компрессорные трубы;
• пакер.

 

    Насосно – компрессорные трубы предназначены  для подачи жидкости

      разрыва с устья на забой  скважины при проведении ГРП.

         Пакер предназначен для разобщения  призабойной зоны от верхней  части с целью предотвращения  порывов эксплуатационной колонны при гидроразрыве пласта.