Расчет параметров гидравлического разрыва пласта на примере МалоБалыкского месторождения
 Скачать 0.8 Mb.
|
|
8. Определение интервалов продуктивной мощности после проведения гидравлического разрыва пласта Интервалы продуктивной мощности, в которых образовались трещины, на практике определяют двумя методами. Один из них основан на активизации радиоактивными изотопами песка или другого гранулированного материала, используемого при гидроразрыве пласта. Небольшой объем активированного песка вводят в жидкость-песконоситель при завершающей стадии закрепления трещины. Сравнением результатов гамма-каротажа, выполненного до и после ГРП, обнаруживается место скопления активированного песка. Против зоны разрыва фиксируется повышенное значение интенсивности гамма-излучения. Второй метод, он чаще применяется в практике, основан на сравнении результатов глубинных измерений дебитомерами или расходомерами, осуществленных до и после ГРП. По изменению профилей притока жидкости в скважине можно судить о зонах образования трещин [14]. Таким образом, ГРП является одним из наиболее сложных видов работ в нефтегазовой отрасли, затрагивающий большое количество высокотехнологического оборудования. В настоящее время ГРП широко применяется во всем мире как в низкопроницаемых, так и в высокопроницаемых пластах-коллекторах. Можно выделить основные цели ГРП для пластов с низкой проницаемостью: увеличить добычу или приемистость созданием каналов с высокой продуктивностью; улучшить сообщаемость флюидов между скважиной и пластом; решение проблемы снижения проницаемости призабойной зоны скважины; миниминизация напряжений в пласте. Значительное влияние на успешность ГРП оказывает правильный подбор жидкости разрыва и расклинивающего агента, к которым предъявляются сложные требования. Для гидроразрыва пластов на Мало-Балыкском месторождении рабочей жидкостью является гель на водной основе. Применяется проппант, имеющий следующие типоразмеры: 10/14, 12/18, 16/20, 20/40. Также в данной главе представлены составы применяемых жидкостей и различные добавки, для придания жидкости необходимых свойств. На примере основной сервисной компании СП «Катконефть» рассмотрено наземное и подземное оборудование, изображена схема расстановки наземного оборудования при ГРП. Выбор скважин для осуществления гидравлического разрыва пласта. При выборе скважины для гидравлического разрыва пласта руководствуются, прежде всего, гидродинамическими характеристиками пласта, призабойной зоны скважины. При этом, в случае многопластового объекта разработки, параметры определяются для каждого пласта или пропластка, вскрытого скважиной, в отдельности, посредством исследований методом установившихся отборов и проведения замеров профилей притока или закачки на каждом режиме. Для глубоко проникающего гидроразрыва предпочтительны слабопроницаемые (до 0,05 мкм2), сцементированные, крепкие породы. Предпочтительная толщина продуктивной части пласта 5 - 15 м. В скважинах, вскрывших многопластовые залежи или пласты толщиной более 15 м, проводят многократное или поинтервальное воздействие. Рекомендуется избегать разрыв в глинистых зонах. Отмечается снижение результатов гидроразрыва пласта от степени выработки горизонтов и по месторождениям в целом. Лучшие результаты гидроразрывов в добывающих скважинах отмечаются по пластам с высоким давлением, с меньшей степенью дренированности и имеющим более высокую нефтенасыщенность. Гидроразрыву в первую очередь подвергаются скважины, продуктивность которых меньше чем у близлежащих. Вместе с тем, если производительность малодебитной скважины обусловлена недостатком пластовой энергии, то гидроразрыв производится в первую очередь в водонагнетательной скважины, работающие с высоким газовым фактором, с целью его снижения. Уменьшение газового фактора вследствие ГРП достигается в скважинах, имеющих небольшую разгазированную область вокруг забоя, то есть снижение высокого газового фактора за счет ГРП возможно в тех скважинах, где большой приток газа не связан с прорывом его из повышенной газонасыщенной части пласта или прорывом от газонагнетательных скважин; нагнетательные скважины с неравномерной приемистостью по продуктивному разрезу. Гидравлический разрыв не рекомендуется производить в следующих скважинах: в нефтяных скважинах, расположенных вблизи контура нефтеносности; в скважинах с нарушенной фильтровой частью; в скважинах со сломом или смятием колонны; при недостаточной высоте подъема цемента или при плохом состоянии цементного кольца за колонной. В тех скважинах, в которых в результате разрушения цементного камня или неудовлетворительной цементировки за колонной возникла циркуляция жидкости, необходимо произвести РИР для исправления цементного кольца, а затем уже планировать гидравлический разрыв пласта. Считается, что разрыв пласта в скважинах с открытым забоем менее благоприятен, чем в обсаженных и перфорированных скважинах. Такими же критериями подбора скважин для ГРП пользуется геологическая служба ООО «РН-Юганскнефтегаз». Наименование работ, выполняемых для подготовки скважины к проведению гидравлического разрыва пласта. ГРП предшествует большой объем подготовительных работ, связанных с изучением геолого-промысловых материалов, исследованием скважины и обеспечением его технического состояния, а также по технико-технологическому обеспечению процесса. По скважине, намеченной для проведения в ней ГРП, прежде всего, проводится анализ всех геолого-промысловых материалов. По результатам анализа геолого-промысловых материалов намечаются объемы дополнительных геолого-промысловых и гидродинамических исследований для получения достоверной информации о скважине и пласте, необходимой при планировании ГРП. Подготовка скважины включает в себя следующие операции: планировку и подготовку площадки у скважины для размещения основных и вспомогательных агрегатов, емкостей для рабочих и вспомогательных жидкостей; оснащение подземного оборудования и монтаж передвижной подъемной установки типа А-50У для проведения спуско-подъемных операций; подъем из скважины насосной установки, замер расположения забоя скважины, а при наличии пробки промывка ее; шаблонироние эксплуатационной колонны при осуществлении ГРП по НКТ или опрессовка ее при ГРП по эксплуатационной колонне; спуск в скважину подземного оборудования: НКТ с пакером и якорем. Техническим мероприятием, предупреждающим образование песчаных пробок, является спуск НКТ на 2 - 3 м ниже подошвы пласта, подвергаемого ГРП, и оснащение колонны труб в нижней ее части патрубком со скосом («пером»); монтаж оборудования устья скважины специальным устьевым оборудованием для ГРП АУ-700. Одновременно с подготовкой скважины готовится необходимое оборудование, жидкости для проведения ГРП и песок. Рабочие и вспомогательные агрегаты перед ГРП должны пройти детальный осмотр и профилактический ремонт с заменой изношенных деталей или узлов. Из-за большого числа факторов, влияющих на давление раскрытия или образования трещин, определить его расчетным путем оказывается затруднительно. Поэтому в промысловой практике давление разрыва пород или раскрытия трещин определяют по данным испытания скважин на приемистость. Испытание на приемистость осуществляется в подготовительный период и совмещается с опрессовкой пакера или колонны труб. Испытание на приемистость и опрессовку проводят в следующей последовательности. К скважине подключают один или два агрегата. В качестве жидкости для испытания на приемистость, как правило, применяют воду (для нагнетательных скважин) и нефть (для добывающих). Скважину заполняют жидкостью, включают в работу агрегат и на минимальной скорости проводят нагнетание в течение 5 - 10 минут. При этом регистрируют среднее давление за время нагнетания и расход, после чего увеличивают скорость нагнетания или включают второй агрегат. Регистрируются те же параметры на втором режиме. Переходят на закачку с большей скоростью или большим числом агрегатов и так далее. Время нагнетания на каждом режиме принимают одинаковым. Давление начала раскрытия или расширения трещин считается такое, при котором начинает резко увеличиваться приемистость скважины. Поэтому в промысловой практике устанавливают критическое давление, при котором в пласте создаются трещины, способные вмещать крупнозернистый песок. Практически установлено, что песок можно закачивать в трещины, если при нагнетании достигнуто увеличение приемистости скважины в 3 - 4 раза. После посадки пакер испытывается давлением в 12 МПа. Продолжительность опрессовки 30 минут (снижение давления не допускается). Демонтируется подъемный агрегат и планируется площадка для проведения ГРП. 9. Описание технологии проведения гидравлического разрыва пласта После подбора скважины для проведения ГРП необходимо провести ряд подготовительно-заключительных работ с целью обеспечения хороших результатов ГРП [16]: проведение геофизических исследований на скважине для определения технического состояния эксплуатационной колонны (наличие или отсутствие негерметичности); в интервале детальных исследований (масштаб записи 1:200) кроме термометрии, регистрируют естественный гамма-фон (ГК), локатор муфт (ЛМ), влагометрию (ВГ), барометрию. Данные ГК и ЛМ служат для точной привязки к разрезу; определение качества цементного кольца в интервале перфорации, а так же выше и ниже с целью выявления заколонных перетоков с помощью акустического цементомера; определение работающих интервалов пласта с помощью термограммы, термоиндуктивной и механической дебитометрии; определение продуктивности скважины путем замера кривых восстановления давления и восстановления уровней; определения дебита скважины и процентное содержание воды и нефти добываемого флюида. Снижение забойного давления и создание депрессии на пласт осуществляется с помощью компрессора. Основные этапы технологии проведения ГРП: подготавливается скважина и в нее спускаются на трубах пакер и якорь; на устье устанавливается специальная арматура; рассчитываются параметры ГРП (объемы жидкости разрыва, жидкости-песконосителя, наполнителя и продавочной жидкости); в зависимости от этого устанавливается количество агрегатов, необходимых для проведения ГРП; процесс нагнетания в скважину жидкости разрыва следует вести с производительностью, превышающей поглотительную способность скважины в 2 - 3 раза; после разрыва пласта в скважину подается жидкость-песконоситель; по окончании закачки жидкости-песконосителя в скважину подается продавочная жидкость для продавки жидкости-песконосителя в пласт. Вторым слагаемым успеха является выбор расклинивающего агента. Таким материалом для СП «Катконефть» стал зернистый карболит размерностями 16/20 и 20/40 (диаметр зерен 6,8 мм и 1 мм). Он удачно сочетается с гелеобразным дизтопливом, хорошо сортируется, обладает правильной сферичностью и высокой проницаемостью в трещины после разрыва. Тип размерности 16/20 или 20/40 выбирают в зависимости от геологических условий [15]. После выбора количества и типа размера проппанта изучают параметры работы скважины для составления графика закачки проппанта. Так как на месторождении проводятся не глубокие обработки скважин методом ГРП, то количество проппанта на одну скважину составляет максимум 10 - 11 т. В СП используют двухразмерную систему притока, разработанную в Канаде. Она дает возможность применить теорию генерации трещины к оптимизации проектирования процесса разрыва. После подготовки скважины и проведения необходимых расчетов производят гидравлический разрыв по утвержденной программе. Объем закачки и количество проппанта зависит от проницаемости коллектора и расчетной величины трещины. Обычно после закачки 50 - 80 м3 нефтяного геля подают жидкость разрыва с проппантом концентрацией от 100 до 1000 кг проппанта на 1 м3 жидкости разрыва. В этот момент происходит рост давления до. Весь процесс разрыва контролируется с помощью приборов и регистрируется непрерывно с записью всех параметров (количества расхода жидкости, карболита, рост давления) процесса поминутно. В момент возникновения пика давления (Рmax = 40 МПа) и происходит собственно гидравлический разрыв пласта. Давление начинает резко падать (рисунок3.1.) и становится минимальным (5,5 - 6,0 МПа), что соответствует гидравлическому сопротивлению движения жидкости в НКТ. После гидроразрыва начинают процедуру «обратного потока» для извлечения жидкости разрыва и незакрепившегося расклинивающего агента. Дальнейшие операции направлены на подготовку скважины к возврату в эксплуатацию. Продавочные жидкости обеспечивают продавку жидкости-песконосителя в пласт, а также удаления ее избытка из НКТ. Подробнее рассмотрим наземные операции и технологию проведения ГРП СП «Катконефть». Перед началом работ по гидроразрыву пласта на территорию куста завозятся 3 емкости объемом по 45 - 60 м3, заполняют их товарной нефтью. Расстанавливают оборудование для проведения гидроразрыва пласта [15]: четыре насосных агрегата FC-2251; один смеситель МС-60; один блок манифольда IS-200; один песковоз; одна станция контроля; один цементировочный агрегат ЦА-320. После расстановки оборудования производят работы по приготовлению рабочей жидкости. Рабочей жидкостью является нефтяной гель, который готовится непосредственно перед началом ГРП в емкостях общим объемом 80 - 100 м3. В процессе подготовки геля жидкость циркулирует через пескосмесительный агрегат МС-60, на котором смонтированы центробежные насосы и по две системы подачи сухих и жидких химикатов. Последовательно вводятся химреагенты: CАТ-НС-2 - геллянт - 0,006 - 0,008 м3/м3; САТ-НС-Асt - активатор - 0,004 - 0,005 м3/м3; HGA-В - брейкер - 1,2 кг/м3. Весь процесс замешивания занимает около 1 часа. Готовый гель имеет плотность базовой жидкости и вязкость 150 - 350 мПа·с. Перед началом ГРП производится опрессовка манифольда, проверяется готовность техники и рабочей жидкости, проводится инструктаж персонала. Все насосные агрегаты управляются одним оператором из станции контроля. Управление подачей проппанта в пескосмесительный агрегат производится с помощью компьютера из станции управления. В станцию контроля на центральный процессор по шести каналам передаются следующие параметры ГРП: давление на НКТ; давление на затрубе; скорость потока жидкости; концентрация проппанта; расход кросслинкера; подача проппанта. Сам процесс ГРП состоит из следующих последовательных этапов: Закачка в скважину жидкости разрыва для создания трещин: увеличивая темпы нагнетания жидкости, снимают зависимость расхода жидкости от давления, по которой определяют момент расслоения пласта и ожидаемое давление нагнетания песчано-жидкостной смеси. Если коэффициент приемистости при максимальном расходе жидкости возрастет не менее чем в 3 - 4 раза по сравнению с коэффициентом приемистости при работе одного насосного агрегата на низшей скорости, то в пласте образованы трещины и можно приступать к закачке жидкости-песконосителя с песком. В случае, когда разрыв пласта несмотря на максимально возможные темпы нагнетания жидкости разрыва не зафиксирован, процесс повторяют с применением жидкости повышенной вязкости. После установления факта разрыва пласта с целью дальнейшего развития трещин и облегчения ввода песка в них рекомендуется перед жидкостью-песконосителем в скважину закачивать 3 - 4 м3 слабофильтрующейся жидкости повышенной вязкости. Закачка жидкости-песконосителя: закачка жидкости с песком в образовавшиеся трещины производится при максимально возможных темпах нагнетания. Объемная скорость закачки жидкости-песконосителя должна быть не ниже объемной скорости, при которой зафиксирован разрыв пласта. Закачка продавочной жидкости для продавки песка в пласт: продавочная жидкость нагнетается непосредственно за песчано-жидкостной смесью без снижения темпов закачки. Объем продавочной жидкости должен быть равным или больше объема колонны труб, по которой происходило нагнетание смеси песка с жидкостью. После продавки песка в пласт и остановки агрегатов, скважину закрывают. 10. Наименование работ, выполняемых для освоения скважины после проведения гидравлического разрыва пласта После окончания ГРП скважина закрывается для восстановления гидростатического давления и разгеливания жидкости разрыва. Для контроля за скважиной, на устье устанавливаются манометры, позволяющие следить за изменением давления в течении 12 часов. Испытание скважины производят путем открытия буферной задвижки и запуска скважины на отработку в емкость с целью выноса из колонны НКТ неразгелившейся жидкости разрыва и остатков проппанта. Для освоения скважины на устье монтируется подъемный агрегат [16]. На производство работ по освоению скважин составляется план работ. При срыве пакера поднимают колонну НКТ на высоту, при которой прибор (ГИВ или другого типа) покажет нагрузку на 5 - 10% выше максимального веса НКТ при посадке. Делаем выдержку времени порядка 10 - 15 мин. В этот момент открывается байпас (перепускное устройство пакера) и уравновешивается давление между НКТ и обсадной колонной. При отсутствии дифференциального давления, удерживающие штифты автоматически разводятся, пакер освобождается и его можно поднимать. Если срыв пакера не произошел, повторяем операцию по увеличению нагрузки на 15 - 20% выше максимального веса до посадки пакера и делаем выдержку 15 - 20 мин. C целью уравновешивания жидкости в колонне НКТ и межтрубном пространстве. Производим глушение скважин жидкостью, удельный вес которой определен во время испытания скважины. После поднятия пакера в скважину спускается НКТ с пером-воронкой на конце для промывки скважины от проппанта до искусственного забоя. Для определения эффективности ГРП и подбора глубинно-насосного оборудования для дальнейшей эксплуатации скважины проводим комплекс геофизических работ с компрессированием скважины по снятию эксплуатационных характеристик. После обработки данных геофизики, технологическая служба ЦДНГ делает расчет глубинного насосного оборудования и по полученным данным спускается в скважину ГНО и она запускается в работу. |