Гидравлический разрыв пласта (ГРП)

Гиан Фрэнсис К.Б

Другим технологическим ключом к коммерчески эффективному

извлечению сланцевых углеводородов является гидроразрыв пласта (ГРП),

который включает нагнетание флюида разрыва с проппантами под высоким

давлением в сланцевую формацию, чтобы создать трещины или расширить

естественные трещины в сланцевых толщах. С помощью ГРП повышается

проницаемость

сланцев,

снижается

сопротивление

движения

потока

сланцевого газа, увеличивается фильтрационная поверхность скважины и

наконец увеличивается добыча.

При разработке газосланцевых месторождений, ГРП стал эффективной

и важной дополнительной операцией при заканчивании горизонтальных

скважин.

Метод

ГРП

имеет

множество

технологических

решений,

обусловленных

особенностями

конкретного

объекта

обработки

и

достигаемой целью.

Технологии ГРП по типу стимуляционного флюида

По типу стимуляционного флюида технологии разрыва делятся на:

ГРП на гелевой основе, ГРП на водной основе, гибридный ГРП, ГРП на

пенной основе и безводный разрыв. Особенности и область применения этих

технологий приведены в таблице 1.

Таблица 1. Особенности и область применения технологий ГРП по типу

стимуляционного флюида

Технологии

Особенности

Область применения

Разрыв на

гелевой основе

Высокая песконесущая способность;

сильное повреждение пласта.

Водочувствительные пласты;

пластичные породы.

Разрыв на

водной основе

Низкая стоимость; меньшее загрязнение;

возможность образования сложных

трещин.

Пласты с развитыми

естественными трещинами;

высокая хрупкость пород.

Гибридный

ГРП

Возможность применения крупных

проппантов и получения более

длинных эффективных трещин;

меньше повреждения пласта;

меньшие гидравлические потери.

Пласты с развитыми

естественными трещинами;

при присутствии подземных вод.

Разрыв на

пенной основе

Низкое повреждение пласта;

низкая потеря жидкости

разрыва;

высокая песконесущая способность.

Водочувствительные пласты;

пласты на глубине менее 1500 м.

Безводный

разрыв

Высокий коэффициент диффузии;

низкий порог давления разрушения пород;

экологичность.

Пласты с высоким содержанием

глин и/или с

высоким капиллярным давлением

Преимущества и недостатки исследуемой ГРП

Основная сложность расположения трещины ГРП в нужной плоскости

— это, несомненно, непредсказуемость направления действия суммарного

вектора напряжений в горной породе, который принято раскладывать на

вертикальное и два горизонтальных составляющих. И хотя методики их

определения разработаны и используются, но пока еще они достаточно

дорогостоящи и требуют статистического подтверждения (множественного

проведения испытаний) в пределах исследуемой области. Оснащение

компоновки низа бурильной колонны (КНБК) необходимым комплектом

технологических и геофизических датчиков будет способствовать, в том

числе, и выявлению геомеханических свойств литологического разреза прямо

в процессе бурения [1].

Второй

немаловажный

фактор,

затрудняющий

образование

горизонтальных трещин ГРП, состоит в том, что на глубинах свыше 600…

800 метров вертикальное напряжение (горное давление) как правило гораздо

больше горизонтальных стрессов. Как следствие этого, без применения

специальных конструктивных и технологических приемов трещина ГРП

будет стремится принять вертикальное положение. Уже разработаны

несколько методических моделей для отклонения плоскости ГРП в сторону,

отличную от вертикали, которые можно применять как по отдельности, так и

совместно, для максимизации эффекта.

Третьим

обязательным

условием

управляемого

наклона

распространения

трещины

является

необходимость

расположения

траектории

данного

участка

скважины

в

предполагаемой

плоскости

проведения разрыва пласта (т. е. в вертикальной скважине горизонтальный

гидроразрыв невозможен).

Остальные проблемы вытекают из вышеперечисленных: высота (зазор)

раскрытия трещины в нашем случае будет частично меньше, что повлечет за

собой и уменьшение длин «крыльев» трещины, их ширины (при равных

условиях проведения ГРП — давлении и скорости закачки проппанта).

Ухудшатся условия проникновения проппанта в зазор и наполнение им

трещины, а последующее давление смыкания трещины будет гораздо

больше, что скажется на остаточном зазоре и повышает требования к

прочности проппанта. Также в трещиноватых породах есть вероятность

остановки роста горизонтальной трещины при ее ширине меньшей, чем

существующей в породе вертикальной палеотрещины (обрыв концентратора

напряжений).

Преимущества

Настал черед сбора камешков и на другую чашу весов. Да, площадь

горизонтальной

трещины

будет

меньше

вертикальной

при

сходных

параметрах проведения ГРП, зато этим способом можно интенсифицировать

достаточно тонкие прослои (до 5м), где выполнение вертикального ГРП

будет нерациональным и иногда даже вредным. Однако и в более мощных

пластах не вся площадь вертикальной трещины будет способствовать

повышению

дебита:

часть

трещины

все

равно

выйдет

за

границы

продуктивного слоя, что выводит в лидеры по эффективной площади

фильтрации «адаптивный» ГРП.

Горизонтальные скважины давно перестали быть экзотикой и уже сами

по себе увеличивают нефтеотдачу при грамотном их расположении. Причем,

многостадийный

обычный

миниГРП

также

требует

горизонтального

окончания и в дополнение траектории, близкой к перпендикуляру к

максимальным горизонтальным напряжениям в горной породе, что будем

считать паритетом в их противостоянии с «горизонтальным» ГРП. Как уже

упоминалось, трещина с управляемым углом наклона может вскрыть

множество других, но уже вертикальных, палеотрещин, что в ряде случаев

будет способствовать ошеломительному увеличению нефтеотдачи.

Но все-таки самый главный козырь горизонтального ГРП — это

снижение вероятности быстрого обводнения продукции. Если подсчитать

стоимость

последующего

проведения

всевозможных

ремонтно-

изоляционных работ (РИР), затрат на отделение и утилизацию пластовых

вод, включая электроэнергию и оборудование, оплату сервисных услуг (без

100% гарантии успешного результата), то горизонтальный ГРП окажется в

значительном выигрыше [3]. А если сюда присовокупить более оптимальные

условия добычи высоковязких нефтей и возможно даже разработку

месторождений пресловутого «бажена», то станет ясно, что за этой

технологией будущее, пусть и не исключающее альтернативных вариантов.

Предвосхищая

скептицизм

в

отношении

осуществимости

горизонтального ГРП, напомним, что человечество достаточно долгое время

предавалось воле ветра при хождении на кораблях по морю, пока не

научилось идти против потока воздушных масс (галсом). С этого момента и

началась эра великих географических открытий. Надеемся, что и нас ожидает

нечто подобное, но уже при поиске подземных кладовых.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ГРП позволяет решать следующие задачи:

1) повышение продуктивности (приемистости) скважины при наличии

загрязнения призабойной зоны или малой проницаемости коллектора;

2) расширение интервала притока (поглощения) при многопластовом

строении объекта;

3) интенсификация притока нефти, например, с использованием

гранулированного магния; изоляция притока воды; регулирование профиля

приемистости.

Библиографический список

1. Веселков,

С.

Интенсификация

добычи

нефти.

Технико

-

экономические особенности методов [Электронный ресурс] / С. Веселков //

Промышленные ведомости. — 2007. — № 1.

2.

Davies D.R., Roodhart, L.P. Field Development by Hydraulic

Fracturing: A High-Technology Success Story, SPE-22392 // Society of Petroleum

Engineers. 1992. - pp. 1-20.

3.

Билинчук А.В., Доктор С.А., Файзуллин И.Г., Шерекин А.С.,

Гималетдинов

Р.А.

История

и

опыт

внедрения

многостадийного

гидроразрыва пласта в ОАО «Газпром нефти» // Нефтяное хозяйство. –

2013. – №12. – стр. 40-43.