WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Повышение эффективности разработки месторожд е ний на основе системно-ориентированных гидрора з рывов пласта

На правах рукописи

Гнездов Андрей Валерьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТКИ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ОСНОВЕ СИСТЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ГИДРОРАЗРЫВОВ ПЛАСТА

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2010

Диссертационная работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете (КубГТУ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Вартумян Георгий Тигранович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

старший научный сотрудник

Хисметов Тофик Велиевич;

кандидат технических наук, доцент

Димитриади Юлианна Константиновна

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности (ОАО «СибНИИНП»)

Защита диссертации состоится 28 апреля 2010 г. в 15 час. на заседании диссертационного совета ДМ 212.100.08 Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350020, г. Краснодар, ул. Красная, 135, ауд. 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2А. Отзывы направлять по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2А, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.100.08 Поповой Г.Г.

Автореферат разослан 26 марта 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат химических наук, доцент Г.Г. Попова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Гидравлический разрыв пластов (ГРП) в добывающих и нагнетательных скважинах является одним из эффективных инструментов повышения нефте­отдачи, вовлечения в разработку низкопроницаемых зон и пропластков, механизмом более широкого охвата продуктив­ных зон заводнением, позволяющим переводить часть забалансовых запасов в промышлен­ные. По оценкам экспертов применение ГРП позволяет повысить коэффициент извлечения нефти и газа до 10-15 %.

Эффективность ГРП существенно возрастает при применении метода в качестве одного из основных элементов системы разработки месторождений в сравнении с его реализацией на единичных скважинах. При этом учет размера и преимущественной ориентации трещин гидроразрыва пласта становится необходимым элементом проектирования системы разработки нефтегазовых месторождений.

Базой для проектирования ГРП, как элемента разработки месторождений, являются геологические, геофизические и петрофизические исследования, сведения о конструкциях скважин и особенностях их работы. Для проектирования дизайна ГРП (построения зон динамического напряжения и максимального флюидного воздействия) требуется получение оперативной информации на базе ориентированного в пространстве кернового материала.

Так, наличие пространственно-временной анизотропии, напряженно-деформированного состояния (НДС) и фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) продуктивных пластов свидетельствует о том, что проектные формы трещин разрыва, размеры (длина, ширина, высота), направление (азимут) распространения, симметрия относительно оси скважин и гидропроводимость трещин отличаются от фактических, которые к тому же трудно определимы. Это связано с тем, что профиль геомеханических свойств пород в основном строится на основе косвенных и ограниченных данных по рассматриваемым регионам.

Становится очевидным, что создание системы надежного отбора ориентированного керна существенно снизит информационные риски при проведении исследований ФЕС и НДС для проектирования и проведения ГРП, что весьма актуально.

В этой связи для повышения эффективности разработки нефтегазовых месторождений требуются новые методические подходы и технологические решения проектирования и управлении ГРП.

Цель работы

Повышение эффективности разработки нефтегазовых месторождений путем системного подхода к проектированию параметров ГРП на основе целевой информации результатов исследований пространственно-ориентированного керна с последующим прогнозированием направления трещин.

Основные задачи исследований

• Анализ теоретических и экспериментальных работ в области проектирования и проведения ГРП.

• Разработка системы ориентированного отбора керна.

• Выбор методики прогнозной оценки направления трещин ГРП по результатам экспериментальных исследований.

• Методическое обоснование проектирования, управления и оценки результатов воздействия на пласт при проведении ГРП.

Научная новизна

• Научно обоснован метод пространственно-ориентированного отбора керна с текущим контролем по беспроводному каналу связи (патент РФ на изобретение № 2346156).

• Теоретически и экспериментально подтверждена зависимость направления развития трещин разрыва и эффективность проведения ГРП от анизотропии напряженно-деформированного состояния и статических геомеханических показателей продуктивного пласта.

• Обоснована эффективность и предложена процедура проектирования, управления и оценки результатов многократных разновременных воздействий на пласт при проведении операций ГРП.

Основные защищаемые положения

• Технические средства и технология ориентированного отбора керна.

• Методические подходы к проектированию, управлению и оценке результатов ГРП на основе геомеханических показателей продуктивного пласта.

Практическая ценность и реализация результатов работы

• Разработана система ориентированного отбора керна, проведены промысловые испытания и подтверждена ее работоспособность.

• Предложены методические рекомендации, учитывающие результаты определения преимущественного направления трещин, повышающие уровень проектирования, управления и оценки результатов проведения ГРП.

• Методические рекомендации внедрены на Оренбургском нефтегазоконденсатном месторождении при проектировании и реализации ГРП.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены на: II молодежной научно-технической конференции «Основные проблемы освоения и обустройства нефтегазовых месторождений и пути их решения» (г. Оренбург, ООО «ВолгоУралНИПИгаз», август 2008 г.); на III научно-практической конференции «Современные технологии капитального ремонта скважин и повышения нефтеотдачи пластов» (г. Геленджик, пос. Кабардинка, Краснодарский край, АСБУР, ООО «Научно-производственная фирма «НИТПО», май 2008 г.); на научно-технической конференции молодых работников дочерних обществ ОАО «Газпром» «Поиск и внедрение новых технологий по решению проблем добычи и переработки газа и нефти на заключительной стадии разработки месторождений» (г. Оренбург, ООО «Газпром добыча Оренбург», сентябрь 2008 г.); на VIII научно-практической конференции «Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами» (Поселок Небуг, Краснодарский край, ОАО «НК «Роснефть», сентябрь 2008 г.); на IX научно-практической конференции «Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами» (Поселок Небуг, Краснодарский край, ОАО «НК «Роснефть», сентябрь 2009 г.); на семинарах и заседаниях кафедры нефтегазового промысла Кубанского государственного технологического университета в 2007-2009 гг.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в т.ч. один патент на изобретение. В изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикаций основных научных результатов диссертаций, – 10 работ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка использованных источников и приложений.

Работа изложена на 119 страницах, включая 25 рисунков, 6 таблиц и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования, защищаемые положения, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе рассмотрены подходы отечественных и зарубежных исследователей к решению задач проектирования и проведения ГРП.

Впервые гидравлический разрыв пласта как метод повышения продуктивности скважин был выполнен в 1947 году в США, а в 1948 г. I.B. Clark опубликовал результаты, подтверждающие эффективность ГРП, как одного из методов интенсификации добычи нефти.

В 50-60-х годах прошлого века Ю.П. Желтов, С.А. Христианович, Г.И. Баренблатт заложили фундаментальные основы механизма гидравлического разрыва пласта. Дальнейшее развитие теория и практика ГРП получила в работах отечественных и зарубежных ученых. Значительный вклад в изучение особенностей ГРП, выбор технологических жидкостей разрыва, материалов для закрепления трещин, моделей расчета геометрических характеристик трещин ГРП внесли В.А. Амиян, А.И. Гриценко, Р.Д. Каневская, А.П. Крылов, Г.К. Максимович, Р.И. Медведский, А.Х. Мирзаджанзаде, П.М. Усачев, И.А. Чарный, М.М. Хасанов, M.I. Economides, A. Settari, T.K. Kern, J. Geertsma, F. De Klerk, K.G. Nolte и др.

В СССР в конце 50-х и начале 60-х годов прошлого века ГРП применялся на промыслах Азербайджана и Татарии как один из методов обработки призабойной зоны (ОПЗ). В 80-х годах ГРП на месторождения Западной Сибири выходит за рамки ОПЗ, благодаря созданию сервисных отечественных и привлечению зарубежных компаний, оснащенных мощными технологическими агрегатами зарубежного производства («Stuart & Stivenson» и др.) с давлением 100 МПа при подаче до 5 м3/ мин. Появилась возможность проведения «глубокопроникающего» ГРП с искусственно создаваемыми трещинами длиной 50 м и более. Тем самым достигались цели не только традиционных ОПЗ по интенсификации добычи нефти и газа, но и возможности подключения к разработке слабодренируемых запасов, т.е. реальным стало увеличение трудноизвлекаемых запасов нефти до 10-15%, а газа – до 40%.

Анализ публикаций по влиянию на эффективность ГРП геолого-физических параметров продуктивных пластов и технологий можно условно разделить на два взаимосвязанных подхода: вероятностно-статистический и детерминированный (создание геолого-гидродинами-ческих моделей). Исследования В. Роджерса, М.К. Сеид-Рза, В.И. Крылова, В.А. Хуршудова, M. Hubbert, D. Willis, W. Matthews и I. Kolli показали, что давление гидроразрыва при бурении скважин на одной и той же глубине имеет рассеивание в диапазоне от гидростатического до горного. Было установлено, что градиент давления Р/Н распределен по нормальному закону, предложены модели для определенного среднего значения градиента давления. В конце 70-х и начале 80-х годов в Азербайджане, Башкирии и Татарии были проведены исследования влияния комплекса факторов (давления гидроразрыва, количества закачиваемого песка, мощности продуктивного интервала, пористости, проницаемости, нефтенасыщенности, дебита до ГРП и др.) на эффективность ГРП. Были разработаны диагностические процедуры по выбору скважин-кандидатов на проведение ГРП и режимов проведения операций, при этом эффективными считались скважины, дебит которых после ГРП вырос в два и более раза.

В этот период стало понятным, что без изучения напряженно-деформированного состояния продуктивных пластов и увязки их с фильтрационно-емкостными свойствами больших успехов не добиться. В дальнейцшем Г.А. Малышев и Р.И. Медведский (1998 г.), обобщив опыт применения ГРП на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз», показали, что двухмерные модели PKN (Перкинса, Керна и Нордгрена) и GDK (Гирстмы, де Клерка) дают геометрию трещин, отличающуюся от реальной. Авторами разработаны методики, алгоритм и программы проектирования технологий ГРП. Показано, что при отношении максимального напряжения к минимальному в плоскости гидроразрыва < 1,3 развитие трещин ГРП равновероятно во всех направлениях.

Р.Д. Каневская (1998 г.), обобщая опыт применения ГРП в России и за рубежом, отмечает, что высокая эффективность ГРП достигается «при проектировании его применения как элемента разработки с учетом размещения скважин и оценкой их взаимовлияния при различных сочетаниях обработки». Проектирование разработки при необходимости должно вестись с использованием ГРП на начальной стадии эксплуатации месторождения.

К. Дитрих (2006 г.) отмечал, что «при планировании ГРП необходимо перенести акценты с одиночной скважины на комбинацию односкважинных схем размещения или многоскважинную систему, используемую для программ первичной разработки и заводнения».

М.М. Хасановым (2007 г.) указано, что ГРП необходимо рассматривать как инструмент регулирования процесса разработки месторождения в целом. При этом высокая эффективность глубокопроникающих ГРП, достигнутая зарубежными подрядными организациями на месторождениях Западной Сибири, временно закрыла вопрос необходимости учитывать при проектировании ГРП анизотропию пород по глубине и простиранию пластов. В дальнейшем М.М. Хасановым и др. предложен новый подход к проектированию систем заводнения в условиях массового применения ГРП.

Следует отметить, что, несмотря на значительное количество выполненных исследований и технологических работ, критерии оптимизации ГРП имеют разночтения и сформулированы не в полной мере. Отсюда формируются различные воззрения у исследователей и технологов на результаты и применение приборов контроля, визуализации геометрии и азимута трещин гидроразрыва.

Для анализа существующей точности прогнозирования длины и ширины трещин ГРП автором рассмотрены две модели (2D) без учета поглощения жидкости нагнетания: модель Перкинса, Керна и Нордгрена (РКN) и модель Гиртсмы-де Клерка (GDK). Проведенные исследования свидетельствуют, что погрешность измерений исходных параметров, входящих в модели PKN и GDK, приводит к значительным ошибкам расчетных геометрических характеристик трещин ГРП. Ошибки в определении длины и ширины трещин ГРП во многом сказываются на последующих расчетах прогнозных значений проводимости трещин, дебита после ГРП, ожидаемого скин-фактора и др. Следовательно, утверждать о превосходстве одной из моделей PKN, GDK, 3D проблематично.

Анализ теоретических и исследовательских работ показал, что простейшая вероятностная постановка и решение задачи о траектории трещины гидроразрыва свидетельствует о том, что детерминированные модели, принятые в расчетах параметров трещин, весьма приближенны. Данный факт подтверждается следующими расчетами. Предположим, что давление нагнетания после гидроразрыва является таким, что полудлина щели в случае однородного по прочности пласта могла бы достигнуть контура питания. Так как пласт неоднородный и встречаются зоны с прочностью выше и ниже среднего значения, то можно считать, что конец щели разрыва представляет собой точку со случайными координатами C(x, y), равновероятно расположенную в круге радиусом контура питания Rк. Если принять центр круга за скважину с координатами x=0 и y=0, то можно определить математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение длины щели.

Для равновероятного закона с текущим радиусом r плотность распределения равна:

(1)

Тогда в полярных координатах средняя длина щели составит:

. (2)

Среднеквадратичное отклонение составит = Rк/6.

Принимая Rк = 100 м, получаем = 67 м, а = 16,7 м. Расчетная траектория проводится за шесть последовательных шагов и представлена на рисунке 1. Длина щели примерно равна 116 м, а по прямой составит 100 м. По приведенным выше расчетам максимальная длина составит Lmax = 67 + 3 · 16,7 = 117 м. Следовательно, для одного и того же объема закачки протяженность трещин может оказаться различной. Мониторинг направления развития трещин практически отсутствует, т.к. нет обратной связи, а оперативное управление проведением гидроразрыва в таких условиях невозможно. Это приводит к тому, что говорить об успешности ГРП можно только после пуска ее в эксплуатацию. Поэтому многие сервисные компании неудачи ГРП относят к ошибкам в исходных геолого-физических данных. Проведенные расчеты позволяют утверждать, что геолого-физические поля по определению анизотропны и переменны, как во времени, так и в пространстве. При отсутствии контроля геометрии развития трещины ГРП и возможности оперативной корректировки режимов операций наиболее эффективным инструментом выбора объектов и прогноза результатов гидроразрыва должна стать информация об азимуте осей главных напряжений, преимущественного направления фильтрационных потоков и параметров трещин разрыва.

Это подтверждается различным эффектом от проведения ГРП при аналогичных петрофизических характеристиках пласта. Следовательно, возникает острая необходимость получения геологической информации при отборе керна с пространственной фиксацией его положения и условий залегания продуктивного пласта. В этой связи к отбору и исследованию ориентированного керна требуется значительное внимание. Данная идеология реализуется рядом компаний, в частности НПП «Сиббурмаш», НПФ «Пилот» и требует дальнейшего развития.

Рассмотренные подходы к решению проблем ГРП показали, что рациональное проведение гидроразрыва обусловлено определением преимущественного направления трещин с последующим ориентированным размещением систем скважин. Для выбора оптимальной системы размещения скважин необходимо знать направление трещин разрыва. Следовательно, повышение эффективности разработки и системы размещения многоствольных скважин зависит от выбора направления горизонтальных участков, боковых стволов и внутрипластового распределения напряжений, проницаемости коллектора, распределения и ориентации разломов. Кроме того в процессе разработки залежи локальные изменения пластового давления или перераспределение отборов флюидов могут привести к изменениям напряжения. Это может существенно повлиять на продуктивность залежи, геометрию и направление трещин ГРП.

Существующие проблемы при проведении гидроразрыва пласта позволили систематизировать и определить направления работ по снижению технологических рисков в процессе проектирования и проведения ГРП для обеспечения эффективности разработки нефтегазовых месторождений.

Во второй главе определена целесообразность системного подхода к ориентированному отбору керна, выбуренного из массива горной породы. Представлены результаты разработки конструкции, проведения стендовых и промысловых испытаний керноотборного снаряда.

Показано, что в случае неориентированного отбора керна при наложении на пласт результатов исследований, величины векторов радиальной проницаемости в разных направлениях осредняются и не дают характеристики неоднородности в плоскости пласта. Это происходит потому, что нет возможности восстановить на поверхности положения керна в массиве горных пород в момент его выбуривания. Достоверной картины фильтрационных потоков по результатам исследований неориентированного керна получить невозможно.

При наложении на пласт результатов исследований ориентированного керна величины векторов радиальной проницаемости в разных направлениях позиционируются относительно пласта и создают картину его неоднородности. В результате становится возможным восстановление положения боковой поверхности керна в массиве горных пород в момент его выбуривания. В этом случае получаем достоверную картину преимущественных направлений фильтрационных потоков в пласте.

Аналогичные выводы можно сделать, принимая во внимание результаты исследований проницаемости и вдоль оси керна (фильтрационные потоки в пространстве). Предполагается, что данные выводы также справедливы и при переносе на пласт результатов исследований других физико-механических и петрографических характеристик кернового материала.

В связи с вышеизложенным возникает целесообразность разработки керноотборного снаряда, позволяющего получить сведения о пространственном залегании продуктивного пласта и обеспечивающего связь устройства с автономным инклинометрическим зондом, системой приема и записи информации.

Для выбора наиболее надежных технических решений произведен информационный поиск в области известных разработок техники и технологии отбора керна.

На основании анализа существующих конструкций, систем передачи и регистрации информации принято решение о совмещении процесса отбора керна с инклинометрическими измерениями при бурении. В результате определены необходимые предпосылки к разработке новой технологии ориентированного отбора керна.

Проектирование и испытание опытного образца системы ориентированного отбора керна (СООК) проводилось совместно со специалистами НПО «Пилот». В процессе разработки технических средств определились составляющие элементы, в т. ч. забойный колонковый набор, средства для пространственной ориентации, устройства для сопряжения элементов СООК, средства передачи и регистрации информации. Технические и эксплуатационные характеристики разработанной системы приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические и эксплуатационные характеристики СООК

Параметр Значение
Номинальный диаметр скважин, мм 190,5 и 215,9
Рабочее давление, МПа до 60
Рабочая температура, °С до 100
Длина керноприема, мм до 5500
Общая длина скважинной части, мм 12460
Номинальный диаметр отбираемого керна, мм 80

При работах с применением COOK выполняются аналогичные технологические операции, что и при использовании обычного керноотборного снаряда (УКР). Различия заключаются в сопряжении УКР 164/80 с АИЗ (автономным измерительным зондом) перед спуском COOK в скважину и в считывании информации, полученной при отборе керна. АИЗ принимает информацию по акустическому каналу от комплексной измерительной системы (КИС), размещенной в специальном переводнике, который крепится к корпусу керноотборного снаряда. Связь КИС с наземным контрольным комплексом осуществляется по акустическому каналу передачи по специально разработанной блок-схеме (патент РФ на изобретение № 2346156).

Скважинные испытания COOK проводились в процессе бурения скважины № 843 на Серафимовской площади ОАО «Башнефть» буровым предприятием ООО «БурКан». В соответствии с разработанной программой промысловых испытаний отобран ориентированный керн длиной в 5,4 пог. метра при длине керноприемной трубы в 5,5 метра, что составило 95 % выноса керна. По информации КИС, показателям АИЗ и продольной метки на боковой поверхности керна произведена идентификация положения керна в пространстве в виде таблицы измерений. Результаты испытаний подтвердили работоспособность разработанного скважинного и поверхностного оборудования.

В третьей главе изучено влияние модуля Юнга (Е), коэффициента Пуассона () и анизотропии напряженного состояния образцов пространственно-ориентированного керна на эффективное давление гидроразрыва и направления раскрытия трещин.

Предполагалось, что определение анизотропии напряжений бокового горного давления в залежи и определение статических геомеханических параметров продуктивного пласта, с последующим выделением преимущественного направления трещин в одиночных и скважинах по площади месторождения, увязка их с системой разработки залежи позволят значительно повысить эффективность проектирования и проведения ГРП.

В этой связи выбран комплекс методик и проведены лабораторные исследования керна по определению статических геомеханических показателей (Еs и s) продуктивных пластов. Исследования проводились на образцах горных пород одного из нефтегазовых месторождений Западной Сибири (скв. № 8, 9, 14, 20), имеющих одинаковые по глубине залегания нефтяные горизонты. Оценка осей главных напряжений осуществлялась по ориентированному керну с использованием образцов, смежных с теми, на которых определялись упруго-деформационные свойства продуктивного пласта.

Для определения газопроницаемости использовался автоматизированный пермеаметр-порозиметр АР-608, в котором определения газопроницаемости проводятся методом неустановившегося течения. Изучение упруго-деформационных характеристик горных пород в пластовых условиях проводились по методу ультразвукового прослушивания на установке Автолаб-1500. Методика измерений основана на допущении, что насыщенный пластовой водой образец керна, помещенный в кернодержатель установки при пластовых условиях, можно считать идеальной упругой средой.

По полученным результатам на образцах отдельной скважины в интервале определенных нагрузок строилась диаграмма поперечных деформаций. По диаграмме определялось наличие или отсутствие анизотропии проницаемости вдоль осей минимальных и максимальных напряжений. С учетом расположения скважин построены градиенты по направлению в одном горизонте между скважинами № 8 и № 9. Согласно выбранной расстановке скважин, таких модулей будет три на каждую скважину. По этому градиенту вычислены давления инициирования трещины Р89. По результатам расчетов построена карта напряженных состояний продуктивного пласта по глубине залегания и график распределения модуля Юнга в горной породе.

На рисунке 2 показано наиболее вероятное направление роста трещин и выделено нежелательное их развитие. В результате проведения данных исследований получаем объемную карту куста скважин с полем механических напряжений в нефтеносной породе. Данное поле позволяет судить о наиболее вероятной картине роста трещины и направлении ориентированного ГРП.

 План развития трещин ГРП В четвертой главе разработаны-8

 План развития трещин ГРП В четвертой главе разработаны-9

Рисунок 2 – План развития трещин ГРП

В четвертой главе разработаны методические подходы к проектированию, управлению и анализу изменений фактических дебитов скважин в результате проведения ГРП.

Успешность результатов проведения ГРП во многом определяется качеством исходной информации о состоянии объекта воздействия, используемой при проектировании технологических режимов ГРП. Знание предполагаемого направления гидроразрыва, ориентировочных размеров трещин и приемистости скважины позволяет на основе контролируемых параметров об устьевом давлении и объеме закачки прогнозировать дебит скважины после ГРП.

Давление на устье скважины при нагнетании жидкости в пласт имеет вид

Ру = Рз - Рг + Ртр, (3)

где Рз – забойное давление, МПа; Рг – гидростатическое давление столба жидкости закачки, МПа; Ртр – потери давления на трение в трубах, МПа.

В работе дается вывод зависимости устьевого давления, приемистости совершенной скважины, коэффициента дефектности (поверхностный коэффициент Ван Эвендингена), представляющего собой отношение приемистостей совершенной и несовершенной скважины. Гидростатическое давление зависит от плотности закачиваемого раствора и глубины скважины, а потери на трение определяются для случая квадратичного сопротивления. С учетом принятых допущений выражение (3) приводится к виду

, (4)

где Рпл – пластовое давление, МПа; – коэффициент дефектности призабойной зоны; kh/ – гидропроводность пласта; Qн – расход нагнетаемой жидкости, м3/мин; rд и rс – радиусы дренажа и скважины, м; – плотность закачиваемой жидкости, кг/м3; – удельные гидравлические сопротивления колонны труб, мин2/м6.

Полудлина трещины гидроразрыва оценивается по известной приближенной формуле

, (5)

где Rк – радиус контура питания, м; rc – радиус скважины, м; n – планируемая кратность повышения дебита скважины.

Используя уравнения (4, 5), строятся расходные характеристики системы скважина-пласт в координатах Ру и Qн. Для этого, задаваясь значениями = 1, 2, 3 …, рассчитываются значения Ру = f (Qн) для принятых значений Qн. На график наносятся линии равных значений коэффициента дефектности и предельно допустимое значение Ру, предотвращающее порыв колонны труб.

Нанося контролируемые значения устьевого давления Ру и расхода Qн, в процессе проведения ГРП можно (по изменению ) определить текущее состояние процесса гидроразрыва, а также оценить ожидаемый дебит скважины после ГРП.

Показатели эксплуатации месторождения определяются эффективностью эксплуатации скважин. Производительность во многом зависит от состояния призабойной зоны пласта (т.е. ФЕС). В связи с этим основной целью применяемого ГРП и других технологий интенсификации притока углеводородов является увеличения проницаемости продуктивного пласта (в радиусе до нескольких десятков метров от скважины), как основного фактора, влияющего на производительность скважин. Работы по интенсификации проводятся в скважинах, для которых фактический коэффициент продуктивности меньше потенциального, т.е.:

, (6)

где Кпр – коэффициент отношения продуктивности; Кф – фактическая продуктивность, м3/сут; Кпот – потенциальная продуктивность, м3/сут·МПа.

Автором выполнен анализ изменения производительности скважин во времени после проведения ГРП на различных месторождениях. На рисунке 3 показаны типичные кривые изменения дебита скважины, приведенного к начальному, от времени. Достаточно достоверно дебиты описываются 5 типами зависимостей, которые обуславливаются рядом факторов: горно-геологическими условиями продуктивных пластов, свойствами пластовых флюидов, технологическими параметрами проводимых ГРП.

Использование представленных расчетных зависимостей позволяет проводить прогнозные расчеты при проектировании ГРП и определять как эффективность и временные параметры повторных операций, так и проводить оценочные экономические расчеты, сопутствующие гидроразрыву пласта.

Основные выводы и рекомендации

• Системный анализ методов проектирования и проведения ГРП показал необходимость отбора и исследования ориентированного керна, как источника информации о пространственной анизотропии пласта и достоверном прогнозе преимущественного направления распространения трещин.

• Разработана и опробована в промысловых условиях конструкция для отбора ориентированного керна, обеспечивающая совмещение керноотборного снаряда, блока инклинометрических измерений и беспроводного регистрирующего канала связи скважинной и наземной частей. Система позволяет получить керн с пространственной фиксацией его положения в пласте.

• Эффективным инструментом прогноза и проектирования ГРП является проведение прямых исследований статических геомеханических показателей (модуля Юнга и коэффициента Пуассона), позволяющих получить достоверную информацию об азимуте осей главных напряжений и преимущественном направлении фильтрационных потоков до проведения ГРП.

• Для повышения эффективности разработки нефтегазовых месторождений рекомендована системная процедура проектирования и контроля проведения ГРП с использованием прямых исследований геомеханических характеристик и показателей продуктивности пласта.

• На основе системной процедуры разработаны методические рекомендации, внедрение которых осуществлено при проведении ГРП на Оренбургском НГКМ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Кузнецов, А.М. Совершенствование технологии отбора ориентированного керна [Текст] / А.М. Кузнецов, Р.И. Алимбеков, А.Х. Сираев, В.С. Дердуга, А.В. Гнездов // Нефтяное хозяйство. – 2006. – № 9. – С. 12 – 13.
  2. Алимбеков, Р.И. К вопросу создания специальных технологий отбора керна [Текст] / Р.И. Алимбеков, С.И. Иванов, А.Х. Сираев, А.В. Гнездов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2006. – № 10. – С. 53 – 55.
  3. Гнездов, А.В. Вероятностный подход к вопросам образования и развития трещин гидроразрыва пласта [Текст] / А.В. Гнездов, Ф.И. Важинский, Р.Г. Гилаев, Г.Т. Вартумян // Инженер-нефтяник. – 2008. – № 3. – С. 14 – 15.
  4. Гнездов, А.В. Совершенствование конструкций фильтров горизонтальных скважин [Текст] / А.В. Гнездов, А.Г. Вартумян // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2008. – № 4. – С. 37– 39.
  5. Захарченко, Е.И. Обоснование принципов построения динамической модели продуктивного пласта [Текст] / Е.И. Захарченко, А.В. Гнездов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2008. – № 4. – С. 40 – 42.
  6. Гнездов, А.В. Краткий анализ технологий и результатов гидроразрыва пласта [Текст] / А.В. Гнездов, Р.Ф. Ильгильдин // Нефтепромысловое дело. – 2008. – № 11. – С. 78 – 80.
  7. Гнездов, А.В. Особенности проведения кислотного гидроразрыва пласта на месторождениях ОАО «Газпром» и ОАО НК «Роснефть» [Текст] / А.В. Гнездов, Р.Ф. Ильгильдин // Поиск и внедрение новых технологий по решению проблем добычи и переработки газа и нефти на заключительной стадии разработки месторождений: материалы науч.-техн. конф. молодых работников дочерних обществ ОАО «Газпром» – М.: ООО «Недра – Бизнесцентр», 2008. – С. 7 – 10.
  8. Гнездов, А.В. Системный подход к конструкции фильтров горизонтальных скважин [Текст] / А.В. Гнездов // Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами: тез. докл. VIII науч.-практ. конф. – М., 2008. – С. 17.
  9. Гнездов, А.В. К вопросу образования и развития трещин гидроразрыва пласта [Текст] / А.В. Гнездов // Современные технологии капитального ремонта скважин и повышения нефтеотдачи пластов. Перспективы развития: сб. докл. III науч.-практ. конф. – Краснодар, 2008. – С. 187 – 189.
  10. Бекетов, С.Б. Анализ статистических зависимостей изменения производительности скважин при воздействии на продуктивный пласт с целью интенсификации притока углеводородов [Текст] / С.Б. Бекетов, А.В. Гнездов // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2009 г.–№ 2 – С. 95 – 97.
  11. Пат. 2346156 Российская Федерация, МПК Е 21В 47/12, Е 21В 43/12. Система управления добычей углеводородного сырья [Текст] / Алимбеков Р.И., Гнездов А.В., Докичев В.А., Ефименко Б.В., Мулюкин В.А., Халиков Ш.Ш.; заявитель и патентообладатель ООО Научно-исследовательский институт технических систем «Пилот». – № 2007126493; заявл. 11.07.07; опубл. 10.02.09, Бюл. № 4. – 4 с.: ил.
  12. Вартумян, Г.Т. Гидродинамические особенности горизонтальных скважин и трещин гидроразрыва [Текст] / Г.Т. Вартумян, Р.Г. Гилаев, А.В. Гнездов, А.Т. Кошелев, Смык С.В. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2009. – № 8. – С. 15 – 18.
  13. Вартумян, Г.Т. Гидравлические сопротивления пористых каналов большой протяженности [Текст] / Г.Т. Вартумян, Р.Г. Гилаев, А.В. Гнездов, А.Т. Кошелев, С.В. Смык // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2009. – № 8. – С. 18 – 20.
  14. Гнездов, А.В. Применение беспроводного канала связи с пластом для повышения качества проектирования ГРП [Текст] / А.В. Гнездов // Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами: тез. докл. IX науч.-практ. конф. – М.: ЗАО «Изд. «Нефтяное хозяйство». – 2009. – С. 19.
  15. Гнездов, А.В. О точности расчетов параметров трещин при гидроразрыве пласта [Текст] / А.В. Гнездов // Горный информационно-анали-тический бюллетень. – М.: Государственный горный университет. – 2010. – № 3. – С. 95 – 97.

Соискатель А.В. Гнездов



 




<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.