Проектирование гидроразрыва пласта (ГРП)

1.

Проектирование техники и технологий добычи
нефти
Проектирование гидроразрыва пласта
Разработчик: старший преподаватель Пинигина Е.П.

2.

Трудноизвлекаемые запасы
Месторождения
с
легкодоступными запасами
нефти в России во многом
уже выработаны.
В настоящее время в
разработку
широко
вовлекаются
трудноизвлекаемые запасы
нефти, приуроченные к
низкопроницаемым
коллекторам.
На даном графике мы
видим,
что
доля
месторождений
с
трудноизвлекаемыми
запасами растёт, в то время
как доля активных запасов
с годами уменьшается.

3.

Динамика структуры запасов нефти
Разработкой трудноизвлекаемых углеводородов занимаются все крупные российские
нефтегазовые компании. Так, на балансе «Роснефти» находится более 120 участков ТрИЗ,
на которых расположено более 5,0 тыс. скважин. Крупнейшее по запасам и объему
добычи трудноизвлекаемых запасов подразделение «Роснефти» — ООО «РНЮганскнефтегаз», на балансе которого более 726 млн.тонн ТрИЗ.

4.

Трудноизвлекаемые
запасы
характеризуются
низкими дебитами скважин, медленным темпом
разработки,
что
обусловленно
низкой
продуктивностью пластов.
Для того, чтобы дать определение ТрИЗ, необходимо
определить причины низкого вовлечения их в
разработку.
К таким запасам относятся:
Запасы высоковязких нефтей;
Низкопроницаемые коллектора;
Подгазовые зоны и нефтяные оторочки;
Выработанные (истощенные) залежи;
Месторождения удаленные от инфраструктуры

5.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП).
Одним
из
эффективных
методов
повышения
продуктивности скважин и увеличения темпов отбора
нефти является – Гидравлический разрыв пласта (ГРП).
Гидравлический разрыв может быть определен как
механический метод воздействия на продуктивный пласт,
при котором порода разрывается по плоскостям
минимальной прочности благодаря воздействию на пласт
давления, создаваемого закачкой в пласт флюида.
Проведение гидроразрыва пласта преследует две главные
цели:
повысить продуктивность пласта путем увеличения
эффективного радиуса дренирования скважины;
создать канал притока в приствольной зоне нарушенной
проницаемости

6.

Сущность ГРП
Сущность ГРП заключается в нагнетании под давлением в ПЗС жидкости, которая
заполняет микротрещины и расклинивает их, а также формирует новые трещины.
Если при этом ввести в образовавшиеся или расширившиеся трещины закрепляющий
материал (например, песок), то после снятия давления трещины не смыкаются.
ГРП состоит из трех принципиальных операций:
1. Создание в коллекторе искусственных трещин (или расширение естественных);
2. Закачка по НКТ в ПЗС жидкости с наполнителем трещин;
3. Продавка жидкости с наполнителем в трещины для их закрепления.
Проводить ГРП следует в следующей последовательности:
1. Подготовка скважины;
2. Промывка скважины;
3. Закачка жидкости разрыва;
4. Закачка жидкости- песконосителя;
5. Закачка продавочной жидкости;
6. Вызов притока.

7.

ГРП в вертикальной скважине

8.

МГРП в горизонтальной скважине

9.

Процесс гидроразрыва пласта
Процесс гидроразрыва пласта можно разделить на
несколько ключевых этапов:
Подготовка.
Анализ и выбор подходящей технологии, подготовка
оборудования и выбор состава жидкости для разрыва пласта.
Непосредственное внедрение жидкости.
Жидкость вводится в пласт под высоким давлением, что
вызывает его разрыв.
Создание трещин.
В процессе гидроразрыва создаются искусственные трещины,
которые улучшают проницаемость пласта и дают возможность
добывать углеводородное сырье.
Мониторинг и оценка.
После завершения процесса проводится мониторинг для
оценки эффективности разрыва и состояния резервуара.

10.

Описание процесса ГРП
Суть операции заключается в нагнетании в скважину по специальным насоснокомпрессорным трубам высоковязкой жидкости (геля), приготовленной на основе
воды или углеводородной жидкости (нефть, дизельное топливо).
Давление, создаваемое жидкостью, разрывает породу пласта по плоскостям
минимальных напряжений горного давления. В результате в пласте образуется
трещина. После разрыва пласта, за счет продолжающейся закачки жидкости,
образовавшаяся трещина увеличивается в размерах.

11.

Приток к скважинам до и после проведения ГРП

12.

Материалы для гидроразрыва.
Жидкости для гидроразрыва в зависимости от их
главного компонента подразделяются на жидкости:
• на водной основе,
• углеводородной
• и смешанной основе.
Жидкости для гидроразрыва на водной основе
представляют собой смесь воды и кислоты. Для
повышения вязкости, увеличивающей песконесущую
способность, в жидкость добавляются загущающие
агенты.
Жидкости на углеводородной основе представляют
собой смесь масла и кислоты.
Жидкости эмульсионного типа (смешанные)
изготавливаются из масла и воды либо кислоты. Эти
жидкости
обладают
хорошей
песконесущей
способностью и очень низкими потерями жидкости, но
они дороже, чем жидкости на водной основе.

13.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО
РАЗРЫВА ПЛАСТА»
Цель работы – изучение техники и технологии
проектирования процесса гидравлического разрыва
пласта.
Проектирование процесса гидравлического разрыва
пласта представляет собой достаточно сложную
задачу, которая состоит из:
расчета основных характеристик процесса;
выбора необходимой техники для его
осуществления;
определение вида трещины и расчет ее
размеров.

14.

Методические рекомендации по решению задачи
Рассчитать основные характеристики гидроразрыва
пласта в добывающей скважине.
1) Определяем давление разрыва по формуле:
Р раз Ргв Рпл Р р
(1.1)
Где: Ргв – вертикальная составляющая горного давления, МПа;
Рпл – пластовое давление, МПа;
Рр – давление расслоения пород, Рр = 1,5 – 3 МПа (в расчетах примем
усреднённое давление 2,3 Мпа),
2) Определяем вертикальная составляющая горного давления по формуле:
(1.2)
Где: Н – глубина скважины, м;
п – средняя плотность вышележащих пород;
g – ускорение свободного падения, м/с2.

15.

3) Определяем горизонтальную составляющую горного давления по
формуле:
Рр v
Рг
(1.3)
1 v
Где:
Рр –давление разрыва, МПа;
ν – коэффициент Пуассона для горных пород, доли ед. принимается ν = 0,3
4) Рассчитаем забойное давление в момент создания трещин разрыва.
Для расчета этой величины Ю.П. Желтовым получена эмпирическая формула:
3
Рзаб Рзаб
5,25 Е 2 Q
1
,
2
2
Рг Рг
1 v
Pг Vж
Р заб
Р заб Р заб
3
1
Рг
Рг Рг
(1.4)
3
1
Где:
Рзаб – рабочее забойное давление разрыва, МПа;
Рг – горизонтальная составляющая горного давления, МПа;
Е – модуль упругости пород, МПа, E = 1⋅104 МПа;
Q – темп закачки жидкости разрыва, м3/с;
µ –вязкость жидкости разрыва, Па⋅с.
ν – коэффициент Пуассона для горных пород, ν = 0,3 доли ед
(1.5)

16.

Из формулы 1.5 находим РЗАБ.
(1.6)
Отсюда расчитываем Рзаб= МПа
5) Рассчитаем длину трещины разрыва при данном давлении и объеме
жидкости разрыва. Для этого воспользуемся эмпирической формулой 1.6:
1тр
Vж E 2
5,6 1 2 h Р заб Рг
Где:
Vж - Объем жидкости разрыва; м3
Рзаб – рабочее забойное давление разрыва, МПа;
Рг – горизонтальная составляющая горного давления, МПа;
Е – модуль упругости пород, МПа, E = 1⋅104 МПа;
ν – коэффициент Пуассона для горных пород, ν = 0,3 доли ед
(1.7)

17.

6) Определим раскрытость трещины по эмпирической формуле 1.8:
4 1 v 2 1тр Рзаб Рг
(1.8)
Е2
Где:
Рзаб – рабочее забойное давление разрыва, МПа;
Рг – горизонтальная составляющая горного давления, МПа;
Е – модуль упругости пород, МПа, E = 1⋅104 МПа;
ν – коэффициент Пуассона для горных пород, ν = 0,3 доли ед
1тр – длина трещины
7) Рассчитаем объёмную долю песка в смеси no:
Cп
n0
п ес
Cп
п ес
Где:
Сп – концентрация проппанта в смеси ;
пес – плотность проппанта (песка).
1
(1.9)

18.

8) Рассчитаем потери давления на трение при движении жидкостипесконосителя по НКТ.
Для этого сначала определим плотность жидкости-песконосителя
ж 1 n0 п n0
(1.10)
Где:
Сп – концентрация проппанта в смеси ;
п – плотность проппанта (песка).