1. Общая часть

1.1. Основы гидроразрыва пласта

С момента внедрения, гидроразрыв пласта (ГРП) был и останется одним из основных инженерных инструментов увеличения производительности скважин. Эффект достигается за счет:

• создания проводящего канала (трещины) через повреждённую (загрязнен­ную) призабойную зону пласта вокруг скважины, с целью проникновения за гра­ницы этой зоны;

• распространения канала (трещины) в пласте на значительную глубину с це­лью дальнейшего увеличения производительности скважины;

• создания канала (трещины), который позволил бы изменить, повлиять на те­чение флюида в пласте;

В последнем случае, ГРП действительно становится эффективным инстру­ментом, позволяющим управлять работой пласта (в том числе изменять его фильтрационные характеристики) и реализовывать долгосрочные стратегические программы разработки. Концепция ГРП достаточно проста. В общем, для относи­тельно простой геологии, физические основы теории ГРП достаточно хорошо разработаны и проверены. В основном, сложности сводятся к двум проблемам: реальным геологическим условиям и сложной многодисциплинарной природе са­мого процесса ГРП.

Исторически (в силу специфики работ с использованием насосных агрегатов, пакеров, необходимостью учитывать ограничения по давлению и т.д.), контроль над процессом ГРП являлся задачей буровых и добывающих подразделений. Тем не менее, окончательный результат (и окончательный проект) является главным образом инженерно-технологической задачей, при этом проектирование ГРП и разработка пласта тесно переплетаются друг с другом. В то же время, процесс проектирования ГРП с целью достижения определённого результата тесно связан с механикой горных пород (влияющей на геометрические параметры трещины), гидромеханикой жидкости (в которой решаются задачи управления течением ра­бочей жидкости и размещением проппанта в трещине) и химией, которая опреде­ляет поведение материалов, используемых при проведении ГРП. Причем проект ГРП обязательно должен учитывать физические ограничения, накладываемые спецификой реального месторождения и скважины. Кроме того, чтобы достичь желаемых результатов, операцию ГРП необходимо проводить в строгом соответ­ствии с расчетами (т.е. полный цикл, в котором каждая операция играет свою роль). Таким образом, правильное проектирование ГРП тесно связано со следую­щими дисциплинами:

• Технология добычи;

• Механика горных пород;

• Механика жидкости;

• Выбор оптимальных материалов;

• Технология сервисных операций;

Поскольку подход существенно многодисциплинарный, то в отношении ГРП есть только одно практическое правило: никаких эмпирических методов.

Многодисциплинарность совместно с трудностями в точном определении многих параметров привносит в ГРП элемент искусства. ГРП нельзя назвать таинством и в большинстве случаев, физика, описывающая этот процесс чётко определена. Но множество переменных, используемых при расчётах, совместно с неопределённо­стью абсолютных величин этих переменных, ставит на первое место грамотное инженерное решение.

Что такое ГРП?

Если рабочая жидкость закачивается в скважину быстрее, чем она может фильтроваться в пласт, то давление неизбежно возрастает и в определённый мо­мент что-то ломается. Поскольку горная порода, обычно, слабее чем сталь, то именно в породе и происходит разрушение, что приводит к растрескиванию ство­ла скважины вдоль своей оси, под действием возникающих по окружности растя­гивающих усилий, вызванных внутренним напряжением. При этом простая идея щелевого растрескивания скважинного ствола, усложняется для обсаженных и проперфорированных скважин, а так же для невертикальных скважин.

Цели ГРП:

• Создание высокопроницаемого протока от пласта к скважине.

• ГРП создает глубокие высокопроницаемые трещины в низкопроницаемые зоны пласта, которые:

• способствуют увеличению нефтеотдачи при стадии вторичной разработки месторождения

• увеличивают продуктивность скважины

• соединяют проницаемые зоны пласта

• увеличивают суммарную добычу

• облегчают инъективность (способность скважины принимать жидкость).

ГРП используется:

При низкой проницаемости пласта

• При низком притоке жидкости к скважине

Когда естественный уровень добычи продукции из пласта ниже уровня эко­номической эффективности

Как метод создания проходного канала сквозь призабойную зону скважины (если она загрязнена или запарафинизирована - увеличение скин эффекта) чтобы избежать потерь в перепаде давления (затрачиваемого пластом на преодоление этой зоны).

Основные понятия и определения

Градиент разрыва - давление в пласте, превышение которого приводит к образо­ванию трещины, деленное на глубину залегания пласта.

Давление закрытия трещины – предел давления, при котором трещина закрывается.

Давление разрыва (ВDP) - давление, при котором образуется трещина.

Давление горной породы (ОВ) - суммарное давление вышележащих пластов гор­ной породы.

Минимальное сопротивление пласта (minimum in-situ stress). Представим себе часть пласта кубической формы, залегающий на глубине 2500 м. Этот кубик бу­дет подвергаться давлению горной породы (вертикальный стресс OB = maximum principle stress) и горизонтальному воздействию (minimum and intermediate principle in-situ stress). Если мы приложим определенное (BDP) давление к любой из сторон этого кубика, то он треснет, причем крылья этой трещины будут раскрываться перпендикулярно наименьшему давлению сопротивления пласта(minimum in-situ stress).