10.5.7. Гидравлический разрыв пластов

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) – наиболее эффективный способ увеличения нефтеотдачи при разработке пластов с низкими фильтрационно-емкостными свойствами. ГРП радикально изменяет проницаемость в при-забойных зонах и пластах путем создания макротрещин протяженностью 100 м и более, закрепляемых зернистым заполнителем. Для осуществления ГРП в скважину закачивают жидкость под таким давлением и с таким рас­ходом, чтобы обеспечить расширение естественных трещин и создание по обе стороны ствола двух направленных в противоположные стороны искусственных трещин. Порода разрывается по плоскостям минимальной прочности, ориентация трещины определяется сложнонапряженным со­стоянием пород и направлением их естественной трещиноватости. Эффек­тивность трещин определяется: надежностью их создания, максимальным повышением продуктивности скважины, их проводимостью и долгосрочной стабильностью.

В технологии ГРП применяют жидкости гидроразрыва пласта, жидкости-песконосители и продавочные жидкости. В большинстве случаев один тип жидкости выполняет все три функции. В качестве жидкостей разрыва используются водно-полимерные композиции, растворы ПАВ, эмульсии, пены. При осуществлении ГРП могут применяться три способа передачи гидравлической энергии на забой скважины: по НКТ, кольцевому простран­ству, по кольцевому пространству и НКТ одновременно. Заполняют обра­зованные при ГРП трещины расклинивающим материалом – проппантом.

Закачиваемый в трещины проппант может располагаться в них как толстым слоем, превышающим диаметр зерен, так и слоем в одно зерно. При соз­дании трещин в породах, обладающих малой прочностью, более надежным является закрепление толстым слоем проппанта. Наличие тонкого слоя проппанта может привести к смыканию трещин за счет вдавливания зерен в стенки трещины. Выбор размера частиц расклинивающего материала не должен быть случайным, чтобы обеспечить после проведения гидроразрыва высокую проницаемость призабойной зоны.

Подготовка скважины к ГРП включает в себя подготовительные работы в скважине, на которой планируется проведение операции, и под­готовку территории кустовой (прискважинной) площадки для размещения агрегатов комплекса ГРП и технологических емкостей в зависимости от типа ГРП.

Подготовительные работы к проведению ГРП включают в себя:

• глушение скважины. Работы по глушению скважин должны прово­диться в соответствии с действующей инструкцией на глушение скважин ОАО «Сургутнефтегаз», с использованием жидкостей, не ухудшающих со­стояние призабойной зоны пласта и облегчающих в последующем освоение скважины, или других составов, предусмотренных в руководящих документах для данного пласта;

• монтаж подъемного агрегата и расстановку бригадного оборудования;

• подъем подземного оборудования;

• промывка забоя скважины, шаблонировка ствола и, в случае необхо­димости, реперфорация;

• проведение комплекса ГИС;

• спуск-подъем гидравлического скрепера и скреперование интервала установки пакера;

• спуск пакера на НКТ-89 мм марки прочности не ниже «Л». В отдельных случаях (ГРП в БС) допускается использование комбинированной подвески НКТ различных диаметров, с маркой прочности не менее «Л»;

• посадка пакера и его опрессовка;

• оборудование устья скважины специальной арматурой, опрессовка устья;

• демонтаж подъемного агрегата.

Оборудование, используемое при проведении ГРП:

• пескосмеситель (блендер) – 1–2 ед.;

• насосные агрегаты – 4–7 ед.;

• блок манифольдов – 1–2 ед.;

• комплект НКТ – 1 ед.;

• песковоз – 1–5 ед.;

• машина химических добавок –1–2 ед.;

• станция управления – 1 ед.;

• передвижные емкости объемом 40–50 м³ – 2–8 шт.;

• кислотный агрегат АККП500 или аналог – 1 ед.;

• вспомогательная спецтехника (ЦА-320, ППУ, АДП, АЦ, К-700 и др.).

Рис. 8. Схема обвязки устья скважины при проведении гидравлического разрыва пласта (с установленной катушкой промывочной КП-4):

1 – устьевая запорная арматура ГРП; 2 – крестовина фонтанной арматуры;

3 – манометр с краном высокого давления; 4 – задвижка фонтанной арматуры;

5 – колонная головка (ОУС, ОКК, ОКО и т.д.); 6 – быстроразъемное соединение;

7 – катушка промывочная КП-4

Непосредственно операция по ГРП включает в себя:

• проведение «мини-фрака» (при необходимости) и корректировка на его основе расчета ГРП;

• последовательную закачку оторочек композиций химреагентов и технологической жидкости в объемах и на режимах, предусмотренных рас­четом ГРП;

• закачку технологической жидкости – песконосителя – с постепенным увеличением концентрации проппанта в соответствии с утвержденным рас­четом проведения разрыва;

• нагнетание оторочки продавочной жидкостью в объеме, обеспечи­вающем закачку геля с проппантом в пласт.

После проведения ГРП по окончании закачки продавочной жидкости скважина оставляется на время, необходимое для распада геля.

Заключительные работы после проведения ГРП:

• отстой скважины в течение 24 часов для распада геля;

• отработка скважины; во избежание выноса проппанта отработка ведется через штуцер с дебитом не выше 0,5 м³/ч (12 м³/сут);

• монтаж подъемного агрегата и расстановка бригадного оборудования;

• демонтаж устьевого оборудования, срыв пакера, замена объема жидкости в НКТ жидкостью глушения;

• монтаж ПВО;

• подъем пакера;

• промывка забоя скважины (в случае получения режима «СТОП» для ускорения ввода скважины в эксплуатацию промывка НКТ и подпакерной зоны проводится установкой «Непрерывная труба»);

• проведение комплекса геофизических исследований по определению технического состояния эксплуатационной колонны; профиля притока для добывающих скважин, профиля приемистости для нагнетательных скважин; проведение исследований упругих свойств пласта методом широкополосной акустики;

• спуск в скважину подземного оборудования;

• запуск оборудования в работу с представителем ЦДНГ, сдача сква­жины ЦДНГ;

• мероприятия по утилизации неизрасходованного (приготовлен­ного) геля.

Таблица 5

Перечень применяемых технологий при ГРП, их краткое описание

Наименование технологии	Краткое описание операций	Область применения
1. Стандартный ГРП	Нагнетание в пласт геля с увеличивающимся во времени расходом до разрыва пласта, развитие трещины при постоянном режиме нагнетания геля(2-5 м3/мин), заполнение трещины проппантом при повышении во времени его концентрации в геле (до 1 500 кг/ м3) общей массой до 30 т	Продуктивные пласты толщиной до 15 м с проницаемостью более 40 мД и малой расчлененностью с экранами большой (более 10 м) толщины; фронт вытеснения не ближе половины расстояния между скважинами
2. Повторный ГРП	Применяется наиболее соответствующая объекту технология ГРП	Скважины, в которых целесообразна корректировка геометрических размеров и проводимости ранее созданных трещин
3 Объемные ГРП	Нагнетание в пласт геля с увеличивающимся во времени расходом до разрыва пласта, развитие трещины при постоянном режиме нагнетания геля (2-5 м3/мин), заполнение трещины проппантом при повышении во времени его концентрации в геле (до 1 500 кг/ м3) общей массы от 30 до 60 т	Продуктивные пласты толщиной до 20 м с проницаемостью менее 40 мД и малой расчлененностью с экранами большой (более 10 м) толщины; фронт вытеснения не ближе половины расстояния между скважинами
4. Большеобъемный (массированный) ГРП	Стандартный ГРП с большим расходом проппанта (более 60 т); выполняется с предварительной дополнительной перфорацией и кислотным ОПЗ	Продуктивные пласты толщиной более 15 м с проницаемостью не более 40 мД и большой расчлененностью (толщина глинистых пропластков не более 4 м) с экранами большой (более 10 м) толщины; фронт вытеснения не ближе половины расстояния между скважинами

Окончание таблицы 5

Наименование технологии	Краткое описание операций	Область применения
5. Многоэтапный ГРП	Последовательное проведение ГРП в пределах подготовленных интервалов пласта. Подготовкой предусматривается временная изоляция всех интервалов пласта (установ ка пакера, отсыпка и т.д.), кроме обрабаты ваемого	Продуктивные пласты большой мощности (более 20 м) с глинистыми прослоями толщиной более 4 м
6. Селективный ГРП	Стандартный ГРП с инициацией начала разрыва (дополнительная перфорация, ОПЗ, временная изоляция не обрабатываемых интервалов) и развития трещины в пределах заданного интервала пласта	Продуктивные пласты с высокой расчлененностью (глинистые прослои толщиной более 2 м) и неоднородностью ФЕС и нефтенасыщенности
7. Изоляционный (экрано-устанавливающий) ГРП	Стандартный ГРП с дополнительной закачки оторочки изолирующего материала перед стадией заполнения трещины проппантом	Продуктивные пласты малой толщиной экранов (менее 3 м), отделяющих от водоносных пластов
8. Кислотный ГРП	Стандартный ГРП с дополнительной закачки оторочки концентрированной кислоты перед стадией заполнения трещины проппантом	Карбонатный коллектор
9. ГРП с технологической остановкой	Стандартный ГРП с кратковременной остановкой подачи жидкости разрыва (геля) на стадии развития трещины перед ее заполнением проппантом	Продуктивные пласты толщиной до 20 м с проницаемостью более 40 мД и большой расчлененностью с экранами большой (более 10 м) толщины; фронт вытеснения не ближе половины расстояния между скважинами
10. TSO (Tip Screen Out) метод кольцевого экранирования	Стандартный ГРП с кратковременной остановкой подачи проппанта, вследствие чего в трещине создается «песчаная пробка». В дальнейшем режим подачи проппанта выбирается таким образом, чтобы обеспечить его намыв в трещину от «песчаной пробки» до интервала перфорации	Продуктивные пласты большой проницаемости (более 100 мД) с толщиной более 15 м с проницаемостью более 40 мд и большой расчлененностью с экранами большой (более 10 м) толщины; фронт вытеснения ближе половины расстояния между скважинами
11. ГРП с обратным потоком	Применяется для искусственного до уплотнения трещин ГРП	Пласт толщиной более 10 м и экраном менее 3 м с высокой (более 40 мД) проницаемостью
12. ГРП по технологии InvertoFrac или DivertoFrac	Технология ограничения высоты развития трещины путем создания пробки проппанта в нижней или верхней части трещины	Пласт толщиной менее 10 м и экраном менее 3 м с низкой (менее 40 мД) проницаемостью
13. «Струйный» ГРП	Разрыв пласта осуществляется из каверн в ПЗП, созданных гидроперфоратором, за счет преобразования кинетической энергии струи в энергию давления торможения. Операция производится без посадки пакера при давлении в колонне скважины ниже бокового горного давления. Это дает возможность выполнения многоэтапных ГРП без нарушения структуры ранее созданных трещин. Технология позволяет выполнять многоэтапные ГРП в горизонтальных скважинах с образованием трещин вдоль и поперек ствола	Продуктивные пласты, изолированные экранами от водоносных или газонасыщенных толщ