книги из ГПНТБ / Соломатин Г.Г. Гидравлический разрыв пласта (опыт нефтяников Туркмении)

ходимо в скважинах, вскрывших прочные, неразру­ шающие породы.

Для получения трещин больших размеров необходи­ мо соответственно процесс гидроразрыва осуществлять с более высоким темпом нагнетания жидкостей в пласт, расходовать большое количество жидкости и песка.

Исходя из теоретических расчетных формул, можно ориентировочно установить, в какой степени должен измениться расход жидкости для создания трещин боль­ шего радиуса.

В работе Христиановича С. А., Желтова Ю. П., Барекбладта Г. П. и Максимовича Г. К. «Теоретические

трещины радиусом 30 м потребуется:

то есть при увеличении радиуса трещины в 2 раза расход жидкости увеличивается в 8 раз. Следует учитывать, что формула (3) справедлива для условий применения нефильтрующейся жидкости. В промысловой практике в основном применяются фильтрующиеся или слабофильтрующиеся жидкости, поэтому их расход следует уве­ личивать в большее число раз.

20

Соответственно увеличению объема жидкости следу­ ет увеличивать количество песка, а также темп нагнета­ ния жадностей в пласт.

Вскважинах, имеющих в призабойной зоне каверны

иканалы дренирования, увеличивать темп нагнетания жидкости при осуществлении гидроразрыва необходимо еще и по другой причине.

При наличии за колонной каверн значительно ухуд­ шаются условия заполнения трещин песком. При по­ ступлении закачиваемой жидкости с песком в каверну за колонну резко уменьшается скорость потока, так как

увеличивается площадь для движения жидкости и, соответственно, уменьшается транспортирующая способ­ ность ее. Песок при этом может оседать в каверне, не достигая трещин.

Таблица 3

жины,

мСкорость потока жидкости,

В таблице 3 приведены расчетные данные об изме­ нении скорости движения потока жидкости в колонне и за колонной при различной'скорости нагнетания ее в скважину, которые показывают, что скорость движения

21

жидкости в каверне за колонной на расстоянии 5 см от цементного кольца при мощности фильтра 5 м, пример­ но в 300 раз меньше, чем в 6" колонне. Из промысловой практики известно, что при осуществлении гидроразры­ вов на промысловой нефти малейшее сокращение темпа нагнетания жидкости с песком приводит к оседанию последнего в колонне скважины. При столь значитель­ ном снижении скорости движения нефти за колонной (300 раз) песок безусловно будет оседать в каверне.

Целесообразно сравнить скорости движения жид­ кости за колонной (таблица 3) со скоростью свободного падения песка в закачиваемой жидкости. Например, при

ца, в скважине с мощностью фильтра 5 м, скорость дви­ жения жидкости составляет 0,192 см/сек, тогда как скорость свободного падения частиц песка размером 0,8 мм в промысловой нефти равна 3,9 см/сек [9].

При данных условиях скорость свободного падения песка в промысловой нефти примерно в 20 раз больше скорости движения самой нефти и, естественно, песок быстрее осядет в каверне за колонной, чем достигнет трещины.

Чтобы избежать или уменьшить оседание песка за колонной, необходимо увеличивать темп нагнетания жидкости при гидроразрыве или применять более вяз­ кую жидкость-песконоситель, т. е. необходимо увели­ чивать транспортирующую способность жидкости-песко- носителя.

Количество песка, которое оседает в кавернах за колонной, зависит от скорости нагнетания, вязкости жидкости, размеров каверн и положения созданной трещины в пласте относительно каверны, поэтому опре­ делить его практически невозможно.

В то же время учитывать этот фактор при проекти-

22

ровании технологии гидроразрыва совершенно необхо­ димо, так как мощности фильтров и размеры разруше­ ния в призабойной зоне значительно больше, чем при­ няты для расчета в приведенных примерах.

3.Промысловые данные о степени влияния разру­ шенности пород в призабойной зоне скважин на

результаты гидроразрыва

Для установления степени влияния разрушения при­ забойной зоны на результаты процесса гидроразрыва

О

7,0

/ 5.

и

Рис. 4. Изменение относительного прироста дебита за счет гидро­ разрыва в зависимости от эффективной мощности фильтров скважин.

рассмотрим результаты применения этого процесса на промыслах.

На рис. 4 приводятся данные изменения относитель­ ного прироста дебита скважин в зависимости от эффек­ тивной мощности фильтра (из общей мощности фильт­ ра скважины исключалась мощность глинистых про­ пластков), полученные по результатам работ в Кум-Даго [9] для скважин с примерно одинаковым сроком экс­ плуатации.

Пунктирная линия, огибающая крайние значения от­ меченных точек на рис. 4, дает представление о харак­ тере зависимости результатов гидроразрыва от мощ­ ности фильтра скважин. Эта зависимость представ­ ляется следующей: по скважинам с небольшой мощ­ ностью фильтров (до 10 м) в большинстве случаев гид­ равлические разрывы оказываются неэффективными пли дают незначительный прирост дебита. С увеличе­ нием мощности фильтра от 10 и до 23—25 м увеличи­ вается и прирост дебита в скважинах. Наибольший при­ рост дебита и наибольшее количество успешных опера­ ций (62,5°/о) отмечается в скважинах с эффективной мощностью фильтра •— 23—25 м.

С увеличением мощности фильтра свыше 28—30 м прирост дебита в скважинах вновь уменьшается и по скважинам с мощностью фильтра свыше 35—38 м практически не отмечается увеличения дебита.

Отмеченный характер изменения эффективности гидроразрыва является закономерным.

Низкая эффективность и незначительный прирост де­ бита, получаемый за счет гидроразрыва в скважинах с малой мощностью фильтра (до 10 м), полностью согла­ суется и объясняется приведенными выше теоретически­ ми положениями о влиянии разрушенности пород в призабойной зоне на результаты процесса, если учесть, что именно по этой группе скважин имеются наиболь­

24

шие разрушения пород. Здесь же следует отметить, что по скважинам с малой мощностью фильтра, эксплуати­ рующимися небольшой срок или вышедшими из буре­ ния, гидроразрывы оказываются более эффективными, отмечаются более высокие приросты дебитов, как это

иследует по теоретическим представлениям.

Сувеличением мощности фильтра скважин прирост дебита за счет гидроразрыва должен уменьшаться. Фак­ тически, как следует из рис. 4, с увеличением мощности фильтра от 10 до 25—28 м отмечается увеличение эф­

фективности процесса и увеличивается прирост дебита в скважинах. Это несоответствие вполне объяснимо, если учесть, что с увеличением мощности фильтра резко уменьшается разрушение пород в призабойной зоне.

Уменьшение степени разрушенности пород, вероятно, оказывает большое влияние на повышение результатов процесса, чем увеличение мощности фильтра, чем и объясняется повышение эффективности процесса гид­ роразрыва по этой группе скважин. С увеличением мощности фильтра скважин свыше 25—28 м прирост дебита за счет гидроразрыва вновь уменьшается.

Несмотря на то, что уменьшение прироста дебита в этом случае в некоторой степени согласуется с теорети­ ческими представлениями, последний результат обуслов­ лен в основном литологической и прочностной характе­ ристикой пород и вызывается следующим.

Увеличение мощности фильтра в скважинах происхо­ дит за счет приобщения большого количества мелких пропластков песков, мощностью 0,5—2 м, с глинистыми разделами между ними.

В процессе гидроразрыва в скважинах с большой мощностью фильтра, представленного чередующими пропластками глин и песков, одновременно образуются несколько зон расслоения пород или зон начала образо­ вания трещин, приуроченных к отдельным пропласткам

25

или границам раздела между глинами и песками. Это устанавливается по данным исследования процесса гид­ роразрыва радиоактивными изотопами.

С увеличением мощности фильтра увеличивается и число зон расслоения или зон разрыва.

Если для одновременного развития и расширения 1—2-х трещин, образующихся в скважинах с небольшой мощностью фильтра, оказывается достаточным темп нагнетания в пределах 0,6—0,8 м31мин, создаваемый на промыслах при гидроразрыве, то для развития и расши­ рения 3—4-х и более трещин такой темп нагнетания оказывается недостаточным. Образующиеся в пластах несколько трещин, при указанном выше темпе нагнета­ ния, раскрываются, видимо, на очень небольшую вели­ чину, и закачиваемый песок не может внедряться в них, в результате чего трещины оказываются не закреп­ ленными, а песок скапливается на забое скважин.

Помимо данных исследования процесса радиоактив­ ными изотопами, об этом свидетельствуют также отме­ ченные факты скопления закачиваемого песка на забое

ции.

В скважинах, имеющих циркуляцию жидкости за колонной в больших интервалах, гидроразрывы также не приводят к" увеличению дебита по той же причине, что и в скважинах с большой мощностью фильтра.

Одновременное образование системы или нескольких трещин в интервале фильтра скважин является, в одном случае, положительным фактором, так как за счет этого обеспечивается эффективность процесса в пластах, пред­ ставленных частым чередованием прослоек глин и песков, и в другом — отрицательным фактором, когда темп нагнетания жидкости, создаваемый при гидрораз­

26

рыве, не обеспечивает достаточного раскрытия большо­ го количества образующихся трещин.

Повысить эффективность гидроразрыва в этой кате­ гории скважин можно за счет резкого увеличения темпа нагнетания в пласт жидкостей с низкой фильтруемостью, применения для процесса разрыва кислотных растворов и нефтекислотных эмульсий, а также за счет осуществ­ ления многократного поинтервального гидроразрыва.

4. Выбор объектов и скважин для гидравлического разрыва пласта

При рассмотрении влияния литологической и проч­ ностной характеристики пород на результаты процесса были определены основные положения для выбора скважин и пластов, которые следует несколько допол­ нить и уточнить.

Гидравлический разрыв в Кум-Даге и Небит-Даге проводится почти по всем горизонтам и почти по всем из них можно найти скважины, в которых за счет гидра­ влического разрыва получено увеличение притока неф­ ти. Однако наибольшая эффективность гидроразрыва отмечена по горизонтам, залегающим на большой глуби­ не, так как породы этих горизонтов более прочные и разрушаются в меньшей степени.

Отмечается закономерность изменения результатов гидроразрыва от степени выработанности горизонтов и по месторождениям в целом. Лучшие результаты гид­ роразрывов отмечаются по горизонтам с высоким пла­ стовым давлением, с меньшей степенью дренированное™ и имеющим более высокую нефтенасыщенность.

По горизонтам, которые разрабатываются с поддер­ жанием пластового давления, эффективность гидравли­ ческого разрыва оказывается выше чем в тех, которые эксплуатируются без поддержания пластового давления.

27

Однако несмотря на отмеченную закономерность ре­ зультатов гидроразрыва, по всем горизонтам могут быть установлены скважины или группы скважин, в кото­ рых гидравлический разрыв может дать значительный прирост дебита. Накопленный опыт показывает, что гид­ равлический разрыв целесообразно в первую очередь проводить по следующим категориям скважин:

1. Вышедшим из бурения с низкими дебитами по сравнению с окружающими того же горизонта.

2. С высоким пластовым давлением, имеющих низ­ кую проницаемость пластов, эксплуатирующихся при больших депрессиях, в которых не отмечено значитель­ ных разрушений призабойной зоны.

3.В процессе эксплуатации или после ремонтных работ, в которых резко снизился дебит.

4.Эксплуатирующимся длительное время и имею­ щим сниженный дебит против окружающих на данном горизонте.

При выборе для гидравлического разрыва скважин, находящихся в длительной эксплуатации, необходимо учитывать степень разрушенности пород в призабойной зоне, так как чем больше будет разрушение, тем мень­ ше прирост дебита даст гидравлический разрыв при прочих равных условиях.

Для оценки степени разрушенности пород необходи­ мо учитывать все имеющиеся промысловые данные: сро­ ки эксплуатации скважин, их дебиты, мощность фильтра, содержание песка в отбираемой жидкости, наличие

песчаных пробок и частоту их промывок, данные о про­ водимых ремонтах и др. Для гидравлического разрыва в первую очередь следует назначать скважины, в кото­ рых породы пластов не разрушаются или имеются не­ значительные разрушения.

По скважинам, в которых отмечается интенсивное разрушение пород и вынос пластового песка на забой с

28

образованием песчаных пробок, возможно также про­ изводить гидравлический разрыв. Однако основной за­ дачей этого процесса будет заполнение каверн и кана­ лов в призабойной зоне крупнозернистым песком. При полном насыщении призабойной зоны крупнозернистым песком, последний может выполнять роль фильтра, пре­ пятствующего поступлению пластового песка на забой скважины, и тем самым предотвращать пробкообразоваиие. Уменьшение промывок пробок и увеличение межремонтного периода работы насосов приведет, в конечном счете, к увеличению добычи нефти из сква­ жины.

При выборе скважин для гидравлического разрыва следует учитывать, что эффективность этого процесса всегда-выше в скважинах, которые имеют больший те­ кущий дебит.

По скважинам с большой эффективной мощностью фильтра (свыше 30—35 м) следует планировать гидрокислотные разрывы, рабочей жидкостью в которых яв­ ляются кислотные эмульсии или кислотные растворы.

Втех скважинах, в которых в результате разруше­ ния пород или неудовлетворительной цементировки за колонной возникла циркуляция жидкости в больших интервалах (свыше 50—70 м ), необходимо произвести цементировку для исправления кольца, а затем уже планировать гидравлический разрыв.

Вскважинах, имеющих приток пластовой воды, гид­ равлический разрыв целесообразно проводить после предварительной ее изоляции.

Гидравлический разрыв может планироваться по

скважинам, работающим с высоким газовым фактором, с целью его снижения.

Снижение высокого газового фактора за счет гид­ роразрыва возможно в тех скважинах, где большой при­ ток газа не связан с прорывом его из повышенной га­

29