КРИТЕРИИ ВЫБОРА СКВАЖИН ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА (ГРП)

CRITERIA FOR SELECTION OF WELLS FOR HYDRAULIC FRACTURING

Penyaev Igor Nikolaevich

undergraduate, Tyumen Indrustrial University,

Russia, Tyumen

Колев Жеко Митко

scientific adviser, Candidate of Technical Sciences, associate professor, Tyumen Indrustrial University,

Russia, Tyumen

АННОТАЦИЯ

Гидравлический разрыв пласта является хорошо известным и одним из самых традиционных и экономичных методов воздействия для увеличения добычи углеводородов и коэффициента извлечения в низкопроницаемых и поврежденных коллекторах. Исследования по отбору кандидатов играют ключевую роль, и любое пренебрежение в этом контексте приведет к сбою всей операции. Основная цель отбора кандидатов - выбрать лучшие скважины и пласты, которые не только нуждаются в меньшем давлении начала разрыва, но также могут максимально повысить добычу углеводородов.

ABSTRACT

Hydraulic fracturing is well known and one of the most traditional and economical methods of action to increase hydrocarbon production and recovery rates in low permeability and damaged reservoirs. Screening studies play a key role, and any neglect in this context will cause the entire operation to fail. The main purpose of the selection of candidates is to choose the best wells and formations that not only need a lower fracturing pressure, but also can maximize hydrocarbon production.

Ключевые слова: критерий выбора скважин, гидроразрыв пласта.

Keywords: criterion of wells selection, formation hydraulic fracturing.

В последние годы термин «способность к гидроразрыву» часто использовался при выборе кандидатов для гидроразрыва пласта в сланцевых и песчаниковых коллекторах. Однако универсального метода оценки гидроразрываемости даже в сланцевых коллекторах не существует. Как правило, в различных нефтяных и газовых коллекторах индекс трещиноватости определяется на основе понимания механизма разрушения, геологических и геомеханических условий и наиболее важных факторов, которые могут повлиять на результаты гидроразрыва. [3, с. 18]

Тема отбора кандидатов - одна из сложных задач в различных областях инженерии, особенно в нефтегазовой отрасли, где стоимость некоторых операций, таких как гидроразрыв пласта, высока. В такой ситуации отбор неподходящих кандидатов может привести к потере времени и инвестиций. Распространение трещины в окружающие слои, необходимость высокого давления для создания трещины, слабая проводимость трещины из-за высокого напряжения, приложенного к поверхности трещины, и потеря жидкости для гидроразрыва - некоторые последствия плохого выбора кандидата.

Выбор подходящих факторов и критериев играет важную роль в процессе отбора кандидатов. Это сделано на основе предыдущих исследований и практического опыта. Исследования показывают, что в карбонатных коллекторах часто возникают две проблемы; множественное разрушение, в основном из-за наличия естественных трещин и явления экранирования также в результате высокого модуля Юнга в слое.

В этой статье предлагается новая модель расчета трещиноватости, подходящая для карбонатного коллектора. Этот индекс хрупкости объединяет модуль Юнга, хрупкость, угол внутреннего трения, величину минимального горизонтального напряжения и контраст горизонтальных напряжений. Пласты с более высоким FI выбираются для дальнейшего анализа. В конце четыре основных критерия, состоящие из индекса трещиноватости, индекса естественной трещиноватости (NFI), толщины слоя и локализации трещины, оцениваются в разных слоях на основе модели процесса аналитической иерархии (AHP), и выбираются слои-кандидаты. [1, с. 12]

Общий индекс трещиноватости (TFI)

В последние годы термин «способность к гидроразрыву» часто использовался для выбора лучших кандидатов для операции гидроразрыва пласта. Этот термин показывает, что гидроразрыв пласта в определенном пласте может быть простым и эффективным. В общем, общий подход к выводу уравнения для расчета способности к гидроразрыву в конкретном нефтегазовом пласте заключается в понимании механизма разрушения гидроразрыва пласта на основе геомеханических условий. Кроме того, должны быть определены наиболее эффективные геомеханические параметры, и в конце будет представлен соответствующий метод расчета трещиноватости. Таким образом, можно сказать, что способность к гидроразрыву объединяет эффективные факторы и параметры в один индекс.

Сдерживание перелома

Локализация трещины - это ответ на вопрос: «будет ли возникшая трещина гидроразрыва распространяться в потенциальном слое или нет?». Другими словами, прилегающие к интересующей зоне слои или зоны должны быть способны предотвращать вертикальное распространение гидроразрыва пласта. Это может вызвать некоторые проблемы, которые будут иметь пагубные последствия для результатов эксплуатации, таких как добыча воды в результате распространения в слой с высокой водонасыщенностью. Способность удерживать трещины, как правило, определяется минимальным контрастом горизонтальных напряжений между слоем-кандидатом и соседними слоями. Однако другие механизмы, такие как разница в упругих и прочностных свойствах, играют эффективную роль в прекращении дальнейшего распространения. Когда величина этих параметров в окружающих слоях больше, чем интересующий слой, можно ожидать, что рост трещин прекратится. В этой статье для оценки локализации трещины пласт разделен на 8 геомеханических единиц (GMU) на основе значений модуля Юнга. Насколько выше модуль Юнга, тем больше количество GMU. [5, с. 32]

Взаимодействие между HF и естественными трещинами

Когда трещина гидроразрыва распространяется и достигает естественной трещины, в результате чего между ними возникает угол сближения, возможны три сценария: [4, с. 12]

1) Крест - в этом сценарии трещина гидроразрыва пересекает естественную трещину без изменения своего направления.

2) Смещение - этот сценарий возникает, когда трещина гидроразрыва не может пересечь естественную трещину, но давление закачки достаточно высокое, чтобы повторно инициировать ее в направлении естественной трещины.

3) Задержка - в этой ситуации давление закачки меньше давления, необходимого для пересечения естественной трещины. Следовательно, трещина гидроразрыва будет остановлена после того, как достигнет естественной трещины.

Возникновение каждого из этих сценариев зависит от угла подхода и дифференциальных напряжений на месте. Влияние этих параметров на взаимодействие изучалось несколькими исследователями. Результаты лабораторных экспериментов и численного моделирования показывают, что когда угол подхода составляет 60 градусов или выше, а дифференциальное напряжение велико (обычно выше 10 МПа), трещина гидроразрыва будет пересекать существующую трещину. Кроме того, при угле подхода менее 30 градусов и низком контрасте напряжений более вероятен второй сценарий (смещение). Наконец, когда угол приближения составляет около 45 градусов, а контраст напряжений является промежуточным, распространение остановки перелома и эффективность операции соответственно снижаются. [2, с. 10]

В данной работе геомеханическая модель в исследуемых скважинах складывается из упругих и прочностных свойств, построена величина и направление натурных напряжений в скважинах. Кроме того, ориентация естественных трещин была определена с помощью анализа журналов изображений. Затем, по результатам упомянутых исследований, была проведена оценка взаимодействия трещины гидроразрыва с естественными трещинами, которая использовалась в качестве одного из основных критериев.

В этом исследовании был введен новый индекс трещиноватости, а именно общий индекс трещиноватости (TFI). Этот показатель увеличивается при уменьшении модуля Юнга, минимального горизонтального напряжения и угла внутреннего трения. С другой стороны, увеличение хрупкости и контраст горизонтального напряжения увеличивают его. Затем, используя метод AHP, этот индекс и три других критерия были оценены в различных пластах в трех скважинах.

Список литературы:

1. Ващенко И.В. Преимущество технологии многостадийного гидроразрыва пласта // Academy. 2020. №6 (57). – С. 12.
2. Кааров Ж.З. Совершенствование систем разработки с применением горизонтальных скважин и применением в них многостадийного гидравлического разрыва пласта // Достижения науки и образования. 2019. №5 (46). – С. 10.
3. Колесова С. Б., Полозов М. Б. Использование кислотного ГРП для повышения нефтеотдачи низкопроницаемых неоднородных коллекторов каширо-подольских отложений // Экспозиция Нефть Газ. 2019. №3 (70). – С. 18.
4. Мамбетов Ж.С., Медведев К.С., Отечественный опыт применения технологии многозонного гидроразрыва пласта на месторождениях Западной Сибири // Вестник науки и образования. 2019. №7-2 (61). – С. 12.
5. Шадрин А.В., Телегуз А.С., Экспресс-метод определения оптимальных параметров гидрообработки угольно-породного массива по акустической эмиссии // Вестник КузГТУ. 2019. №4 (134). – С. 32.