ТЕОРИЯ РАЗВЕТВЛЕНО-НАПРАВЛЕННОГО ГРП

Естественное падение добычи нефти месторождений может быть компенсировано применением различных методов увеличения нефтеотдачи и стимуляции скважин. Одним из наиболее эффективных методов увеличения добычи является гидроразрыв пласта.

Несмотря на то, что известны многочисленные примеры удачных крупномасштабных операций по гидроразрыву пласта, интенсифицирующие обработки скважин с горизонтальным стволом или большим зенитным углом оказываются успешными далеко не всегда по целому ряду причин, включая следующие:

― осложнения, связанные с потерей устойчивости ствола при необсаженном забое скважины с открытым стволом или фильтрами-хвостовиками с внешними пакерами;

― неясность в отношении эффективного метода изоляции зон на отдельных этапах обработки и целесообразности одновременной закачки расклинивающего материала в несколько трещин, созданных в пласте.

Очевидно, что неудача некоторых операций по гидроразрыву пласта, обусловленная тем, что не уделяли должного внимания уникальному напряженному состоянию пород в призабойной зоне. В ряде случаев при проведении таких обработок делали ошибочные предположения о том, что инициирование и распространение трещины будут такими же, как и в призабойной зоне вертикальной скважины. Направление образующейся трещины может отличаться от окончательного направления ее распространения (преимущественно перпендикулярно к плоскости, в которой главное напряжение в пластовой породе минимально, если только не встретится локальное нарушение непрерывности). Следовательно, образующиеся трещины не обязательно будут плоскими; при инициировании их направление определяется динамическим взаимодействием между превалирующими условиями на стенке скважины и вязкостно-скоростными характеристиками жидкости, закачиваемой в процессе обработки, а направление распространения трещин перпендикулярно к составляющей тензора минимальных напряжений породы. Таким образом, чрезвычайно важна взаимосвязь между зенитным и азимутальным углами, полем напряжения породы и геометрией трещины.

По мере распространения трещины дальше от ствола скважины она будет разворачиваться, чтобы занять положение, перпендикулярное к направлению действия минимального главного напряжения.

Другими словами, при проведении МС ГРП идеальным распространением трещины является распространение, представленное на рисунке 1.

Рисунок 1. Идеальная картина распространения трещин МС ГРП

Существует ошибочное мнение, что трещины ГРП располагаются равномерно, имеют направленный характер распространения, при этом не имеют пересечения с трещинами последующих стадий.

Характер поведения трещин на сегодняшний день мало изучен, но те исследования, что были проведены дают ясно понять, что в реальных условиях мы не получаем данную картину. Чаще мы встречаемся с неравномерным распространением трещин, возможно пересечение трещин на разных стадиях ГРП (рис. 2), что приведет повышению остаточной нефтенасыщенности пласта в связи с недоразработкой целиков нефти, как следствие к снижению коэффициента извлечения нефти.

Не редко встречаются случаи, когда при проведении многостадийного гидроразрыва пласта трещины устремляются вдоль ствола скважины, что приводит к образованию заколонных перетоков, как следствие к дополнительным материальным, временным затратам на дополнительное проведение ремонтно-изоляционных работ.

Рисунок 2. Более вероятная картина распространения трещин МС ГРП

Мы сталкиваемся с проблемой распространения трещины в нужном для нас направлении. Для решения данной проблемы предлагается задавать направление трещинам МС ГРП посредством забуривания ответвлений, т.е. созданием разветвленных скважин. Остается решить задачу – как пробурить такую скважину с ответвлениями.

1.1 Использование клина-отклонителя

Теоретически, используя клин-отклонитель, устанавливая его в горизонтальном участке бокового ствола, обеспечивается простота срезки, высокая интенсивность набора угла, достаточный отход от оси основного ствола за короткий интервал.

Изучив рынок данного оборудования, не нашлось подходящего клина, который можно использовать в открытом стволе с последующим его извлечением. К тому же есть высокая вероятность обвалов стенок скважины.

1.2 Последовательное бурение ответвлений в процессе бурения основного горизонтального участка

Ко второму способу разветвленного бурения подтолкнула технология, применявшаяся при бурении скважины X. Суть данной технологии заключается в последовательном бурении ответвлений в процессе бурения основного горизонтального участка (рис. 3).

В данном случае возможно два способа бурения. Первый способ подразумевает использование на протяжении всего строительства бокового ствола долотодного типоразмера, а второй при бурении ответвлений долот меньшего диаметра относительно долота при бурении основного ствола.

Рисунок 3. Профиль скважины X.

В каждом варианте есть свои недостатки. В первом способеприменяя как роторное, так и направленное бурение, мы ограничиваемся меньшим углом перекоса винтового забойного двигателя, так как при высоких углах перекоса роторное бурение невозможно, именно поэтому мы не сможем обеспечить высокую интенсивность набора угла и необходимый отход от оси основного ствола. К тому же при проработке основного горизонтального участка имеет место высокая вероятность захода КНБК в ответвление. Во втором способе мы исключаем проблему интенсивности набора угла, но из-за необходимости частой замены КНБК, мы сталкиваемся с большим количеством СПО. Помимо затрат во времени мы рискуем получить искривленный профиль бокового ствола (рис. 4), что приведет к осложнениям в процессе проработки и не дохождению «хвостовика» до заданного забоя.

Рисунок 4. Профиль горизонтального участка скважины при последовательном бурении ответвлений из ответвления

1.3 Бурение ответвлений из уже пробуренного горизонтального участка.

Самым реализуемым и простым методом, является бурение ответвлений из уже пробуренного горизонтального участка. В этом случае на основе геологических данных, полученных при бурении бокового ствола, мы можем выбрать наиболее подходящие интервалы для забуривания ответвлений, которые послужат нам в дальнейшем направлением для трещин МС ГРП.

Забуривание ответвлений будет происходить путем срезки инструментом малого диаметра, с высокой интенсивностью. Как видно из рисунка5, увеличением интенсивности мы можем добиться увеличения отхода от основного ствола.

Рисунок 5. Проекция скважины с ответвлениями

Таблица 1.

Плюсы и минусы бурения ответвлений из уже пробуренного горизонтального участка

После проведения бурения данной разветвленной скважины с последующей ее проработкой, можно приступить к спуску инструмента для МС ГРП. Компоновка собирается и спускается в скважину таким образом, чтобы фрак-порты располагались напротив ответвлений (рис. 6).

Рисунок 6. Схема расположения фрак-портов

Сам процесс МС ГРП в такой скважине не отличается от стандартного многостадийного гидроразрыва пласта. После поочередной активации фрак-портов, продавки пропанта получим равномерную сетку трещин (рис.7), тем самым минимизируется пересечение трещин, увеличивается вероятность разработки ранее недренируемых участков пласта, вовлечение в разработку целиков нефти, снижается вероятность заколонных перетоков. Как следствие возрастает коэффициент извлечения нефти.

Рисунок 7. Разветвленная скважина с проведенным ГРП

Рисунок 7. Ореолы распространения трещин МС ГРП, где А – стандартная горизонтальная скважина; Б – горизонтальная скважина с ответвлениями

Если сравнивать ореолы (рис. 8) вовлечения в фильтрационные процессы участков пласта, можно заметить, что трещинами ГРП вскрыт больший объем пласта в случае проведения гидроразрыва в скважине с ответвлениями, по сравнению со стандартной скважиной.

Список литературы:

1. Мурзенко В.В. Аналитические решения задач стационарного течения жидкости в пластах с трещинами гидроразрыва // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. – 1994.– № 2.– С. 74–82.
2. Каневская Р.Д. О влиянии направления трещин гидроразрыва на динамику обводнения продукции скважин // Нефтяное хозяйство. -1999.-№2.-С. 26-29.
3. Вопросы геологии, бурения и разработки нефтяных и газонефтянных месторождений Сургутского региона: Сборник научных трудов. Вып. 12/ СургутНИПИнефть, ОАО «Сургутнефтегаз». – М.: Нефтяное хозяйство, 2012. – 160 с.