ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАЗРЫВ ПЛАСТА

Гидравлический разрыв пласта (ГРП)—про­цесс обработки: призабойной зоны скважины с целью расшире­ния и углубления естественных и образования новых трещин в породах призабойной зоны. Достигается это путем создания вы­соких давлений на забоях скважин закачкой в пласт вязких жидкостей при больших расходах, что обеспечивает быстрое пс-вышение давления на забое. Когда давление превысит гидре-статическое примерно в 1,5—2,5 раза, произойдет разрыв или расслоение пласта, т. е. расширятся естественные и образуются новые трещины. Для сохранения трещин в раскрытом состоя­нии их заполняют песком, который вводят вместе с вязкой жид­костью. В дальнейшем эта жидкость извлекается из призабой-•ной зоны в процессе эксплуатации скважины.

Создание в ПЗС одной или нескольких трещин, проникаю­щих в пласт на десятки метров, приводит к увеличению прони-

цаемости пласта в зоне распространения трещин и к значительному улучшению условий притока жидкости.

ГРП применяют для: а) увеличения продуктивности нефтяных (газовых) и приемистости нагнетательных скважин;

б) регулирования притоков и приемисто­
сти по продуктивной толщине пласта;

в) создания водоизоляционных экранов в
обводненных скважинах.

Различают три основных процесса ГРП: а) однократный; б) многократный; в) направленный (по-интервальный).

При однократном разрыве предпола­гается образование одной трещины в продуктивной толщине пласта, 'Много­кратном — нескольких трещин по всей вскрытой продуктивной толщине пласта; направленном — образование трещин в заранее предусмотренных интервалах толщины пласта.

До начала работ по ГРП определяют глубину забоя скважины, при необходи­мости промывают ее для удаления забой­ной пробки. Затем скважину исследуют на приток. Иногда для снижения давле­ния разрыва и повышения эффективно­сти процесса применяют гидропеско­струйную перфорацию, солянокислотную обработку или перестрел интервала фильтра. Поскольку при ГРП в большин­стве случаев (за исключением мелких скважин) давления пре­вышают допустимые для обсадных колонн, то в скважину на НКТ спускают пакер, изолирующий кольцевое пространство и предохраняющий колонну от давления. Пакер спускают с яко­рем— устройством, предупреждающим смещение пакера по ко­лонне (рис. VI.4), и устанавливают его выше верхних отверстий фильтра (кровли пласта). Устье оборудуют головкой, к которой подключают агрегаты для нагнетания рабочих жидкостей (рис. VI.5.). Процесс ГРП состоит из следующих последова­тельных этапов (рис. VI.6):

1) закачки в скважину жидкости разрыва для создания тре­щины в пласте; 2) закачки жидкости-песконосителя; 3) закач­ки продавочной жидкости для проталкивания песка в трещины и предохранения их от смыкания.

По спущенным НКТ нагнетают сначала жидкость разрыва в таких объемах, чтобы создать на забое давление, достаточное для разрыва пласта. При этом непрерывно наблюдают за дав-

лением и расходом жидкости на устье. Момент разрыва на по­верхности отмечается резким увеличением расхода жидкости (поглотительной способности скважины) при одном и том же давлении на устье или резким уменьшением давления на устье при одном и том же расходе. Обычно о моменте гидроразрыва судят по условному коэффициенту

(VI.3)

где Q — расход жидкости, м^э/с; р_у — давление на устье, МПа.

При резком увеличении К_у в процессе закачки жидкости раз­рыва происходит гидроразрыв пласта.

После разрыва пласта, не снижая давления, в скважину за­качивают жидкость-песконоситель — вязкую жидкость, смешан­ную с песком (180—400 кг песка на 1 м³ жидкости), которая

под воздействием продавочной жидкости (маловязкой углеводо­родной жидкости) проталкивается в НКТ и в пласт.

Общую продолжительность процесса гидроразрыва (в часах) можно определить по формуле

(VI.4)

где Vp — объем жидкости разрыва, м³; У_тп — объем жидкости-песконосителя; У_пр — объем продавочной жидкости, м³; Q — средний расход жидкости, м³/ч.

Потребное число агрегатов устанавливают, исходя из подачи одного агрегата q_ar и максимального расхода Qmax жидкости в процессе ГРП с учетом одного резервного агрегата:

(VI. 5)

В неглубоких скважинах для разрыва пласта жидкость обычно закачивают непосредственно в обсадную колонну.

При большой толщине продуктивного пласта проводят много­кратный разрыв, т. е. несколько разрывов в пласте за одну опе­рацию.

Многократный ГРП с применением упругих пластмас­совых шариков или закупоривающих материалов. Вначале про­водят ГРП по обычной технологии, а затем в нагнетаемый поток жидкости вводят пластмассовые шарики диаметром 12—-18 мм и плотностью, примерно равной плотности нагнетаемой жидкости. Один шарик может перекрыть одно перфорационное отверстие. Потоком жидкости шарики устремляются в те перфорационные отверстия, где скорость потока наибольшая {против интервала разрыва), упираются в них и перекрывают отверстия. Тем са­мым достигается уменьшение или даже прекращение потока жидкости в образовавшуюся трещину. Давление на забое воз-

растает, что вызывает образование новой трещины в другом прослое. Это контролируется на поверхности увеличением ус­ловного коэффициента Х_у (см. формулу VI.3). Затем в поток снова вводят шарики без снижения давления (через специаль­ное лубрикаторное устройство) для закупорки второй образо­вавшейся трещины. Таким образом осуществляют двух-, трех-или многократный разрыв пласта.

Аналогичным образом производят многократный ГРП с ис­пользованием временно закупоривающих веществ (например, зернистого парафина). В этом случае после получения первой трещины в скважину вместе с жидкостью вводят временно за­купоривающие вещества, что приводит к закупорке образовав­шейся трещины, к повышению давления и разрыву пласта в дру­гом интервале. Затем в жидкость разрыва вновь вводят заку­поривающее вещество и добиваются разрыва в новом интерва­ле. Таким образом осуществляют многократный разрыв. При освоении скважины закупоривающие вещества либо растворя­ются в нефти (нафталин) и удаляются из трещин, либо выно­сятся потоком на поверхность (шарики из пластмассы).

Если в скважине общим фильтром разрабатывается несколь­ко пластов или пропластков, го применяют пойнтере а льны и ГРП, т. е. в заданном прослое. Такой гидроразрыв пласта осу­ществим, если эксплуатационные объекты изолированы слоями непроницаемых пород (например, глин), имеющих толщину не­скольких метров, с хорошим перекрытием. Это необходимо для размещения пакеров и якорей выше и ниже намеченного для ГРП интервала, а также для предотвращения ухода жидкости в другие пласты.

В случае направленного разрыва интервал, предназначен­ный для этой цели, разобщают двумя пакерами (сверху и сни­зу зоны разрыва), после чего проводят разрыв.

Для определения глубины образовавшейся в процессе раз­рыва трещины в последнюю порцию гъеска добавляют некоторое количество песка, активированного радиоактивными изотопами. Сравнивая результаты гамма-каротажа по диаграммам, снятым до и после ГРП, определяют глубину с повышенной по сравне­нию с естественным фоном интенсивностью гамма-излучения, которая и характеризует глубину образовавшейся трещины.

При значительной толщине пласта или при наличии в сква­жине нескольких продуктивных горизонтов (пропластков) можно провести многократный поинтервальный ГРП путем по­следовательной перфорации каждого продуктивного интервала,.проведения ГРП, последующей засыпки песком этого интерва­ла, вскрытия перфорацией вышележащего объекта, проведения ГРП в этом интервале и т. д.

На рис. VI.7 показана последовательность многократного поинтервального ГРП в скважине, в которой планируется одно­временная эксплуатация трех пропластков одним общим фильт­ром. В этом случае применяют избирательную перфорацию

нижнего пропластка в узком.интервале, затем после установле­ния пакера осуществляют гидроразрыв этого пропластка (см. рис. VI.7, а); применяют избирательную перфорацию среднего пропластка в узком интервале, засыпают песком скважину в интервале нижнего пропластка и проводят гидроразрыв средне­го пропластка (см. рис. VI.7, б)', применяют избирательную пер­форацию верхнего пропластка в узком интервале, засыпают леском средний пропласток и проводят гидроразрыв верхнего лропластка (см. рис. VI.7,е). После этого промывают скважину до забоя, применяют избирательную перфорацию всех интерва­лов с охватом полной толщины их продуктивной части (см. рис. VI. 7, г) и пускают скважину в эксплуатацию.

При планировании процесса ГРП необходимо знать объем жидкости разрыва, объем жидкости-песконосителя, концентра­цию песка в ней и количество песка.

О б ъ-е м жидкости разрыва устанавливают исходя из конкретных условий. По опытным данным при плотных поро­дах (при вскрытой толщине пласта не более 20 м) объем жид­кости разрыва следует устанавливать из расчета 4—6 м³ на 1 м толщины пласта. При вскрытой толщине пласта более 20 м — на каждые 10 м толщины количество жидкости разрыва должно быть увеличено на 1—2 м³.

Если пласт сложен из слабосцементированных пород, то ко­личество жидкости разрыва увеличивают в 1,5—2 раза ггосрав-нению с указанными.

Объем жидкостл-песконосителя (в м³)

где С — оптимальная концентрация песка, кг/м³; v — скорость падения зерен песка, м/ч (эта.скорость зависит от гзязкостк жид­кости и определяется опытным путем).

Для заполнения трещин при ГРП используют кварцевые пески с размерами зерен 0,5—0,8 мм.

Количество песка Q_n для закачки в пласт зависит от степени трещиноватости пород. При определении Q_n учитывают конкретные условия и обычно основываются на опыте ранее проведенных ГРП. Обычно принимают Q_n равным 8000— 20000 кг.

В качестве рабочих жидкостей для ГРП исполь­зуют углеводородные жидкости (сырую вязкую нефть, керосин.или дизельное топливо, загущенные мылами, нефтекислотные эмульсии и др.) и водные растворы (вода, сульфит-спиртовая барда, загущенные растворы соляной кислоты и Др.)- Углгводо-

родные жидкости применяют в нефтяных скважинах, а водные растворы — в нагнетательных.

Жидкость разрыва выбирают в соответствии с геолого-экс­плуатационной характеристикой скважины, т. е. с учетом вязко­сти и фильтруемости, а жидкости-песконосители — с учетом ее способности удерживать песок во взвешенном состоянии.

На практике в качестве рабочей жидкости (жидкости разры­ва, жидкости-песконосителя и продавочной) широко использу­ют эмульсии (гидрофобную и гидрофильную водонефтяную, нефте-керосинокислотную и др.). Рабочая жидкость должна удовлетворять следующим требованиям: не снижать абсолют­ную и фазовую проницаемости породы; не содержать механиче­ских примесей, а при соприкосновении с пластовыми жидкостя­ми и породой пласта не образовывать нерастворимых осадков; обладать стабильной вязкостью в условиях обрабатываемого пласта в процессе проведения ГРП.

В качестве жидкости-песконосителя в соответствии с харак­теристикой пород пласта рекомендуется применять вязкие, слабофильтрующиеся жидкости, обладающие минимальной или быстро снижающейся фильтруемостью, а в качестве продавоч­ной—сырые, маловязкие нефти или воду, обработанную ПАВ. Продавочная жидкость при всех условиях должна обладать ма­лой вязкостью и способствовать отмыву пласта от жидкости-песконосителя.

Песок при ГРП применяют для закрепления трещин и сохра­нения их высокой проницаемости после разрыва пласта и сни­жения давления.

Чтобы удержать трещину в раскрытом состоянии, песок должен быть хорошо отсортирован, не содержать пылеватых, илистых, глинистых и карбонатных частиц, а также обладать достаточной прочностью и не разрушаться во время сжатия (смыкания) трещины. Поэтому твердость песка должна быть выше твердости пород пласта.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: