Гидравлический разрыв пласта – как проводятся работы?
Гидроразрыв пластов – это один из самых активных методов воздействия на призабойную область скважин. Таким способом пользуются при освоении скважин с целью повысить продуктивность месторождений газа и нефти.
Что применятся в технологии гидроразрыва пластов?
Гидравлический разрыв пластов (ГРП) создается путем образования искусственного материала и расширения имеющихся скважин способом повышенного давления жидкой массы, которая нагнетается в эту самую горную выработку. Повышенное давление открывает или расширяет уже имеющиеся трещины, а также образует новые. Создается единая связывающая система трещин с продуктивными частями пласта. Чтобы трещины не могли сомкнуться, в них нагнетают песок с определенным составом жидкости. Радиус трещин может составлять десятки метров. В результате в разы увеличивается добываемый объем за определенную единицу времени (дебит) в скважине. В качестве гранулообразного материала для расклинивания применяют кварцевый песок. Сырье необходимо для сохранения проницаемости трещин, которые получают в результате гидравлического разрыва пласта (ГРП).
Песок, которым заполняют скважины, должен соответствовать следующим свойствам:
образовывать подушки песка с высокой прочностью и не подвергаться разрушению из-за давящих масс;
сохранение повышенной проницаемости под действием стороннего давления.
Таким требованиям полностью соответствует крупнозернистый, окатанный кварцевый песок, который отличается повышенной прочностью, однородностью зерен и размером песчинок от 0, 2 до 1,2 мм.
Для рабочей жидкости при использовании метода ГРП или Фрекинга применяют составы с использованием высокомолекулярных полимерных материалов, чтобы снизить потерю давления. Это могут быть растворы:
техническая или пластовая жидкость, для карбонатных пластов используются солянокислотные смеси;
кислоты, клеевые составы, добавки для вязкости геля, фрикционные материалы.
Эффект от использования метода ГРП увеличивается при внедрении гидропескоструйного или прострелочного перфорирования горной выработки. Если планируется способ Фрекинга с интервалами, нужно обеспечить изоляцию обработанной области пакером и другими установками.
Преимущества метода Фрекинга
К основным достоинствам метода Фрекинга или ГРП относятся следующие факторы:
резко увеличивается производительность от скважины;
отсутствие простоя на «спящих» скважинах;
увеличение доходности с одной горной выработки;
возможность использования способа для дегазации угольных ископаемых, подземной газификации и др.;
применение для открытия новых нефтяных пластов и обнаружение в них новых рентабельных возможностей для извлечения нефти.
В однородных по толщине подземных залежах содержится, как правило, 1 трещина внушительных размеров.
На многопластовых залежах, которые представлены геологическими материалами с низкой проницаемостью, проводится гидравлический разрыв пластов с интервалами.
Рабочая жидкость, которая используется по технологии, нагнетается в подземные залежи через несколько труб. При превышении допустимого давления разрыва для трубных колонн и выхода, рекомендуется установка специальных головок вместо запорной арматуры. На нижнем конце НКТ устанавливается барьерное устройство, выше которого пространство между трубами заполняется жидкой массой с увеличенной плотностью.
Как происходит гидроразрыв пласта в российских реалиях?
Если вкратце, то сплоченной команде из нескольких десятков человек предстоит закачивать на пару-тройку км под землей около 10 ж/д вагонов кварцевого песка или проппанта. Для этого им понадобится 2 десятка машин, около 5 часов времени и, собственно, сам песчаный пустырь с горной выработкой.
Песок возвышается наверх с помощью кранов на 10-метровую высоту, чтобы затем вживить его в пласты для безвременного «захоронения». В результате таких действий скважина получит новый виток своей жизни, а команда профессионалов – желаемые результаты по извлечению нефти.
Легкой добычи нефтепродуктов на сегодняшний день практически не существует. Все известные месторождения, на которых еще идут разработки, уже подходят к своему завершению. Без специальных технологий, человеческой хитрости и труда невозможно получить рациональную эффективность от работы на скважинах.
Более половины нефтяных запасов нашей страны находится в пластах, из которых трудно извлекаются материалы, поэтому использование специальных технологий – лучший выход, как в экономической рентабельности, так и развитии в бурении скважин.
В случаях, когда для гидроразрыва пласта используется более 300 тонн песка, это считается максимальными вершинами в использовании технологии. Разрыв пласта происходит традиционным способом, но со специфическими отличиями, согласно масштабности проекта.
Трудности возникают и в доставке всех составляющих компонентов, участвующих в ГРП. Это 450 тонн проппанта с 1, 5 км воды в кубе. Воду в дальнейшем нужно перебазировать в резервуары и разогреть. Чтобы подготовить все, потребуется около 3 суток, особенно, в весеннее время года, когда состояние дорог оставляет желать лучшего.
Чем больше задействуется комплектующих устройств, тем масштабнее получится проблема в случае какого-либо недочета. Если в работе состоят более 2 десятков агрегатов, которые связываются между собой лишь проводами и шлангами, они должны отрабатывать в полном гармоничном взаимодействии между собой. Иначе цена ошибок будет колоссальной.
Это касается, как самих механизмов, так и человеческого фактора. Если в положенное время сотрудник бригады не подаст нужные вещества, остановится вся работа. Причем для каждого компонента свои пропорции. Помимо морального напряжения обязательно соблюдение правил безопасности – работа ведется в очках, каске и противогазе, так как химические жидкости далеко не безвредны.
МиниГРП – зачем нужен?
Основная работа начнется после проведения «миниГРП». Предварительный гидроразрыв перед основным необходим для понимания, как будет вести себя пласт. Прогнозы геологической разведки также важны, но они остаются только предположением реальной обстановки.
В пласт закачают гель, который представляет собой смесь из воды и гуара (растительного полимера). Гуар – это практически основной компонент, который в тандеме с давлением станет источником гидроразрыва. Этот полимер, кстати, используется не только в нефтедобыче, но и пищевой промышленности, в частности в качестве добавки к йогуртам и другим желеобразным субстанциям.
Информатором в обстановке под землей послужит давление. На основании этой характеристики будут создаваться графики и точные расчеты.
В геологоразведке поступает информация от заказчиков, по которой можно моделировать проект и создавать расчет. Именно запись давления при миниГРП позволяет приблизиться наиболее точно к происходящему в трещинах.
К примеру, по первым данным трещина может составлять около 200 м в длину и 129 в высоту. После поступления информации параметр длины увеличится на 23 м. Высота будет на прежнем уровне.
Все заключительные расчеты озвучиваются на совещании по безопасности мастеров. В этот процесс включаются все участники, и это единственный период, когда специалисты встречаются всей командой. Во время самого гидроразрыва они связываются между собой только по рации.
Как происходит основной этап ГРП?
В период, когда начнется главное действие, которое будет длиться около 5 часов, все разойдутся по своим позициям. Уровень шума на площадках будет зашкаливать все эти часы.
Устройству гидроротации нужно перекачать из резервуара свыше 1300 куб. метров воды, а затем перевоплотить ее в гель, смешивая с индийским гуаром.
Обязательно добавление в раствор с опасными смесями стабилизатор глины. Если вода без этого вещества попадет на глину, то последняя разбухнет и заполонит собой весь суглинистый материал.
Для сыпучих материалов (кварцевого песка или проппанта) необходим также снижатель трения. В обратном случае, песок протрет насквозь стенки колонн в установке.
Весь этот раствор будет качаться с неимоверной силой и запредельным уровнем шума. В самом эпицентре этого гула приходится находиться старшему оператору.
Вначале параметр жидкости будет состоять из 550 куб. метров. Эта водная подушка, в которую входит гуар с разрушителем, несмотря на кажущуюся податливость и мягкость, порвет каменный пласт.
Давление, создаваемое насосным оборудованием со средним расходом гелия в 5, 3 метров в минуту, способно удерживать пласт в разорванном состоянии, пока созданная трещина не забьется проппантом. Установка будет поэтапно вносить песок в гель, постепенно увеличивая его со 100 кг/м3 до 1300. По окончании масса будет уже чистым проппантом со слабым намеком на присутствие геля.
На графике по мониторам будет видно, что гидравлический разрыв пласта произошел на первой минуте. Именно тогда давление резко возвысилось до 550, а потом также резко упало. Затем произошла стабилизация давления, и по этим данным становится понятно, что именно в первые моменты произошел разрыв, и причиной этому послужил именно гель.
В состав также входит специальное вещество, призванное переформировывать гель в исходное состояние компонентов, т. е. преобразовывать в обычную воду, полимер и песок. Вода и полимер выкачают из горной выработки, а песок так и останется «орудовать» над трещиной.
Стремление повысить продуктивность скважин с помощью мягкого материала – результаты
На каждой площадке с ГРП создается максимально напряженная ситуация в моменты когда идут «качели» давления. Вне зависимости от того, 400 тонн закачивается или 1000 – волнение у команды присутствует всегда и на прогнозы надеяться невозможно.
Если бы технологии по гидравлическому разрыву не существовало, то коэффициент полезного действия был бы не более 0,3. Если взять конкретно горную выработку, куда привезли 400 тонн материала, продуктивность растет до 1,9. Это в разы превышает прежний коэффициент.
Многое в успехе мероприятия зависит именно от людей, от их взаимодействия между собой и сплоченности команды. В такие проекты нельзя подбирать случайных людей – каждый должен идеально знать и делать свою работу.
С одной стороны, логически неясно, как мягкий гель способен проламывать твердые породы, но именно этот материал всегда выходит победителем в неравной, казалось бы, схватке с пластами.
В результате, полезный элемент, который находился в твердой структуре, удается извлечь с помощью уникальной технологии ГРП. Успех этих мероприятий обязан набиванию проппантом трещин для лучшего оттока нефти через скважину.
Важность использования ГРП
Технологию гидравлического разрыва можно сравнивать с появлением эффективных открытий в медицине. Этот новый инструмент в умелых и опытных руках выдает великолепные результаты. Также стоит отметить, что нерациональное и неумелое использование ГРП способно только навредить.
Это мощнейшее орудие в борьбе с пластами и стремлению находить новые средства разработки залежей нефти, поэтому споры здесь относительно вреда и пользы никогда не утихнут. При бездумном использовании ГРП урон может быть колоссальным.
В то же время, именно на старых месторождениях, способом ГРП удалось «разбудить» скважины и добыть на них в разы больше полезных ископаемых. На таких горных выработках предотвращается падение и происходит «реанимация» старого фонда.
В проектах на одно из главенствующих мест выходит коэффициент извлечения нефтепродукта. Обычно он колеблется от 30 до 40 процентов и редко переваливает за отметку 35. С применением технологии гидравлического разрыва удается повысить на несколько единиц этот КПД.
Конечно, можно и не пользоваться способом ГРП, но в этом случае нужно бурить другие стволы, новые скважины, чтобы извлечь имеющуюся в недрах нефть.
Если подходить к этому делу без опыта и геологических разработок, то ГРП становится своеобразной «рулеткой». Именно знания, как заходит проппант и какие процессы начинаются с каждым действием специалистов дают верные прогнозы. Ошибки в этом случае минимизируются, а ГРП практически всегда заканчивается успешными результатами.
Для увеличения эффективности гидроразрыва важны, как происходящие в период работы процессы, так и точные неразрывные взаимодействия всех связанных компонентов и службы между собой. Ошибки на любом из этапов, в том числе, и в период подготовки принесут провал всего процесса, и, напротив, четкая слаженная работа команд, эффективное оборудование и хорошие материалы дадут ошеломляющие результаты.
14.04.2023 | Новости