Гидроразрыв пласта (грп). Динамика изменения давления, размеры и ориентация трещин при грп. Многозонный грп. Суда для проведения грп.

Гидроразрыв пласта (ГРП) — один из методов интенсификации работы нефтяных, газоконденсатных, газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин.

Гидравлический разрыв пласта был впервые использован в США в 1947 году. С тех пор, более 2,5 млн ГРП произошли во всем мире. Сейчас 60% наземной добычи газа поступает из скважин ГРП.

Давление, создаваемое жидкостью, разрывает породу пласта по плоскостям минимальных напряжений горного давления. В результате в пласте образуется трещина. Если давление превышает горизонтальную составляющую горного давления, то образуется вертикальная трещина. В случае превышения горного давления формируется горизонтальная трещина.

После разрыва пласта, за счет продолжающейся закачки жидкости, образовавшаяся трещина увеличивается в размерах. При достижении трещиной определенных размеров в жидкость разрыва начинает подаваться расклинивающий агент, называемый проппантом (искусственный материал шаровидной формы - фракции 0,4–1,7 мм, изготовленный на основе бокситов). Его задача удерживать трещину в раскрытом состоянии после прекращения подачи жидкости разрыва в скважину и снятия избыточного давления. На заключительной стадии, оставшийся после заполнения трещины в скважине проппант, продавливается гелем в пласт.

Таким образом, за счет создания разветвленной системы протяженных трещин, заполненных проппантом, расширяется область пласта, дренируемая скважиной, подключаются ранее не участвовавшие в разработке участки залежи, создается высокопроводящий канал для поступления нефти в скважину.

На графике показан характерный вид зависимости изменения давления в процессе ГРП.

При значительном увеличении давления в скважине происходит гидравлический разрыв пласта или раскрытие существующих трещин, при этом увеличивается приемистость скважины и падает давление.

Внешне гидроразрыв пласта проявляется как резкое увеличение поглощения жидкости буровой скважиной при достижении определенного давления. Сначала давление монотонно возрастает до определенной критический величины, а потом уменьшается и в дальнейшем остается постоянным, это давление называют давлением нагнетания. Перепад давления обусловлен образованием начальной трещины.

Промысловый опыт показывает, что зачастую этого скачка давления нет, т.к. в основном происходит раскрытие естественных трещин имеющихся в массиве горных пород.

Параметры трещин существенно различаются. В газовом пласте образуются узкие трещины, но вытянутые по простиранию и толщине пласта, а в нефтяных пластах – трещины шире по раскрытости, но менее длинные по простиранию.

В качестве рабочей жидкости, как правило, используют загущенные жидкости на водной или углеводородной основе. При использовании высоковязкой жидкости снижается ее поглощение пластом и можно поднять забойное давление при значительно меньшем расходе. Кроме того увеличивается ее песконесущая способность и расклинивающий материал распределяется по всей длине трещины.

После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает. Метод позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна.

ГРП является технологией радикального воздействия на залежь и имеет ряд граничных условий, когда применение разрыва возможно и оправдано. К ограничивающим геолого-техническим условиям относится:

- близкое расположение водоносных горизонтов и отсутствие надежных геологических экранов;

- отсутствие или низкое качество цементного кольца за обсадной колонной.

В последние годы развитие технологий ГРП в России направлено на увеличение объемов закачки проппанта, производство азотных ГРП, а также многостадийных ГРП в горизонтальных стволах скважин.

многозонный

 

При ГРП в газовых скважинах механизм создания трещины существенно отличается от ГРП в нефтяных скважинах. Технология проведения ГРП в этих скважинах связана с более поздним режимом закачивания проппанта (в нефтяных скважинах через 5-10 минут после начала операции, в газовых - через 30-40 минут). Трещина формируется и создаётся наибольшей протяжённости в одном из монолитных пропластков. При различной их толщине – в самом мощном. Поэтому предлагается последовательно для разрыва всех пропластков осуществлять несколько работ с предварительной отсыпкой забоя проппантом.

Судно Blue Orca (Голубая касатка) построено специально для проведения операций ГРП. На судне установлено мощное насосное оборудование развивающее давление до 100 МПа и расход до 10 м куб. мин.

Оффшорные операции ГРП выполняются в основном с использованием мощных специализированных кораблей с динамическим позиционированием.

Проницаемость породы изменить невозможно, но можно увеличить площадь притока. В обычной скважине она составляет 10-20 м2 (это площадь цилиндрического участка ствола). В горизонтальной скважине достигает 1000 м2. Одна трещина гидроразрыва имеет площадь притока до 3000 кв.м, а если таких трещин десятки - 60 тыс. кв.м.

Соответственно растет и продуктивность скважин. Но не линейно. Обычно дебит горизонтальных скважин в 2-5 раз больше, чем вертикальных. Не в 100 раз. То же и с трещинами гидроразрыва.