Гидравлический разрыв нефтяного пласта ЮКОС Гидравлический разрыв

Гидравлический разрыв нефтяного пласта ЮКОС

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Назначение • Метод разработки нефтяных и газовых месторождений • Повышение нефтеотдачи пластов из добывающих скважин, восстановление рабочих характеристик, невосстановимых традиционными методами • Увеличение производительности добывающих и приемистости нагнетательных скважин Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 2

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Область применения • Нефтяные месторождения с осложненными условиями разработки /неоднородность пластов, низкая проницаемость и т. д. / • Добывающие и нагнетательные скважины, продуктивность которых ниже потенциально возможной • Нагнетательные скважины, для изменения фильтрационных потоков • Широкий диапазон изменения и состава коллектора в разрезе, большое разнообразие геологического строения пласта • Может применятся при комплексном воздействии на целую залежь или участок месторождения Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 3

Гидравлический разрыв нефтяного пласта В результате ГРП кратно повышается дебит добывающих или приемистостьнагнетательных скважин за счет снижения гидравлических сопротивлений в призабойной зоне и увеличения фильтрационной поверхности скважины, а также увеличивается конечная нефтеотдача за счет приобщения к выработке слабо дренируемых зон и пропластков. Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 4

Гидравлический разрыв нефтяного пласта • Гидравлическим разрывом называется процесс, при котором давление жидкости воздействует непосредственно на породу пласта вплоть до ее разрушения и возникновения трещины. • • При гидравлическом разрыве должны быть решены следующие задачи: а) создание трещины б) удержание трещины в раскрытом состоянии в) удаление жидкости разрыва г) повышение продуктивности пласта Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 5

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Схема гидравлического разрыва пласта Глины Пакер Нефтяной пласт Нагнетание жидкости разрыва Нагнетание продавочной жидкости Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 6

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Физическая основа • Трещина создается путем закачки жидкостей подходящего состава в пласт со скоростью превышающей ее поглощения пластом. Давление жидкости возрастает, пока не будут превзойдены внутренние напряжения в породе. В породе образуется трещина. Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 7

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Физическая основа • под действием давления, создаваемая закачкой в пласт флюида, порода разрывается по плоскастям минимальной прочности Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 8

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Физическая основа • возникает связь с системой естественных трещин, не вскрытях скважиной, и с зонами повышенной проницаемости Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 9

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Физическая основа • трещины в прискважинной зоне пласта расклиниваются и закрепляются Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 10

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Реализация гидравлического разрыва пласта • 1. Создание трещины • Трещина создается путем закачки жидкостей подходящего состава в пласт со скоростью превышающей ее поглощения пластом. Давление жидкости возрастает, пока не будут превзойдены внутренние напряжения в породе. В породе образуется трещина. • 2. Удержание трещины в раскрытом состоянии • Как только развитие трещины началось, в жидкость добавляется расклинивающий материал - проппант (обычно песок), переносимый жидкостью в трещину. После завершения процесса гидроразрыва и сброса давления проппант удерживает трещину открытой и, следовательно, проницаемой для пластовых жидкостей. • 3. Удаление жидкости разрыва • Прежде чем начать добычу из скважины, следует удалить жидкость разрыва. Степень сложности ее удаления зависит от характера применяемой жидкости, давления в пласте и относительной проницаемости пласта по жидкости разрыва. Удаление жидкости разрыва весьма важно, так как, понижая относительную проницаемость, она может создавать препятствия на пути притока жидкостей. • 4. Повышение продуктивности пласта • До начала проектирования процесса следует провести анализ его экономической целесообразности. Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 11

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Технологические схемы гидроразрыва • однократный гидроразрыв пласта, когда воздействию закачиваемой жидкости гидроразрыва подвергаются все пласты или пропластки, эксплуатируемые скважиной; • многократный гидроразрыв пласта, когда последовательно гидроразрыву подвергается два или более пластов или пропластков, вскрытых скважиной; • поинтервальный (направленный) гидроразрыв пласта, когда гидроразрыву подвергается один заранее определенный пласт или пропласток Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 12

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Технология гидравлического разрыва пласта успешно применяется на месторождениях Западной Сибири. Технология гидравлического разрыва пласта применялась на всех месторождениях НК «ЮКОС» Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 13

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Результаты работы : • Средний дебит по всем обработанным скважинам увеличился от 2 до 6 раз. • Продолжительность эффекта на скважинах, обработанных ГРП составила 6 месяцев до 3 лет • Дополнительная добыча за это время составила тонн нефти по ОАО «Томскнефть» Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 14

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Составить план проведения гидроразрыва пласта, выбрать рабочие жидкости и оценить показатели процесса для следующих условий : Скважина 6929/1618, эксплуатационная, пласт БВ 10, Самотлорское месторождение. • ПОКАЗАТЕЛЬ ОБОЗНАЧЕНИЕ ВЕЛИЧИНА РАЗМЕРНОСТЬ • Глубина скважины L 2100 м • Диаметр по долоту D 0, 25 м • Вскрытая толщина пласта h 13, 5 м -8 • Средняя проницаемость k 9, 8*10 м 2 • Модуль упругости пород E 2*1010 Па • Коэффициент Пуассона 0, 25 • Средняя плотность пород • над продуктивным горизонтом п 2385, 2 кг/м 3 • Плотность жидкости разрыва н 930 кг/м 3 • Вязкость жидкости разрыва 0, 2 Па*с • Концентрация песка С 1200 кг/м 3 • Темп закачки Q 1, 2*10 -2 м 3/с 1. Вертикальная составляющая горного давления: • Ргв = g. L = 2385, 6*9, 81*2100*10 -6 = 46, 75 МПа 2. Горизонтальная составляющая горного давления: • Рг = Ргв* /(1 - ) = 46, 75*0, 25/(1 -0, 25) = 15, 58 МПа • В подобных условиях при ГРП следует ожидать образования вертикальной трещины. Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 15

Гидравлический разрыв нефтяного пласта Запроектируем гидроразрыв нефильтрующейся жидкостью. В качестве жидкости разрыва и жидкости песконосителя используем загущенную нефть с добавкой асфальтина , плотность и вязкость даны в таблице. Соддержание песка принимаем , для расклинивания трещины запланируем закачку примерно 5 т кварцевого песка фракции 0, 8 -1, 2 мм, темп закачки , что значительно больше минимально допустимого при создании вертикальных трещин. • При ГРП непрерывно закачивают жидкость-песконоситель в объеме 7, 6 м 3 , которая одновременно является и жидкостью разрыва. 3. Определим давление на забое скважины в конце гидроразрыва: • Рзаб/Рг*(Рзаб/Рг-1) 3 = 5, 25 Е 2*Q* /((1 - 2)2*Рг 2*Vж) =5, 25*(2*1010)2*12*10 -3*0, 2/(10, 252)2*(15, 58*106)3*7, 6) = 2*10 -4 • Рзаб = 49, 4*106 = 49, 4 МПа 4. Определяем длину трещины : • l = (Vж. E/(5, 6(1 - 2)h(Рзаб-Рг)))1/2 = (7, 6*2*1010/(5, 6*(1 -0, 252)*13, 5*(49, 4 15, 58)*106))1/2 = 31, 7 м 5. Определяем ширину (раскрытость) трещины: • = 4(1 - 2)*l*(Рзаб-Рг)/ = 4*(1 -0, 252)*31, 7*(49, 4 -15, 58)*106/1010 = 0, 0158 м =1, 58 см 6. Определим распространение жидкости-песконосителя в трещине: • l 1=0, 9*l = 0, 9*31, 7 = 28, 5 м 7. Определим остаточную ширину трещины, принимая пористость песка после ее закрытия m=0, 2: • 1 = no/(1 -m) = 1, 58*0, 107/(1 -0, 3) = 0, 73 см Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 16

Гидравлический разрыв нефтяного пласта 8. Определяем проницаемость трещины такой ширины: • kт = 21/12 = 0, 00732/12 = 4, 44*10 -6 м 2 • Гидроразрыв будем проводить через НКТ с внутренним диаметром d = 0, 076 м, изолируя продуктивный пласт пакером с гидравлическим якорем. Определим параметры ГРП. 1. Потери давления на трение при движении жидкости-песконосителя по НКТ. • ж = н(1 -no)+ пес*no = 930*(1 -0, 324)+2500*0, 324 = 1439 кг/м 3 • Число Рейнольдса • Re = 4 Q ж/( d ж) = 4*12*10 -3*1439/(3, 14*0, 062*0, 56) = 516, 9 Коэффициент гидравлического сопротивления • = 64/Re = 64/633, 7 = 0, 124 • По Ю. В. Желтову, при наличии песка в жидкости при Re>200 происходит ранняя турбулизация потока, и потери на трение при Re=516. 9 и no = 0, 324 возрастают в 1, 52 раза: • • 16 Q 2 L 1, 52*0, 124*16*(12*10 -3)2*2100*1439 • Рт = 1, 52 ж = = 26 МПа • 2 2 d 5 2*3, 142*0, 0765 2. Давление, которое нужно создать на устье при ГРП: • Ру = Рзаб- жg. L + Рт = 49, 4 -1439*9, 81*2100*10 -6 + 26 = 45, 9 Мпа Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 17

Гидравлический разрыв нефтяного пласта 3. Рабочие жидкости гидроразрыва в скважину закачивают насосными агрегатами 4 АН-700 • Таблица. • Скорость Подача, л/с давление, мпа • 1 6, 0 70 • 2 8, 3 51 • 3 11, 6 36 • 4 14, 6 29 Необходимое число насосных агрегатов: • N = Ру. Q/(Ра. Qakтс) +1 = 45, 9*12/(29*14, 6*0, 8) + 1 = 3 • где Ра- рабочее давление агрегата; • Qa- подача агрегата при этом давлении • kтс - коэффициент технического состояния агрегата в зависимости от срока службы kтс = 0, 5 - 0, 8 4. Объем жидкости для продавки жидкости-песконосителя : • Vп = 0, 785*d 2 L = 0, 785*0, 0762*2100 = 9, 52 м 3 5. Продолжительность гидроразрыва : • t = (Vж+Vп)/Qа = (7, 6+6, 37)/(14, 6*10 -3*60) = 19, 5 мин. Учебный модуль "Разработка нефтяных месторождений" 18