Повышение эффективности проведения гидравлического разрыва пласта с применением жидкого деструктора

Обзор научно-технической литературы по применению ГРП при разработке месторождений

В настоящее время Южно-Ромашкинская площадь Ромашкинского месторождения вступила в последнюю стадию разработки, характеризующееся высокой обводненностью продукции, закономерным снижением уровней добычи нефти. Постоянный рост обводнения скважин и необходимость дальнейшей интенсификации разработки месторождения ставит перед объединением «Татнефть» труднейшую задачу по поддержанию фонда скважин в работоспособном состоянии. Одним из основных методов является гидравлический разрыв пласта, при использовании которого можно изменять пути движения закачиваемой воды для более полного извлечения запасов нефти.

Как известно, гидравлический разрыв пласта является мощным методом интенсификации скважин и широко применяется во многих нефтегазодобывающих компаниях на месторождениях, находящихся на разных стадиях разработки. Так опыт проведения ГРП в ОАО «Самаранефтегаз» [1] был получен в 50-х годах XX века. Первые работы по ГРП выполнялись в основном в скважинах бездействующего фонда или в скважинах с низким дебитом нефти. За последние 12 лет в ОАО «Самаранефтегаз» выполнено более 520 операций, за счет которых было добыто более 1,2 млн.т дополнительной нефти.

Как известно, выбор проппанта оказывает огромное влияние на результат ГРП. Так анализ влияния фракций проппанта на Саматлорском месторождении [2], показал, что применение комбинированной системы фракций проппантов 20/40-16/20 наиболее эффективно, так как темпы снижения дебитов нефти ниже у скважин с комбинированной системой фракций проппантов.

В следующей статье [3] предлагается новый подход к проведению операций гидроразрыва пласта, с целью повышения продуктивности и нефтеизвлечения – использование пакерной компоновки ПС-168С в скважине. Это позволило существенно удешевить последующий ремонт обрабатываемых скважин, так как значительная стоимость массированного гидроразрыва требует высокой надежности и особенного проектирования.

Процесс гидравлического разрыва пласта является наиболее востребованным методом интенсификации работы скважины. Успешность процесса во многом зависит от качества жидкости разрыва. В лабораториях научно-образовательного центра промысловой химии при РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина была разработана линейка химических реагентов для получения жидкостей для ГРП на водной основе [4], отвечающая всем современным требованиям и тенденциям, включающая в себя: ПАВ- регулятор деструкции, деструктор Химеко В, гелеобразователь ГПГ-3.

Таким образом, проведение работ по технологии ГРП показало свою эффективность. Проведение гидроразрыва пласта позволяет кратно увеличить производительность скважин.

Характеристика технологического процесса проведения ГРП

Метод ГРП имеет множество технологических вариантов, обусловленных особенностями конкретного объекта обработки. Системное применение технологии ГРП подразумевает соблюдение ряда условий:

• обеспечение максимальной выработки запасов месторождения;
• оптимизация параметров нагнетания жидкости разрыва и пропанта;
• минимизация стоимости обработки;
• максимизация прибыли за счет получения дополнительной нефти.

В соответствии с этими условиями проведение ГРП проходит по следующим этапам:

• выбираются скважины для проведения гидроразрыва пласта. Это один из главных этапов, которые обеспечивают успешность операции, качество и достижение технологического эффекта обработки с учетом существующей или проектируемой системы разработки, обеспечивающей увеличение добычи нефти;
• предоставляются точные исходные данные для моделирования и составления дизайна ГРП;
• определяется оптимальная геометрия трещины – длина и проводимость с учетом проницаемости пласта, система расстановки скважин, удаленность скважин от водоносных пластов;
• выбирается модель распространения трещины на основе анализа механических свойств породы, распределения напряжений в пласте и предварительных экспериментов;
• подбирается пропант с соответствующими прочностными свойствами, рассчитывается объем и концентрация пропанта, которые необходимы для получения трещины с заданными свойствами;
• подбираются жидкости разрыва с реологическими свойствами, которые соответствуют характеристикам пласта, геометрии трещины и пропанта;
• рассчитывается необходимое количество жидкости разрыва и определяются оптимальные параметры нагнетания. При этом учитываются характеристики жидкости и пропанта, а также технологические ограничения;
• проводится процесс гидроразрыва пласта в соответствии с проектом;
• устанавливаются оптимальные режимы эксплуатации скважин после ГРП, которые обеспечивают получение максимального технологического эффекта;
• рассчитывается экономическая эффективность проведения ГРП.

Условия проведения ГРП определяются по РД 153-39.0-588-15 «Инструкция по проведению гидравлического разрыва пласта в ПАО «Татанефть» [5].

При проведении процесса на стадии с пропантом в начале стадии концентрация брейкера минимальна, во избежание потери свойств жидкости до окончания процесса, к середине процесса концентрация брейкера увеличивается до среднего значения и к концу закачки брейкер подается в максимальной концентрации. Это объясняется тем, что вязкость жидкости имеет свойство нести пропант при вязкости более 400сПз и данный показатель не должен снижаться за двойное время закачки, если разделить стадию закачки пропанта на три части, можно предвидеть какими свойствами будет обладать жидкость в определенное время процесса.

Краткая характеристика материалов, применяемых при ГРП

Для проведения технологического процесса ГРП на Южно-Ромашкинской площади применяются различные реагенты сложных по своему составу. В настоящее время применяются смеси двух производителей: УралПласт и ЭконоТех (таблица).

Таблица

Смеси, применяемые в процессе ГРП

В качестве жидкости разрыва служат алюмосиликатные пропанты средней прочности фракций 12/18, 16/30, 16/20, 20/40, производства ООО «Трёхгорный керамический завод», изготовленные в соответствии с ГОСТ Р 51761-2005.

FWG-7, WG-46 – гелеобразующие агенты для обработки скважин, состоящие из гуаровой смолы (природный полимер). Обеспечивает быстрое диспергирование и самогидрирование. Самогидрирующаяся диспергируемая гуаровая смола.

AMA-35D, AMA-35DP – бактерицид – порошкообразный биоцид, для более легкого применения упакован в растворимые в воде мешки весом по 1 фунту. Эффективен для различных видов микроорганизмов, встречающихся на нефтяных месторождениях.

WCS-100 – жидкий заменитель KCL – сильноконцентрированный жидкий заменитель хлорида калия для использования на нефтяных месторождениях. В отличие от других заменителей КСl, WCS-100 характеризуется крайне низкой токсичностью и не содержит ПАВ.

В процессе гидроразрыва пласта необходимо применение различных стабилизаторов, таких как G-30 (стабилизатор солей) и FCS-1 (стабилизатор солей).

Е-1, WNE-135 – высокоэффективный деэмульгатор, предназначенный для использования в растворах на нефтяных месторождениях. Продемонстрировал свою эффективность при работе с широким диапазоном нефтей. Обеспечивает разрушение эмульсий с получением чистой водяной фазы.

ВRP-1, WGB-1 – растворимый брейкер – персульфатный деструктор для использования в жидкости гидроразрыва пласта на основе гуара или его производных.

ВRP-A1, ЕВ-А – активаторы деструктора – окисляющие ускорители понизителя вязкости геля. Если обработка осуществляется в скважинах с забойными температурами ниже 120ºF (49ºC), то такие окисляющие брейкеры, как WGB-1, WBCap-LT, WBCap-HT должны активизироваться продуктом ЕВ-А.

HT-7, WGXL-8.1 – боратный сшиватель. Высокоэффективный и экономичный сшиватель на основе слабой неорганической кислоты. Используется в жидкостях разрыва пласта на основе гуара, гидроксипропилгуара и других производных. Не требует добавок для регулирования уровня pH, обеспечивая таким образом экономичность и простоту использования.

Проблемы и пути ее решения в процессе гидроразрыва пласта

В настоящее время при выполнении ГРП существует ряд проблем, одна из которых рассмотрена в данной работе и предложен вариант ее решения [6].

Жидкость разрыва, оставшаяся в пласте после ГРП, оказывает негативное влияние не только на закрепление проппанта в трещине, но и на продуктивность скважины в целом. В качестве основы жидкостей разрыва применяются, как правило, гели гуаровой смолы с добавлением сшивателя и брейкера-деструктора полимеров. Нередки случаи, когда после размещения в трещине проппантной массы полимер остается неразрушенным. Порошкообразный деструктор очень чувствителен к изменению температуры и при его подаче возможно слипание, образование различных сгустков, неполное разложение геля в пластовых условиях вследствие неравномерной подачи деструктора шнеками. В результате образуется гелеобразная масса, характеризующаяся сверхвысокими значениями вязкости. Эта трудноудаляемая масса может заблокировать не только пространство трещины, но и пространство призабойной зоны. Другими недостатками данных жидкостей являются высокая фильтратоотдача и недостаточная песконесущая способность, высокие потери давления на трение при закачке высоковязкого геля. Всё это негативно влияет на технологическую эффективность процесса

Альтернативой порошкообразным деструкторам являются жидкие комплексы реагентов, которые дозируются в жидкость ГРП. Жидкий брейкер распределяется равномерно и занимает весь объем геля в трещине и, как следствие, более полно разрушает сшитый гель. Используя систему жидкий брейкер-активатор можно разрушить жидкость ГРП за короткий срок и без восстановления при охлаждении, что позволяет снизить время технологического отстоя скважины и сократить время вывода на режим. При использовании «жидкой» системы снижается расход реагентов и время приготовления жидкости ГРП.

Определение подходящих брейкеров жидкости разрыва устанавливают исходя из данных по пластовой температуре. Пластовая температура Южно-Ромашкинской площади Ромашкинского месторождения составляет 30-34⁰С.

При данном диапазоне температур необходимо применение деструкторов для низкотемпературных режимов. Увеличенная температура, от 700⁰С является катализатором деструкции сшитого водного геля, для месторождений ПАО «Татнефть» дополнительно необходимо использовать катализатор: «Активатор деструкции».