Full Text

Введение Наибольшая часть (более 60 %) остаточных извлекаемых запасов Республики Коми и Ненецкого автономного округа (НАО) сосредоточена в карбонатных коллекторах, поэтому вопрос эффективной выработки запасов из карбонатных пластов является актуальным в настоящее время. Продуктивные залежи с карбонатным типом коллектора приурочены к силурийским, нижнедевонским, верхнедевонско-турнейским, серпуховским, средне- и верхнекаменноугольным, нижнепермским отложениям. Эксплуатационные объекты характеризуются широким диапазоном изменения геолого-физических параметров (таблица). Значительная доля остаточных извлекаемых запасов в карбонатных отложениях предопределяет необходимость их вовлечения и увеличения темпов выработки, в том числе за счет применения гидроразрыва пласта (ГРП). На месторождениях Республики Коми и НАО массовое применение технологии ГРП на карбонатных коллекторах началось с 2012 г. (выполнено более трехсот скважино-операций). На рис. 1 приведена динамика изменения основных геолого-физических характеристик пластов, на которых проводились ГРП [1]. В условиях постепенного ухудшения фильтрационно-емкостных свойств скважин-кандидатов поддержание стабильного уровня технологической эффективности ГРП в карбонатных коллекторах обеспечивается за счет внедрения новых и оптимизации стандартных технологий. За период с 2012 по 2018 г. на карбонатных объектах месторождений Республики Коми и НАО испытано восемь модификаций ГРП, из которых в рамках опытно-промышленных работ (ОПР) реализовано четыре технологии и две переведены в промышленную эксплуатацию. Кроме того, три технологии испытано вне ОПР. Сложности реализации ГРП тесно связаны с основными проблемами разработки месторождений и особенностями строения карбонатных коллекторов. Так, к примеру, на объектах с недренируемыми запасами по причине низких коллекторских свойств и близостью газо- или водо- насыщенных пропластков существуют риски прорыва трещины ГРП по разрезу вследствие слабой фильтрации жидкости разрыва и низкого контраста напряжений даже при незначительных объемах обработки. В случае ухудшенного энергетического состояния залежи возникают риски, связанные с повышенными утечками жидкости разрыва, неполным охватом по разрезу и низкой проводимостью создаваемых трещин [2]. С учетом особенностей строения карбонатных коллекторов и существующих проблем разработки определены основные задачи при реализации ГРП: 1) повышение проводимости трещин; 2) увеличение охвата по площади и разрезу; 3) сокращение неконтролируемых утечек жидкости разрыва; 4) сокращение высоты трещины в условиях близлежащих водо- и газонасыщенных пропластков. На текущий момент ряд технологий успешно адаптирован и применяется на объектах месторождений Республики Коми и НАО. Далее рассмотрим примеры реализации ГРП для решения вышеуказанных задач. Увеличение проводимости трещины На первом этапе внедрения технологии ГРП в карбонатных коллекторах повсеместно применялась технология кислотного ГРП (КГРП), где в качестве отклонителя использовалась гелированная сшитая кислота. В дальнейшем при тиражировании технологии ГРП на объектах с высокой расчлененностью пластов опробована технология пропантного ГРП. Необходимо отметить, что по результатам лабораторных исследований на ячейках проводимости величина вдавливания пропанта в карбонатную породу оказалась сопоставимой с терригенным типом коллектора, и таким образом подтверждена возможность использования пропанта для закрепления трещины в карбонатных отложениях. Диапазоны изменения геолого-физических параметров нефтегазоносных комплексов с карбонатным типом коллектора Нефтегазоносный комплекс Глубина залегания, м Эффективная толщина, м Пористость, % Вязкость нефти, мПа∙с Пластовая температура, °С Пластовое давление, МПа Проницаемость, мкм2∙10-3 Республика Коми, Ненецкий АО Силурийский 3310-4160 2,39-15,1 8,3-18,3 0,5-1,8 89-97 34,5-62,8 11-193 Нижнедевонский 3340-4110 1,0-26,5 5,5-16,0 0,7-6,9 61-92,8 32,5-64,6 1,2-19,3 Средне- и верхнефранский, фаменский, турнейский 885-4060 0,4-51,1 4,4-19,0 0,2-152,6 19-98 8,5-42,1 0,7-320 Серпуховский, средне- и верхнекаменноугольный, нижнепермский 860-3360 1,6-28,4 8,5-26,4 0,5-710 17-73 9,5-34,3 0,5-402 Рис. 1. Динамика изменения основных геолого-физических характеристик пластов Республики Коми и Ненецкого автономного округа, на которых проводились ГРП Ранее реализованные технологии КГРП на карбонатных объектах зачастую были низкоэффективными: отмечалось резкое снижение прироста дебитов нефти в первые месяцы работы скважины. Возможными причинами низкой эффективности КГРП являлись: избирательное травление кислотой наиболее проницаемых пропластков и, как следствие, неполный охват по разрезу; кольматация коллектора продуктами деструкции гелированной кислоты. За счет применения пропантных ГРП удалось снизить темпы падения прироста дебита нефти. На текущий момент выполнено более ста пропантных ГРП на 25 объектах с карбонатным типом коллектора. Дополнительно для увеличения проводимости трещин в карбонатных пластах при ГРП используется энзимный деструктор, кроме того, планомерно увеличивается удельный расход пропанта и снижается концентрация полимера в жидкости разрыва. Увеличение охвата по площади и разрезу, сокращение неконтролируемых утечек жидкости разрыва Карбонатные пласты силурийского, нижнедевонского и верхнедевонско-турнейского нефтегазоносных комплексов Республики Коми и НАО характеризуются низкими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС) (по отдельным скважинам проницаемость составляет менее 0,001 мкм2), высокой расчлененностью на фоне высокого контраста ФЕС по разрезу, значительной мощностью (более 30 м), большой глубиной залегания (до 4200 м). При ГРП отмечаются высокие значения: градиента смыкания трещины - более 0,20 атм/м, эффективности жидкости разрыва - более 70 %, эффективного давления - до 300 атм, а также наличие эффекта утечек, зависящих от давления (pdl). Реализованные технологии кислотного ГРП показали низкую эффективность в связи со слабым охватом по разрезу и наличием остаточной вязкости применяемого гелированного кислотного состава. Технология стандартного пропантного ГРП также оказалась низкоэффективной, отмечено недостижение запланированной геометрии трещины ГРП ввиду преждевременных остановок закачки. Причинами осложнений послужили использование жидкостей разрыва повышенной вязкости (отсутствие ее фильтрации в пласт) и высокий темп набора концентрации пропанта. Закачиваемая масса пропанта при стандартном подходе не превышала 20 т. С учетом опыта ранее выполненных работ в 2017 г. впервые на месторождениях Республики Коми и НАО реализована технология многообъемного пропантного ГРП с увеличением массы пропанта до 40 т. Дополнительно реализованы следующие технологические решения: с целью сокращения утечек жидкости разрыва использован комбинированный буфер (линейный+сшитый гель, слаговая пачка пропанта 100 mesh), уменьшение типоразмера (значительная доля пропанта - 30/50, меньшая часть - 20/40) и концентрации пропанта (уменьшение с 900 до 350 кг/м3), увеличение скорости закачки (с 2,5 до 4,0 м3/мин). В результате выполнения ГРП по оптимизированной технологии отмечено значительное увеличение доли работающей толщины пласта - в 6,9 раза, повышение технологической эффективности - в 2,5 раза по сравнению со стандартными технологиями пропантного и кислотного ГРП [3]. Сокращение высоты трещины В карбонатных отложениях артинского и кунгурского ярусов на одном из месторождений Республики Коми по результатам ранее выполненных работ отмечена низкая эффективность стандартных кислотных и пропантных ГРП ввиду отсутствия контраста напряжений по разрезу и прорыва подошвенной воды. Для сокращения высоты трещины оптимизированы технологические параметры ГРП. Выполнено лабораторное тестирование жидкости разрыва, по результатам которого снижена загрузка полимера в жидкости разрыва с 3,6 до 2,6 кг/м3, уменьшена скорость закачки с 3,5 до 2,6 м3/мин, для повышения проводимости трещины увеличена максимальная концентрация пропанта с 800 до 1000 кг/м3, применен комбинированный буфер на основном ГРП, использован энзимный деструктор. В результате выполненных работ отмечено снижение обводненности скважинной продукции в среднем на 6,1 %, повышение технологической эффективности в 1,8 раза по сравнению со стандартным пропантным ГРП. По результатам комплексного внедрения данной технологии на 25 скважинах темп отбора нефти в целом по залежи за 2018 г. вырос на 9,4 %. За счет реализации комплексного подхода при подборе модификаций технологии ГРП, учитывающего существующие проблемы разработки месторождений и особенности строения карбонатных объектов, обеспечено поддержание стабильной эффективности метода в условиях ухудшающейся структуры фонда скважин-кандидатов, а также расширение области применения технологии (рис. 2). Рис. 2. Динамика количества выполненных ГРП, количества объектов применения, количества технологий ГРП и удельного прироста дебита нефти после ГРП на месторождениях Республики Коми и Ненецкого АО с 2012 по 2018 г. С целью повышения эффективности технологий ГРП в карбонатных коллекторах требуется продолжение работ по подбору эффективных модификаций метода по обозначенным направлениям. Также на текущий момент актуальной задачей является повышение достоверности прогнозирования распространения трещин по площади и разрезу за счет развития геомеханического моделирования, учитывающего изменение напряженного состояния пластов в процессе разработки месторождений. Расширение спектра выполняемых лабораторных исследований Также необходимо отметить, что для повышения эффективности ГРП необходимо расширение спектра выполняемых лабораторных исследований, таких как: - коэффициент интенсивности напряжений - трещиностойкость и пороупругий параметр Био (коэффициент разгрузки), необходимые для уточнения профиля напряжений и моделирования дизайна ГРП; - динамика интенсивности утечек различных жидкостей разрыва от коллекторских свойств образцов керна при заданных перепадах давлений - для обоснования значений вязкости жидкостей разрыва, необходимой для обеспечения ее фильтрации в условиях различных проницаемостей коллекторов; - определение зависимости динамического переноса пропантов от реологических свойств жидкостей разрыва и скоростей их фильтрации для различных раскрытостей модели трещины разрыва, что позволит определить граничные значения вязкости жидкостей разрыва и скорости ее закачки, необходимые для переноса заданной концентрации пропанта в трещину разрыва. Заключение 1. За счет адресного подбора параметров технологий ГРП для конкретных геолого-физических условий в пласте создаются трещины необходимой геометрии, что позволяет экономически эффективно вводить в разработку запасы, приуроченные к низкопроницаемым коллекторам на объектах с карбонатным типом коллектора месторождений Республики Коми и НАО. 2. Определены основные задачи по совершенствованию технологии с учетом особенностей строения карбонатных коллекторов и существующих проблем разработки. 3. За счет процесса постоянной оптимизации технологии обеспечивается эффективность метода на высоком уровне.

About the authors

Dmitrii V. Novokreshchennykh

Author for correspondence.
Email: Dmitrij.Novokreschennykh@pnn.lukoil.com
Perm, Russian Federation

Lead Engineer of OPiGRP

Aleksei V. Raspopov

Email: aleksej.raspopov@pnn.lukoil.com
Perm, Russian Federation

PhD in Engineering, Deputy Director of the Branch for Scientific Work in the Area of Field Development

References

Statistics

Views

Abstract - 258

PDF (Russian) - 235

PDF (English) - 112

Refbacks

• There are currently no refbacks.