Технология направленного гидроразрыва пласта на Солкинском месторождении

Технологические режимы комплексной технологии ГПП и ГРП можно разделить на стадии:

• резка колонны и образование каверн в ПЗП (пескоструйная перфорация);
• инициация из каверн трещин и их развитие;
• заполнение трещины ГРП проппантом;
• сжимание и фиксация трещин;
• исследования скважин.

Резка колонны и последующее образование каверн производится при подаче в перфораторы смеси кварцевого песка (проппанта) и воды (концентрация 50 – 100 кг/м3) с расходом 0.2 м3/мин на одно сопло (общий расход не менее 1.5 м3/мин). Резка колонны происходит в течение 15 мин с момента выхода на рабочий режим подачи смеси воды и песка.  При высокой приемистости пласта во избежание быстрого поглощения воды резку колонны необходимо проводить с использованием  геля.

При проведении работ момент прорезки колонны определяется по изменению гидравлической характеристики.

При сохранении целостности колонны величина гидравлической характеристики не изменяется во времени, с момента начала образования каверны происходит некоторое поглощение технологической жидкости пластом и величина уменьшается.

Наиболее интенсивное развитие каверн происходит в течение 5 мин с момента прорезки колонны, в последующем скорость изменения размеров полости резко уменьшается. В связи с этим рекомендуется ограничивать продолжительность режима образования каверн 5 минутами.

Инициация развития трещины осуществляется по завершению процесса резки колонны и формированию каверн и начинается с постепенного перекрывания КВД на линии сброса жидкости из кольцевого пространства и увеличения давления в затрубье скважины до предельно допустимого значения (давления опрессовки). Процесс разрыва обычно происходит при давлении в затрубном пространстве не выше 120 % величины бокового горного давления Рб выделенного интервала пласта и также идентифицируется по резкому изменению гидравлической характеристики скважины. При отсутствии признаков разрыва пласта необходимо увеличить режим нагнетания жидкости до предельно возможного (максимального давления нагнетания) с поддержанием в затрубье максимально допустимого давления. Если в течение 5 мин работы не удастся перекрыть сброс жидкости из затрубья (свидетельство отсутствия динамики развития трещины) процесс прекращается, проводится промывка скважины, производится переустановка перфоратора в новом интервале и процесс возобновляется.

После проведения селективного ГРП проводится комплекс геофизических (АКШ в интервале залегания кровли (не менее 15 м) пласта, его продуктивной части и подошвы (не менее 15 м), определение профилей притока термометрией и дебитометрией) и гидродинамических (стационарные и нестационарные режимы) исследований скважин. С момента запуска скважин проводится регулярный, не реже раза в неделю, замер режимов их работы, включая определение дебитов по нефти и жидкости, уровней жидкости, буферного и затрубного давлений.

2.2 Выбор технологии ремонта  скважины

В данной работе предлагается проведение направленного ГРП. Перед ГРП необходимо проведение перфорации обсадной колонны. В качестве перфорации предлагается проведение пластической перфорации (фирма НЕККО).

Преимущества пластической перфорации перед проведением ГРП

• Сохранение целостности заколонного цемента выше и ниже интервала перфорации
• Обеспечение условий для легкого доступа углеводородов в ствол скважины
• Сокращение времени на ремонт скважины
• Увеличение эффективности ГРП
• Селективная перфорация скважин, в том числе в горизонтальных стволах

Пластическая перфорацияне оказывает ударного воздействия на эксплуатационную колонну, что позволяет сохранить целостность заколонного цемента выше и ниже интервала обработки, предотвратить заколонные перетоки и как следствие ремонтно-изоляционные работы. Эта особенность позволяет максимально безопасно, «хирургически» вскрывать продуктивные пласты с некачественным состоянием заколонного цемента, с близкорасположенными зонами водо-газо-нефтяного контакта.

Площадь вскрытия 2-х вертикальных щелей на 1 погонном метре обсадной трубы равна по площади вскрытия 254 кумулятивных зарядов диаметром 10 мм, гидромониторные струи перфоратора, сквозь сформированные щели размывают цементное кольцо и прилегающую горную породу, тем самым очищая призабойную зону пласта от загрязнителей намывая каверны глубиной более 600 мм. Соответствующее вскрытие интервала перфорации позволяет на порядок улучшить фильтрационные свойства околоствольной части пласта. Гидромониторный размыв позволяет очистить призабойную зону пластов скважин от остатков бурового раствора, цемента, асфальто-парафиновых отложений, прочих загрязнителей, обеспечивая снижение скин-фактора. В качестве жидкости для намыва каверн может использоваться техническая вода, нефть, кислотные составы, ПАВ.

За один спуск перфоратора в скважину возможно выполнить вскрытие эксплуатационной колонны, очистку призабойной зоны пласта от загрязнителей, закачать в пласт химический состав, извлечь продукты химической реакции, что позволяет существенно сократить время нахождения скважины в ремонте.

Увеличение эффективности ГРП

Пластическая перфорация  перфорация может производиться азимутально ориентированной в плоскости стресса пласта, благодаря чему возможно проведение направленного ГРП. Сформированная методом пластической перфорации зона вскрытия эксплуатационной колонны позволяет провести ГРП на на крупной фракции проппанта, высокой концентрации проппанта в геле, на высокой скорости закачки проппанта в пласт, таким образом создать трещину высокой проводимости.

Комплексная пластическая перфорация скважин появилась в начале 21 века. Компанией НЕККО был изобретен щелевой перфоратор с двумя режущими дисками, которые вскрывают колонну методом пластической деформации металла. Перфоратор с твердыми режущими дисками совершает возвратно-поступательные движения. Диски создают механическую нагрузку на обсадную трубу, вызывая усталость металла. При постепенном увеличении давления через некоторое время металлическая стенка трубы деформируется с образованием щелей по линиям механической нагрузки. Давление вскрытия колонны создается гидравлической системой с помощью рабочей жидкости. Одновременно в обсадной колонне образуются две диаметрально расположенные щели. Пластический Перфоратор НЕККО оснащен двумя гидромониторными форсунками через которые можно жидкостью под давлением обрабатывать призабойную зону пласта (Приложение 3).

Комплексная пластическая  перфорация скважин является невзрывной технологией вскрытия обсадных колонн и отвечает современным требованиям эксплуатации скважин.

Перфоратор- прибор цилиндрической формы оснащенный двумя дисками-фрезами, формирующими продольные щели в эксплуатационной колонне скважин, двумя гидромониторными форсунками, расположенными в одной плоскости с дисками-фрезами. Жидкость подаваемая из форсунок производит размыв горной породы в интервале обработки, очистку призабойной зоны пласта от загрязнителей. В перфораторе имеются технологические отверстия, позволяющие проводить закачку химических составов в пласт и освоение скважин (рис. 2.3)

Рис. 2.3 Устройство перфоратора

Для выполнения комплексной пластической  перфорации скважин требуется бригада капитального ремонта скважин, включая штатное оборудование и насосный агрегат типа ЦА-320.

Перфоратор спускается в планируемый интервал обработки на насосно-компрессорных трубах и привязывается к геологическому разрезу геофизическими методами ГК+ЛМ (рис. 2.4). Далее, на устье скважины насосный агрегат создает начальное давление 1,0 МПа в линии насосно-компрессорных труб, тем самым Перфоратор приводится в рабочее положение, диски-фрезы прибора прижимаются к эксплуатационной трубе изнутри. При возвратно-поступательном движении лифта НКТ с перфоратором по обрабатываемому интервалу, с постепенном увеличением создаваемого давления в линии НКТ, диски-фрезы продавливают стенки эксплуатационной трубы и выходят за её пределы, формируя продольные диаметрально расположенные щели. В отличие от других схожих технологий при продолжении возвратно-поступательных движений лифта НКТ с Перфоратором по обрабатываемому интервалу, особая рабочая боковая поверхность дисков-фрез оказывает физическое воздействие на кромки сформированных щелей осуществляя их фрезерование, исключая смыкание щели, тем самым достигается высокое качество вскрытия эксплуатационной колонны. Далее гидромониторные струи Перфоратора под высоким давлением 15,0-25,0 МПа размывают цементное кольцо и прилегающую горную породу образуя каверны в призабойной зоне глубиной от 0,6 м в зависимости от геологических особенностей пласта.

При необходимости формирование продольных щелей может быть ориентированным по заданному азимуту. Азимутальное ориентирование осуществляется стандартными геофизическими методами с высокой точностью. В обрабатываемых интервалах скважин могут быть сформированы четыре продольные щели, ориентированные под заданными углами (Приложение 4)

Эффективность ГРП определяется многими факторами, и одним из них является степень начальной гидродинамической связи скважины с пластом. Чем лучше начальная гидродинамическая связь скважины с приствольной зоной пласта, тем при меньших начальных давлениях протекает процесс гидроразрыва, легче осуществляется проникновение проппанта в трещину разрыва, обеспечиваются условия для безаварийной закачки проппанта в пласт. С точки зрения оптимизации процесса гидроразрыва повышение степени начальной гидродинамической связи скважины с пластом на стадии её подготовки к ГРП является важной научно-инженерной задачей.

Реперфорация скважин перед ГРП кумулятивными зарядами имеет следующие возможности:

1. Заряды ПКО89СМА; ЗПК105СА  типа «BigHole» создают входные  отверстия в эксплуатируемой  колонне диаметром 16-20 мм, однако  имеют ограниченную глубину проникновения, что в отдельных случаях обеспечивает  слабое сообщение с пластом.

2. Заряды с глубоким  проникновением типа ЗПК105С; ЗПКО89СМ  имеют значительную глубину проникновения, однако имеют малый проходной  диаметр до 11 мм.

3. Применение кумулятивных  зарядов, создающих «стандартные»  размеры отверстий (11-13 мм), и глубиной  проникновения (200 - 700 мм) обосновано  при использовании малоразмерных  типов проппанта и при высоких  фильтрационно-емкостных свойствах  коллектора.

Единственным неоспоримым преимуществом реперфорации кумулятивными зарядами на каротажном кабеле являются сравнительно небольшие временные затраты на проведение работ. Весомым недостатком реперфорации кумулятивными зарядами является малая площадь вскрытия и недостаточная площадь канала проникновения в призабойную зону, которая не может гарантировать безаварийное проведение ГРП в случае применения крупной фракции проппанта и в случаях необходимости применения (по дизайну) высоких концентраций и высоких скоростей закачки проппанта. Еще один очевидный недостаток реперфорации кумулятивными зарядами – высокое значение величины ударного воздействия на эксплуатационную колону, которое может привести к разрушению заколонного цемента и развитию трещины гидроразрыва вдоль эксплуатационной колонны и как следствие к снижению эффективности применения дорогостоящей технологии увеличения нефтеотдачи.

Благодаря обширной зоне вскрытия эксплуатационной колонны (равной 34 кумулятивным зарядам с диаметром входного отверстия 30 мм) и намыву каверн в призабойной зоне пласта комплексная пластическая перфорация скважин обеспечивает безаварийную закачку проппанта в пласт. Нарезка парных продольных щелей в эксплуатационной колонне может производиться в среднем по 3 метрам поинтервальным проворотом на заданный угол. Это позволяет вскрыть и обработать продуктивный интервал в нескольких плоскостях и осуществить максимальный охват всех возможных флюидопроводящих каналов, трещин, зон дренирования пласта, а также многократно увеличивает вероятность совмещения вскрытых щелей с направлением естественной трещиноватости пласта.

Нарезка парных продольных щелей в эксплуатационной колонне скважин с намывом каверн в призабойной зоне создает идеальные условия для свободного поступления проппанта за эксплуатационную колонну скважины и формирования качественной трещины гидроразрыва одновременно в двух проекциях, согласно начальному направлению, заданному вскрытыми щелями В течение 2006 года на скважинах одного из недропользователей Западной Сибири отслеживались показатели влияния реперфорации перед гидроразрывом пласта на эффективность геолого-технических мероприятий (ГТМ). Были рассмотрены результаты применения кумулятивной и комплексной пластической перфораций при проведении ГРП. В эксперименте участвовали 124 эксплуатационные скважины одного месторождения и 48 эксплуатационных скважин другого месторождения.