Технология направленного гидроразрыва пласта на Солкинском месторождении

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТЕГАЗОВЫЙ КОЛЛЕДЖ ИМЕНИ Ю.Г. ЭРВЬЕ

 

Допущено к защите

Зам. директора по УМР

____________Е.В. Петрова

«____»_____________2014 г.

 

 

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

НА ТЕМУ

Технология направленного гидроразрыва пласта на  Солкинском месторождении

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

 

Выполнил:

_____________ Д.А. Токарев

ГруппаБСт 11-(11)

Специальность130003 Бурение нефтяных и газовых скважин

Руководитель:

____________ А.В. Кед

 

 

 

2014 

Содержание   Введение…………………………………………………………………………...3 1 Общая часть……………………………………………………………………..4 2 Техническая часть………………………………………………………………7 2.1 Анализ проблем и применяемых технологий гидравлического разрыва пласта…………………………………………………………………….7 2.2 Выбор технологии ремонта  скважин ………………………………..22 2.3 Промывка скважины после  ГРП……………………………………..32 2.4 Сущность метода кислотной обработки трещин …………………..36 2.5 Освоение и сдача  скважины после ГРП……………………………..40 3 Экономическая часть………………………………………………………….41 3.1 Расчет экономической  эффективности проектируемого комплекса  мероприятий……………………………………………………………………...42 4 Обеспечение промышленной  безопасности…………………………………48 4.1 Общие требования к  применению технических устройств  и инструментов…………………………………………………………………….48 4.2 Основные опасности  и вредности при эксплуатации  месторождений…………………………………………………………………...53 4.3 Производственное освещение………………………………….…….55 4.4 Средства индивидуальной  и коллективной защиты………..………55 4.5 Противопожарные требования  и средства пожаротушения……..…56 4.6 План практических действий для бригад освоения (испытания) и ремонта скважин при возникновении газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов………………………………………………………………………….57 Заключение……………………………………………………………………….62 Список литературы……………………………………………………………....63

 

 
Введение

Распространенной и успешной технологией интенсификации нефтедобычи и увеличения коэффициента нефтеизвлечения для малодебитных, низкообводненных скважин, эксплуатирующих неоднородные продуктивные пласты с низкими фильтрационно-емкостными характеристиками, является технология гидравлического разрыва пласта (ГРП).

В частности для интенсификации притока нефти к забою скважин применяют гидравлический разрыв пласта (ГРП) и его различные варианты – многократный ГРП, направленный ГРП, ГРП на солянокислотной основе и т.д.

Актуальность темы обусловлена тем, что в мировой практике газонефтедобычи для интенсификации притока флюидов в скважинах, вскрывающих низкопроницаемые продуктивныепласты,  распространение получил способ направленного гидравлического разрыва пласта (ГРП). При его проведении в призабойной зоне пласта (ПЗП) образуется разветвленная система дренирования за счет раскрытия естественных микротрещин и создания вертикальной трещины большой протяженности.

Цель дипломного проекта: Выявить особенности технологии направленного гидроразрыва пласта.

Задачи:

1. Охарактеризовать оборудование  и технологические жидкости используемые  для НГРП.

2.    Выявить проблемы  возникающие при проведении гидроразрыва  пласта.

3. Сравнить параметры  работы обычного ГРП и ГРП  с применением технологии J-FRAC.

 

1 Общая часть

Солкинское нефтяное месторождение расположено в Сургутском районе Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области, в 200 км к северу от г.Сургута. Месторождение открыто в 1972 году в результате бурения разведочной скважины 155, которая испытывалась на пласты АС8, АС9 и АС10. Ближайшим наиболее крупным из эксплуатируемых месторождений является Тевлинско-Русскинское.

Солкинское месторождение расположено в пределах Быстринского, Новобыстринского и Яунлорского лицензионных участков, недропользователем которых является ОАО «Сургутнефтегаз».

На приложении 1 изображена обзорная карта района работ.

Данные о районе проведения работ представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1

Географо-экономические условия ведения работ

Наименование	Географо-экономические условия
1	2
Сведения о рельефе, заболоченности, степени расчлененности и абсолютных отметках, сейсмичности района	В геоморфологическом отношении район представляет собой слабопересеченную равнину. Болота и озера занимают большую часть площади месторождения. Болота не проходимые, замерзают лишь к середине января. С удалением на север площадь болот увеличивается, и они переходят в сплошные озера. Отметки рельефа местности +33 ¸ +98 м над уровнем моря. Сейсмически спокойный район.
Среднегодовые, среднемесячные и экстремальные значения температур	Среднемесячные температуры: -25,0 °С для января, для самого холодного месяца (минус 56 °С), +19,5 °С - для июля, самого теплого (плюс 35 °С). Продолжительность периода с устойчивыми морозами составляет 164 дня. Среднегодовая температуры почвы –3,1°С. Лето короткое (50-60 дней), умеренно теплое и пасмурное. В целом климат района типичен для зоны тайги.

 

Продолжение таблицы 1.1

1	2
Среднегодовые, среднемесячные и экстремальные значения температур	Среднемесячные температуры: -25,0 °С для января, для самого холодного месяца (минус 56 °С), +19,5 °С - для июля, самого теплого (плюс 35 °С). Продолжительность периода с устойчивыми морозами составляет 164 дня. Среднегодовая температуры почвы –3,1°С. Лето короткое (50-60 дней), умеренно теплое и пасмурное. В целом климат района типичен для зоны тайги.
Количество осадков	Среднегодовое количество осадков составляет 500-550 мм (75 % приходится на теплое время года)
Преобладающее направление ветров и их сила	Зимой - западное, юго-западное, летом - северное, северо-восточное
Толщина снежного покрова и его распределение	Большая мощность снежного покрова (на водоразделах 0,6м, в поймах 1,5 м)
Геокриологические условия	Территория месторождений расположена в зонах не сплошного распространения мерзлых пород (МП). В зонах распространения МП наблюдается двухслойное строение мерзлоты: верхний (современный) слой залегает на глубине от 10-15 м до 25-40 м; нижний (реликтовый) - от 150 до 230 м. Толщина МП изменяется от 30 до 70 м.
Продолжительность отопительного сезона	257 дней
Растительный и животный мир, наличие заповедников	Согласно геоботаническому районированию Западной Сибири (Ильина, Махно, 1976) территория Солкинского месторождения расположена в подзоне средней тайги. В ландшафтной структуре территории преобладают болота (60 %), среди них доминируют озерково-грядово-мочажинные и грядово-мочажинные, местами встречаются верховые болота. Сосновые леса занимают 18,7 % площади лицензионного участка, кедровые – 2,5 %. На долинно-таежную растительность приходится 8,9 %, производные сообщества – 3,8 %. Крупный, густой лес растет вдоль рек и представлен березой, сосной, елью и кедром. На заболоченных участках - карликовый лес, мхи, лишайники. В соответствии с зоогеографическим районированием Тюменской области (Гашев, 2000) территория Солкинского месторождения располагается в пределах Сургутской зоогеографической провинции. Животный мир территории составляют представители озерно-болотного, лесного и пойменно-долинного фаунистических комплексов. В видовом и численном отношении доминируют птицы. Объектами охотничьего промыслового являются ондатра, зайцы, лиса, белка, в летнее время – водоплавающие птицы.
Ведущие отрасли народного хозяйства	Основными отраслями народного хозяйства, в которых занято коренное население, являются лесозаготовки, охота, рыболовство, животноводство, а также предприятия нефтяной промышленности.
Наличие материально-технических баз	Месторождение находятся в районе с развитой производственной инфраструктурой, центр г. Сургут
Действующие и строящиеся газо- и нефтепроводы	Действующие нефте- и газопроводы, а также ЛЭП
Источники тепла  и электроснабжения	В г.Сургуте построена крупнейшая в Западной Сибири ГРЭС, которая работает на базе утилизации попутного газа нефтяных месторождений Среднего Приобья и обеспечивает электроэнергией нефтяную промышленность района.
Вид связи	Радиосвязь, сотовая и стационарная связь.
Пути сообщения. Наличие аэродромов, ж/д, станций, речных пристаней, портов; расстояние от них до места работ	Сообщение с объектом работ осуществляется воздушным транспортом (вертолетом), а также наземным (вездеходом и автомашинами). В г.Сургуте имеется большой аэропорт и речной порт, Сургут является станцией на железной дороге Тюмень-Уренгой.
Условия перевозки вахт	Воздушный и автомобильный  транспорт
Данные по другим полезным ископаемым, а также по обеспеченности строительными материалами	Открыты месторождения строительных песков, песчано-гравийной смеси.  Важным строительным материалом является лес.

 

 

2 Техническая часть

2.1 Анализ проблем и  применяемых технологий гидравлического  разрыва пласта

В рамках Солкинского месторождения основным объектом применения технологии ГРП являются пласты группы АС9.

Технология ГРП опробована практически для всех отложений Западной Сибири, начиная от верхнемеловых до юрских отложений. Кратность увеличения дебитов изменяется от единиц  до десятков раз.

Несмотря на то, что в целом главная задача - увеличение дебита по нефти после ГРП - решена, успешность производства работ различна и зависит от многих факторов, как геологических, так и технологических.

Для обеспечения эффективности процесса гидроразрыва перед выбором расклинивающего материала необходимо определить оптимальную длину трещины в зависимости от проницаемости пласта с учетом радиуса зоны дренирования скважины и близости нагнетательных скважин. Теоретическая зависимость оптимальной полудлины трещины L (расстояние от ствола скважины до вершины трещины) от проницаемости пласта k приведена в таблице 2.1 При выборе L необходимо учитывать радиус зоны дренирования скважины и близость нагнетательных скважин. Оптимальная величина L не должна выходить за пределы зоны дренирования скважины.

 

Таблица 2.1

Оптимальная полудлина трещины (L) в зависимости от проницаемости пласта (k).

k·10-3, мкм2	100	10	1	0,5	0,1	0,05
L, м	40-65	50-90	100 -190	135-250	250-415	320-500

 

В коллекторах толщиной свыше 30 м процесс гидроразрыва проводят по технологии поинтервального ГРП.

Как известно геологическая среда повсеместно находится в напряженном состоянии, которое влияет на характеристики продуктивных пластов и на условия ведения работ на месторождениях. С целью определения влияния зенитного угла, ствола скважины в интервале продуктивного пласта, на напряжение возникающие в геологической среде, при произведении гидравлического разрыва пласта, авторами проведен анализ промысловых данных по ряду месторождений Западной Сибири. Промысловый анализ позволил выявить влияние зенитного угла на градиент разрыва пласта, на основании которого можно утверждать, что достичь разрыва пласта в скважинах с большим зенитным углом, и последующим его увеличением до определенного значения, можно при меньшем давлении разрыва. При этом с увеличением зенитного угла ствола (до определенного значения) наклонной скважины удельные дебиты нефти увеличиваются.

Анализ забойного давления при проведении гидравлического разрыва пласта на девяти скважинах Солкинского месторождения позволил определить градиент давления разрыва горной породы в интервале эксплуатационного объекта, средняя величина которого составила 0,0151МПа/м (0,0126-0,0168) МПа. Отмечается влияние отклонения скважины от вертикали на градиент разрыва. На активных тектонических площадях, или в зонах с высокой сбросовой активностью, градиент давления разрыва пород на 20% меньше, чем в нормальных геологических условиях.

Промысловый анализ проведенных гидравлических разрывов пласта на месторождениях Западной Сибири выявил влияние зенитного угла на градиент давления разрыва, достичь разрыва пласта в скважинах с большим зенитным углом можно при меньшем давлении, однако создать качественную трещину будет проблематично из-за меньшего давления, затрачиваемого на развитие трещины.

Известно, что главным фактором, влияющий на конечный результат операции по гидравлическому разрыву – это сохранение максимальной раскрытости трещины. Для того, чтобы поддержать, созданную трещинную проницаемость, применяется расклинивающий агент. Расклинивающий агент должен обеспечивать и поддерживать, созданные фильтрационные каналы с высокой проницаемостью для притока жидкости из пласта в  ствол скважины.

На частицы пропана действует напряжение закрытия трещины (горное давление). В результате этого некоторые из частиц могут быть раздавлены или же, в глинизированном пласте вдавливаются в породу. На степень раздавливания или вдавливания влияют:

• прочность и размер проппанта;
• глинистость пласта;
• напряжение закрытия, прилагаемое к слою проппанта.

Если частицы раздавливаются или вдавливаются в породу, пропускная способность трещины будет уменьшаться и может снизиться настолько, что проницаемость слоя проппанта и проницаемость породы коллектора не будут различаться и эффект от ГРП прекратится, по причине потери проводимости трещины.

Однако с другой стороны на длину полутрещины существенное влияние оказывает процесс оседания частиц проппанта на основание искусственно созданной трещины, в момент закачивания жидкости-песконосителя. После того как частицы достигают основания трещины, они не продвигаются дальше в трещину, а образуют устойчивый пласт проппанта. Наибольшее расстояние по длине трещины, которое может пройти проппант при данных условиях называют «интервал перемещения».

Таким образом, при проектировании гидравлического разрыва пласта, необходимо учитывать не только прочностные характеристики конструкции скважин, высокое качество технологических параметров, но и зенитной угол входа ствола скважины-кандидата в продуктивном пласте.