Хвостовик для возможности проведения повторных ГРП в горизонтальных скважинах
"Научный аспект №6-2024" - Геология
УДК 622.276
Кудияров Александр Георгиевич – аспирант кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» Тюменского индустриального университета.
Аннотация: На данный момент нет оптимальных решений по повторному гидроразрыву пласта в горизонтальных скважинах. Авторами была предложена идея создания на новых горизонтальных скважинах компоновки многостадийного ГРП с дополнительными элементами: 5 подвижных элементов с седлом, 5 растворимых шаров, 3 дополнительные муфты и 1 дополнительный разобщающий заколонный пакер. Идея заключается в том, чтобы закрыть существующие порты и открыть новые без дополнительного воздействия на пласт и привлечения дорогостоящего оборудования.
Ключевые слова: горизонтальная скважина, повторный гидроразрыв пласта, низкопроницаемый коллектор, компоновка.
Ухудшение структуры запасов углеводородов и истощение высокопродуктивных залежей сопровождается возрастанием доли трудноизвлекаемых запасов. Примером успешной технологии воздействия на пласт является бурение горизонтальных скважин с многостадийным гидравлическим разрывом пласта (МСГРП), который в настоящее время относится к наиболее эффективным геолого-техническим мероприятиям (ГТМ). Применение МСГРП позволяет проводить селективную контролируемую закачку жидкости с пропантом или кислотой последовательно в выбранные интервалы горизонтального участка скважины [1]. Применение горизонтальных скважин совместно с МСГРП позволяет значительно увеличить зону дренирования скважины, обеспечить максимальный охват выработкой и тем самым сократить время разработки и снизить затраты на добычу нефти по сравнению с наклонно-направленными скважинами. Доля горизонтальных скважин с компоновками МСГРП во всем мире в общем объеме бурения ежегодно увеличивается [2].
В процессе эксплуатации продуктивность скважины снижается, в частности, вследствие изменения проводящих характеристик трещин ГРП из-за засорения механическими примесями, поступающими из пласта, и деформации пропантной пачки («вмятие» проппанта в пластичные породы и разрушение) [3]. Наиболее эффективным методом восстановления продуктивности скважин с МСГРП представляется проведение повторных ГРП. Эффективность повторных операций ГРП через 3–5 лет после предыдущей стимуляции подтверждена в наклонно-направленных скважинах [1].
В настоящее время практически повсеместно внедрены компоновки МСГРП с муфтами ГРП, активируемыми сбросом шаров. Изоляция интервалов в открытом стволе проводится гидравлическими или набухающими заколонными пакерами, без цементирования горизонтальной части ствола. Доля использования безпакерной компоновки МСГРП с полностью цементируемым хвостовиком незначительна. Применяемая типичная схема скважин с МCГРП была изначально разработана для сланцевых месторождений, на которых повторные ГРП проводить не планировалось из-за особенностей метода разработки и нетрадиционности отдающих интервалов. На текущий момент времени на рынке отсутствуют оптимальные решения для повторного ГРП в горизонтальных скважинах (таблица 1), так как при проведении различных технологий повторных ГРП в пробуренных горизонтальных скважинах проявляются те или иные факторы, осложняющие проведение ГРП:
- Проведение повторного ГРП через многоразовые муфты (с возможностью повторного закрытия/открытия) сопровождается множественными спускоподъемными операциями (СПО) с привлечением флота ГНКТ для закрытия и последовательного открытия муфт ГРП, необходимостью разбурки седел, высокой вероятностью нештатной работы муфт ГРП на закрытие/открытие по прошествии времени от момента спуска компоновки (как правило 2-3 года до момента повторного МСГРП).
- При проведении «слепого» ГРП отсутствует контроль инициации, и соответственно, нет понимания, какая из зон будет простимулирована. В первую очередь повторный ГРП будет проведен в зону наиболее выработанного интервала, что в свою очередь приведет к отсутствию эффекта. Кроме того, с каждой новой закачкой увеличивается риск получения осложнения (СТОП) из-за дополнительных утечек через открытые интервалы по муфтам ГРП (многотрещинноватость).
- Основой технологии i-FRAC является выравнивание давления в зоне дренирования существующих трещин и контраста напряжений. Минусы данной технологии аналогичны «слепому» ГРП.
- Технология повторного ГРП с химическими отклонителями основана на использовании добавки потокоотклоняющих жидкостей и реагентов перед проведением МСГРП [4]. В теории отклонитель закупоривает ранее образовавшие трещины ГРП, и поток жидкости перенаправляется в новые интервалы. В компании АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» данная технология показала относительно низкую эффективность ввиду недостаточно гарантируемой блокировки старых интервалов ГРП.
- SpotFrac — это использование двухпакерной компоновки (гидравлические, чашечные, механические пакера). По технологии SpotFrac позволяет за 1 СПО стимулировать несколько интервалов, как старых, так и новых зон [5]. Однако существуют риски не дохода и негерметичности двухпакерной компоновки по причине недостаточного качества подготовки скважин к проведению повторного ГРП, ввиду поглощений скважины и невозможности обеспечения равнопроходного внутреннего диаметра. При неоднократных попытках не удается добиться беспрепятственного спуска двухпакерной компоновки с обеспечением герметичности.
Таблица 1 – Анализ текущих технологий повторных ГРП
Технология повторного МСГРП |
Контроль инициации |
Эффективность |
Стоимость |
Слепой ГРП |
Отсутствует |
Низкая |
Низкая |
I-frac |
Слабый |
Низкая |
Низкая |
Химические отклонители |
Слабый |
Средняя |
Высокая |
Spot-Frac |
Нет возможности проведения |
Нет возможности проведения |
Средняя |
Многоразовые муфты |
Присутствует |
Средняя |
Высокая |
Для улучшения контроля инициации развития трещины, повышения эффективности повторных ГРП в горизонтальных скважинах, снижения рисков получения поглощений при подготовке горизонтальных скважин к повторному ГРП, авторами предложена идея о создании компоновки повторного ГРП на новых скважинах. Рассмотрим на примере горизонтальной скважины с 3 зонами под ГРП, включающая дополнительно 5 подвижных элементов с седлом, 5 растворимых шаров, 3 дополнительные муфты ГРП (А, Б, С) и 1 дополнительный разобщающий заколонный пакер (рисунок 1). Дублирующие порты можно размещать в любом интервале между портами для первоначального ГРП в зависимости от геологии и проходки горизонтального ствола скважины.
Для изоляции муфт ГРП (при необходимости) и дальнейшего проведения повторного МСГРП в горизонтальном участке по прошествии времени в момент необходимости проведения повторного МСГРП проводятся следующие действия:
1. Закрытие сбросом шаров предыдущих интервалов ГРП.
- Сбросом растворимого шара №6 сдвигается подвижная втулка №6 и закрывается порт №3. Определяется герметичность скважины путем создания давления опрессовки. Далее выжидается время растворения шара (для данных операций используются быстрорастворимые шары – с временем полного растворения не более суток).
- Сбросом растворимого шара №3 сдвигается подвижная втулка №3 и закрывается порт №2. Определяется герметичность скважины путем создания давления опрессовки и подтверждается закрытие порта №3.
2. Открытие сбросом шаров новых интервалов.
- Происходит аналогично стандартному открытию при первичном проведение ГРП на порты №№ 1, 2, 3.
Рисунок 1. Компоновка МСГРП с дополнительными элементами
Данная компоновка имеет следующие риски:
- Наличие мех примесей в горизонтальном участке может создать трудности как для закрытия старых портов, так и для открытия новых портов. Данный риск можно снизить постановкой бригады ГНКТ для промывки горизонтального участка после посадки стингера.
- Не доходы шаров, используемых как для закрытия старых, так и для открытия новых муфт МГРП – закрытие/открытие муфт при помощи ГНКТ с использованием насадок необходимых диаметров.
- Негерметичность закрытых портов. Для снятия риска снижения приемистости возможно применение блокирующих составов.
Предложенная идея о создании компоновки МСГРП в горизонтальных скважинах с дополнительными элементами оснастки хвостовика для возможности проведения повторного ГРП решает следующие задачи и имеет ряд преимуществ:
- Нет необходимости готовить скважину для проведения повторного МСГРП.
- Минимизирование манипуляций по разбурке муфт в горизонтальном стволе перед проведением ГРП.
- Исключает необходимости спуска дополнительных двухпакерных систем для разобщения каждого интервала при повторном ГРП.
- Решает вопрос по адресному проведению повторных ГРП по выбранным зонам.
- Данную компоновку можно использовать не только для целей повторных ГРП, но и изоляции обводненных интервалов по результатам исследований.
- Удешевление процесса повторного ГРП в связи с исключением аренды привлечения подрядчика с двухпакерными компоновками, длительными подготовками скважины КРС для достижения равнопроходного диаметра в горизонтальной части скважины.
Список литературы
- Экономидес M., Нолте К.Г. Повышение продуктивности нефтегазовых коллекторов -США: Джон Вайли и Сыновья, 2006. – 856с.
- Савенок О.В., Жарикова Н.Х. Повышение эффективности разработки трудноизвлекаемых запасов нефтегазоконденсатного месторождения путём строительства многозабойных горизонтальных скважин // SOCAR Proceedings No.4 (2023). С. 50-64.
- Крюков П.И., Гималетдинов Р.А., Доктор С.А., Файзуллин И.Г., Шайкамалов Р.Г. Оптимизация технологии повторных многостадийных гидроразрывов пласта // Нефтяное хозяйство. – 2015. С. 64-67.
- Цивелев К.В., Смирнов К.В. Анализ применимости повторного многостадийного гидроразрыва пласта в горизонтальных скважинах. // Актуальные проблемы добычи газа – 2018. С. 21-24.
- Абайрамов А.В, Мырко А.Н. Прогрессивный опыт проведения селективного повторного ГРП по технологии «SpotFrac» // Время колтюбинга. Время ГРП. – 2017. С. 26-28.