Конкурс. Бесплатная публикация

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

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. Нет необходимости готовить скважину для проведения повторного МСГРП.
2. Минимизирование манипуляций по разбурке муфт в горизонтальном стволе перед проведением ГРП.
3. Исключает необходимости спуска дополнительных двухпакерных систем для разобщения каждого интервала при повторном ГРП.
4. Решает вопрос по адресному проведению повторных ГРП по выбранным зонам.
5. Данную компоновку можно использовать не только для целей повторных ГРП, но и изоляции обводненных интервалов по результатам исследований.
6. 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

1. Экономидес M., Нолте К.Г. Повышение продуктивности нефтегазовых коллекторов -США: Джон Вайли и Сыновья, 2006. – 856с.
2. 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.
3. 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.
4. Цивелев К.В., Смирнов К.В. Анализ применимости повторного многостадийного гидроразрыва пласта в горизонтальных скважинах. // Актуальные проблемы добычи газа – 2018. С. 21-24.
5. Абайрамов А.В, Мырко А.Н. Прогрессивный опыт проведения селективного повторного ГРП по технологии «SpotFrac» // Время колтюбинга. Время ГРП. – 2017. С. 26-28.