Влияние геолого-технологических факторов на эффективность применения гидроразрыва пласта

Эффективность применения технологии гидроразрыва на том или ином объекте зависит от множества различных геологических, технологических и технических факторов. Наиболее существенным и весомым фактором является тип пласта, в котором проводят операцию ГРП. Большое влияние тут оказывает такой параметр как расчлененность пласта и неоднородность по простиранию, поскольку данные характеристики позволяют обеспечить высокую эффективность гидроразрыва за счет приобщения к разработке зон, не дренируемых ранее. Стоит так же учитывать толщину и выдержанность экранов, отделяющих продуктивный пласт от газонасыщенных или водонасыщенных коллекторов, которая должна быть не менее 4-6 метров [5, 6].

Немаловажный фактор, который оказывает значительное влияние на эффективность ГРП - это режим работы пласта, то есть характер движущих сил в пласте, продвигающих флюид к забою скважины. При грамотном и правильном проведении ГРП эффективность будет гораздо большей при режимах пласта с создаваемым большим пластовым давлением, а именно при жестко водонапорных и газонапорных режимах, а также в водонапорном и режиме газовой шапки. Однако при данных режимах пласта операции ГРП сопровождаются большим риском, поскольку при этих режимах есть большая вероятность прорыва нагнетаемой или подошвенной воды, по трещинам ГРП в скважину, что приводит к значительному росту обводненности добываемой продукции или же к полному обрыву подачи по нефти. Аналогичная ситуация обстоит и с жестко газонапорным и с режимом газовой шапки. Поэтому крайне важно исследовать пласт и режим его работы [4].

Величина пластового давления оказывает значительное влияние на эффективность мероприятия ГРП, при различных режимах пласта, она различна. Так же стоит отметить, что в пластах с аномально высоким пластовым давлением (далее - АВПД) эффективность гидроразрыва будет в разы больше, нежели при нормальном давлении, поскольку при проведении ГРП в пласте с АВПД создается намного большая депрессия на пласт, чем при проведении аналогичной операции на пласт с нормальным давлением.

Другим фактором является степень истощенности пласта. Для получения положительно эффекта от проведения операции ГРП, выработанность извлекаемых запасов пласта, как правило, не должна превышать 30%. Проводить гидроразрыв в сильно истощенном пласте неэффективно.

Коллекторские свойства пласта оказывают большое влияние на успешность выполнения гидроразрыва. Проницаемость пласта не должна превышать 30 мД при вязкости нефти до 5 спз, 30-50 мД при вязкости нефти до 50 спз. В пластах более высокой проницаемости эффективны короткие трещины, в этом случае гидроразрыв дает значительный эффект в основном как средство обработки призабойной зоны [7].

Расположение скважины как фактор, влияющий на эффективность проведения гидроразрыва. Так, скважины, расположенные вблизи ВНК или ГНК обладают большим риском неэффективности проведения в них ГРП, поскольку высок риск прорыва воды или газа в скважину. Также может быть неэффективно проводить гидроразрыв в скважинах, пробуренных в непосредственной близости от скважин ППД, поскольку в данном случае вода и ППД может прорваться в добывающую скважину, и операция ГРП будет неэффективной. Оптимальным вариантом является проведение гидроразрыва в добывающих скважинах, расположенных в ЧНЗ, вдали от скважин ППД и вскрывающих продуктивный пласт в месте наибольшей мощности.

Дебит скважины до мероприятия является одним из важных пунктов, учитываемых при выборе скважины-кандидата под ГРП. Обычно, ГРП проводят в малодебитных скважинах с невысоким процентом обводненности, это позволяет реанимировать скважину и добиться значительного роста ее производительности. В целях достижения максимальной эффективности гидроразрыв с недавних пор применяют во вновь пробуренных скважинах с достаточно высоким дебитом. Это, так называемый, ввод с ГРП. Данный способ доказал свою технологическую и финансовую эффективность на многих месторождениях России, в частности на месторождениях Западной Сибири [3].

При нагнетании жидкости (воды, нефти и других) в скважину насосными агрегатами она будет фильтроваться в пласт и создавать в нем избыточное давление. Величина избыточного давления определяется темпом закачки жидкости, ее вязкостью и проницаемостью пород пласта. В пласте избыточное давление передается на грунтовой скелет и стремится разорвать его. Образование или раскрытие трещин происходит тогда, когда давление внутри скелета пласта окажется больше внешнего давления, сжимающего этот скелет [2].

В общем случае полное горное (геостатиче-ское) давление определяется как произведение среднего удельного веса пород на глубину залегания пласта. Горизонтальная или боковая составляющая горного давления пропорциональна вертикальной, и может равняться ей или быть несколько меньше.

Давление, сжимающее скелет пласта в вертикальном направлении, равно местному горному давлению. Соответственно для образования горизонтальных трещин необходимо создать давление в пласте несколько больше вертикальной составляющей горного давления. В горизонтальном направлении пласт сжат боковой составляющей горного давления. В этом случае для образования трещин в вертикальной плоскости необходимо, чтобы давление в скелете пласта превышало боковую составляющую.

Протяженность трещин гидроразрыва достигает сотен метров, и определяется технико - технологическим обеспечением процесса, свойствами жидкости разрыва, темпами и объемами ее закачки.

Ширина раскрытия трещин гидроразрыва зависит от упругих деформаций пород продуктивных пластов, технико-технологического обеспечения процесса и может составлять несколько сантиметров.

Развитие вертикальных трещин по толщине пласта ограничивается кровлей и подошвой в пределах одного напластования, а горизонтальные трещины распространяются, как правило, по напластованию пород, приурочиваясь к кровле пли подошве пласта или литологического включения в нем.

Резкий спад давления наблюдается в основном при гидроразрыве монолитных пород, для разрушения которых необходимо некоторое дополнительное давление. При наличии естественных трещин по мере повышения давления на забое скважины выше местного горного давления происходит постепенное раскрытие трещин, а увеличение темпа нагнетания жидкости приводит к повышению давления нагнетания и, соответственно, к увеличению ширины раскрытия трещин и их протяженности [1].

Немаловажной составляющей успеха проведения гидроразрыва являются технологические факторы [7]. Грамотное проведение подготовительных работ, избирательность разрыва, подбор величины давления ГРП, темпа закачки рабочих жидкостей и закрепляющего агента, свойств и количества рабочих жидкостей и закрепляющего агента – все эти характеристики для достижения максимальной эффективности мероприятия ГРП должны быть подобраны оптимальным образом путем тщательного анализа пласта, его рода, режима и фильтрационных характеристик. Только совместный учет всех геологических и технологических факторов позволит рассчитывать на максимальную эффективность проведения гидроразрыва.