ПРОСКУРИН ВАЛЕРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ МНОГОСТАДИЙНОГО ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ

Короткий опис

ПРОСКУРИН ВАЛЕРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ МНОГОСТАДИЙНОГО ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ: диссертация ... кандидата технических наук: 25.00.17 / ПРОСКУРИН ВАЛЕРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ;[Место защиты: Институт проблем транспорта энергоресурсов - ГУП].- Уфа, 2014.- 126 с.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
«ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ТРАНСПОРТА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ»
(ГУП «ИПТЭР»)

УДК 622.276.76 На правах рукописи

ПРОСКУРИН ВАЛЕРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ МНОГОСТАДИЙНОГО ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА
В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация
нефтяных и газовых месторождений

ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Научный руководитель 
доктор технических наук, профессор
Хисамутдинов Наиль Исмагзамович

Уфа 2013
Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………..…………….…. 4
ГЛАВА 1. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА
ПЛАСТА НА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОРА………….

7
1.1. Ключевые понятия о механизме гидравлического разрыва пластов.................... 7
1.2. Зарубежный и отечественный опыт использования гидроразрыва…………….. 10
1.3. Обобщение опыта проведения повторного и многоступенчатого
гидроразрыва пласта………………………………………………………………... 21
Выводы по главе 1……………………………………………………………………….. 28
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГРП
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВЫРАБОТКИ ЗАПАСОВ НЕФТИ
ГЛИНИЗИРОВАННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ……………………………..

30
2.1. Об основных направлениях разработки нефтяных месторождений
ОАО «СЛАВНЕФТЬ-МЕГИОННЕФТЕГАЗ»……………………………………..
30
2.2. Оценка эффективности проведения мероприятий ГРП с использованием
характеристик вытеснения и методом сравнения с соседними скважинами
по пласту АВ11-2 Самотлорского месторождения …………...................................

33
2.3. Статистический анализ данных эффективности применения гидроразрыва
пласта на объекте АВ11-2 Самотлорского месторождения……………………….
43
Выводы по главе 2………………………………………………………………………. 49
ГЛАВА 3. ВЫДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИЕВ УСПЕШНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ
МНОГОСТАДИЙНОГО ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА
В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ И КОМПЛЕКСНОГО
ПАРАМЕТРА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ
УСПЕШНОСТИ МНОГОСТАДИЙНОГО ГРП....................................

51
3.1. Опыт применения технологии ГРП в горизонтальных скважинах
Самотлорского месторождения................................................................................
52
3.2. Выработка критериев применимости технологии многостадийного ГРП……. 56
3.2.1. Оценка успешности применения ГРП в горизонтальных скважинах
в зависимости от геологических свойств участка пласта в районе точки
бурения…..................................................................................................................
57
3.2.2. Оценка успешности горизонтального бурения с ГРП с учетом влияния
анизотропных свойств пласта….............................................................................
61
3.2.3. Влияние синусоидального профиля ствола горизонтальной скважины
на технологические показатели ее работы….........................................................
64
3.3. Комплексный параметр успешности применения многостадийного ГРП
в условиях глинизированных пластов…..................................................................
67
Выводы по главе 3……………………………………………………………………….. 69
ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОВЕДЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ МНОГОСТАДИЙНОГО
ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ
НА ОБЪЕКТЕ ТИПА «РЯБЧИК» ОАО «СЛАВНЕФТЬ-
МЕГИОННЕФТЕГАЗ»................................................................................

70
4.1. Обоснование выбора математической модели для оценки и распределения
эффекта от проведения многостадийного ГРП в горизонтальной скважине……
70
4.2. Описание используемой гидродинамической модели участка ОПР…................. 72
4.3. Существующие методы моделирования гидроразрыва пласта
в представленном симуляторе. Преимущества и недостатки……………………
78
4.4. Исследования эффективности проведения операций многостадийного
гидроразрыва пласта в горизонтальной скважине………………………………..
81
4.5. Поиск оптимальной схемы проведения 4 стадийного гидроразрыва пласта
в горизонтальной скважине.......................................................................................
93
Выводы по главе 4……………………………………………………………………….. 96
ГЛАВА 5. ПЕРВООЧЕРЕДНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ
ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТА АВ11-2 НА ОСНОВЕ
ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ….........................................................

97
5.1. Оценка эффективности бурения новых скважин на пласт АВ11-2 «рябчик»
Ватинского, Мегионского и Мыхпайского месторождений
на базе вероятностно-статистической модели….....................................................

97
5.2. Обоснование применимости и оценка эффективности технологии
многостадийного ГРП на месторождениях ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»
на детализированной гидродинамической модели….............................................

103
5.3. Первоочередные рекомендации по повышению эффективности разработки
пласта АВ11-2 на основе полученных результатов в условиях Самотлорского
месторождения………………………………………………………………………

106
Выводы по главе 5………………………………………………………………………. 111
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ………………………………………………………. 112
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ CПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…….. 114

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Широко распространенный в последнее время локальный гидроразрыв пласта (ГРП) в нефтяной промышленности рассматривается как эффективный метод воздействия на призабойную зону скважин и как технология, увеличивающая приток нефти. Технология основана на механизме возникновения и распространения трещин в горных породах как при однократном, так и многократном гидравлических разрывах пласта. Опубликованные работы по ГРП в большинстве случаев относятся к вертикальному типу скважин, а информация и опыт проведения ГРП в горизонтальных скважинах (ГС), особенно при многократном ГРП (МГРП), достаточно узки. Это связано с тем, что процессы и теоретические исследования эффективности применения многостадийного ГРП в горизонтальных скважинах в условиях анизотропного неоднородного коллектора, а также определение оптимального количества стадий гидроразрыва с оценкой расстояний между создаваемыми трещинами практически мало исследованы. В условиях широкого развития технологий применения многократного гидроразрыва пласта на практике необходимость теоретических исследований усиливается в связи с тем, что, по данным опытных работ, например на Самотлорском месторождении, при вторичном ГРП от первого (базового) эффективность снижается на 17 %, а на третьем  на 31…35 %. Поэтому возникла необходимость разработки новых критериев успешности применения многократного ГРП в технологиях комплексного воздействия на пласт для использования в промысловых условиях. Такая задача в настоящее время является востребованной и актуальной.
Цель работы – совершенствование технологий многостадийного гидроразрыва пласта в анизотропном неоднородном нефтенасыщенном коллекторе с целью повышения притока нефти.
Основные задачи исследований:
1. Статистический анализ существующих технологий применения гидроразрыва в России и за рубежом;
2. Оценка основных параметров технологий ГРП и выявление причин их низкой эффективности;
3. Теоретические исследования эффективности проведения операции многостадийного гидроразрыва пласта в горизонтальной скважине в глинизированных нефтенасыщенных коллекторах;
4. Определение оптимальной схемы проведения четырехстадийного гидроразрыва пласта в горизонтальной скважине;
5. Выработка критериев эффективности применения технологии бурения горизонтальных скважин с многоступенчатым ГРП;
6. Разработка первоочередных рекомендаций по повышению эффективности вытеснения нефти из глинизированных пластов на основе полученных результатов исследований автора.
Методы решения поставленных задач
Для поиска аналитических решений поставленных задач в представленной работе использовались численные методы решения отдельных промысловых задач. Моделирование разработки горизонтальными скважинами реального месторождения проведено при помощи двух- и трехфазного симуляторов «Tempest-More». Расчеты отдельных технологических показателей выработки запасов нефти залежи выполнены с привлечением современной вычислительной техники. Обобщение результатов использования технологий ГРП в горизонтальных скважинах проведено по промысловым данным.
Научная новизна результатов работы:
1. На основе анализа фактического материала и выполненных теоретических исследований предложена методика расчета комплексного параметра эффективности многостадийного ГРП, включающая разделение факторов успешности на геологические, конструкционные и технологические группы с выделением семи критериев успешности;
2. В результате численных исследований технологий многостадийного ГРП установлена пороговая эффективность числа воздействий на анизотропный неоднородный нефтенасыщенный коллектор с ГРП не более четырех с расстояниями расположения точек воздействия пропорционально по длине горизонтального ствола числу воздействий, а при внедрении последующих операций прирост оценивается на уровне
2 %, что указывает на низкую эффективность;
3. В условиях выработки глинизированных коллекторов типа «рябчик» применение многоступенчатого гидроразрыва пласта в горизонтальной скважине при её проводке в наиболее продуктивной части пласта имеет преимущества над наклонной горизонтальной скважиной, охватывающей все пропластки.
На защиту выносятся:
• обоснование определения комплексного параметра успешности применения многостадийного ГРП в горизонтальных скважинах при отборе нефти из глинизированных коллекторов;
• методика изучения и определения числа воздействий с ГРП на анизотропный неоднородный коллектор по длине горизонтального ствола добывающей скважины;
• методика определения оптимальных расположения и ориентации стволов горизонтальной добывающей и нагнетательной скважин;
• результаты опытно-промышленных работ по рекомендациям автора.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Результаты диссертационной работы используются при разработке анизотропных неоднородных нефтенасыщенных коллекторов с ГРП на Ватинском, Мыхпайском, Мегионском, Ново-Покурском месторождениях.
Комплекс мероприятий, включающий работы по технологиям многостадийного гидроразрыва пласта в горизонтальных скважинах, реализован на 25 скважинах в период с 2010 по 2013 гг., что дало возможность дополнительно добыть 8540 т нефти с экономическим эффектом 16,9 млн рублей.
Апробация результатов работы.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на производственно-технических советах ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» (г. Москва, г. Мегион, 2010  2013 гг.), на научно-технических советах НПО «Нефтегазтехнология»
(г. Уфа, 2012, 2013 гг.), на научно-технической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Уфа, 2013 г.).

Список літератури

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выполненный анализ геологического строения залежей нефти и результатов промысловых испытаний технологий гидроразрыва пласта на объектах нефтяных месторождений Западной Сибири показал, что многоступенчатый гидроразрыв пласта является эффективным методом интенсификации добычи нефти и способен значительно (до 4 раз) увеличить текущий дебит горизонтальной скважины.
2. Анализ фактических результатов проведения многостадийного гидроразрыва пласта на примере горизонтальных скважин Самотлорского месторождения позволил определить и выделить три основных направления успешности проведения многостадийного ГРП на глинистых пластах типа «рябчик». Это выбор точки бурения (геологические параметры), ориентация ствола скважины в пространстве пласта и технология проведения многостадийного ГРП. Внутри данных направлений были выделены семь критериев успешности проведения многостадийного ГРП. Указанные критерии включают в себя и геологические параметры, что позволяет оценить ожидаемый эффект от ГРП, возможно, и на коллекторах с иными фильтрационно-емкостными характеристиками, нежели анализируемый пласт АВ11-2 Самотлорского месторождения.
3. На основе выделенных параметров был рассчитан комплексный параметр эффективности ГРП, который рекомендуется использовать при оценке перспектив проведения многостадийного ГРП на пластах «рябчикового» типа Ватинского месторождения, а также на аналогичных объектах Мыхпайского и Мегионского месторождений.
4. Прирост по накопленной добыче нефти по ГС наблюдается при увеличении количества стадий ГРП, причем эта зависимость между ними нелинейна. Установлено, что при увеличении количества стадий ГРП более четырех скорость прироста добычи нефти резко падает, а внедрение последующих операций дает прирост на уровне 2 % с каждой последующей.
5. Применение многоступенчатого гидроразрыва пласта в горизонтальной скважине при её проводке в наиболее продуктивной части пласта имеет преимущества над наклонной условно горизонтальной скважиной, охватывающей все пропластки.
6. В результате статистического анализа и обработки промыслового материала внедрения ГРП на Самотлорском, Ватинском, Мыхпайском и Мегионском месторождениях установлено наличие зависимости коэффициента эффективности ГРП от толщины непроницаемого раздела между нефтенасыщенными пропластками, которая ограничивается величиной 3,5…4,0 м.
7. При испытании технологий многоступенчатого ГРП на объектах пласта АВ11-2 Самотлорского и Ватинского месторождений на 25 скважинах с горизонтальным стволом в период с 2010 по 2013 гг. дополнительно добыто 8540 т нефти с экономическим эффектом 16,9 млн рублей.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абдульмянов, С. Х. Выделение и уточнение распространения типов коллекторов пласта АВ11-2 Самотлорского месторождения Текст  / С. Х. Абдульмянов,
С. Л. Еловиков, А. А. Чусовитин, Р. Г. Сарваретдинов, Р. Х. Гильманова // НТЖ «Нефтепромысловое дело». – 2012. – № 11. – С. 9-15.
2. Абдульмянов, С. Х. Повышение эффективности притока нефти к горизонтальной скважине комбинированной технологией многоступенчатого гидроразрыва пласта Текст : дис. … канд. техн. наук: 25.00.17: защищена 02.11.2010 / Абдульмянов Сергей Хамзянович. – Уфа, 2010. – 133 с. – Библиогр.: с. 124-133.
3. Афанасьева, А. В. Заводнение нефтяных месторождений при высоких давлениях нагнетания Текст  / А. В. Афанасьева, А. Т. Горбунов, И. Н. Шустеф. – М.: Недра, 1975. – 216 с.
4. Басарыгин, Ю. Н. Исследование факторов и реализация мер долговременной эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Обработка призабойной зоны пласта химическими и физическими методами Текст  / Ю. Н. Басарыгин и др. – Краснодар: Просвещение-Юг, 2004. – 173 с.
5. Баренблатт, Г. И. О некоторых задачах теории упругости, возни¬кающих при исследовании механизма гидравлического разрыва пла¬ста Текст  / Г. И. Баренблатт // Прикладная математика и механика. – 1956. – Т. ХХ. – Вып. 4. – С. 475-486.
6. Богданов, В. Л. Анализ результатов бурения и эксплуатации горизонтальных скважин на Федоровском месторождении Текст  / В. Л. Богданов, Н. Я. Медведев // Нефтяное хозяйство. – 2000. – № 8. – С. 30-42.
7. Анализ эффективности применяемых технологий по разработке сложнопостроенного объекта АВ11-2 «рябчик» Самотлорского месторождения Текст : отчет о НИР / ЗАО «ТИНГ», ООО «ТННЦ»; Бриллиант Л. С., Клочков А. А. – Тюмень, 2009. – 478 с.
8. Владимиров, И. В. О некоторых особенностях моделирования гидроразрыва пласта Текст  / И. В. Владимиров, Т. Ф. Манапов, А. Ф. Шакурова, А. В. Аржиловский // НТЖ «Нефтепромысловое дело». – 2012. – № 1. – С. 59-60.
9. Гайдуков, В. Н. Анализ результатов гидроразрыва пласта на место¬рождениях ОАО «Варьеганнефтегаз» Текст  / В. Н. Гайдуков // Сб. докл. научн.-техн. совещания по обмену опытом и выработке основных направлений деятельности в области повышения

эффективности разработки место¬рождений ОАО «Варьеганнефтегаз». – М.:
НК «СИДАНКО», 1998. – С. 146-160.
10. Гусев, С. В. Результаты широкомасштабного применения ГРП на месторождениях Западной Сибири Текст  / С. В. Гусев, Л. С. Бриллиант, А. Н. Янин // Разработка нефтяных и нефтегазовых месторождений: матер. совещания (г. Альметьевск, 1995 г.). – М.: ВНИИОЭНГ, 1996. – С. 291-303.