CC BY
220ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
АНАЛИЗ МИНИ-ГРП ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГИДРОРАЗРЫВА
ПЛАСТА Анкушев Я.Е.
Анкушев Ярослав Евгеньевич - аспирант, кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень
Аннотация: в статье рассматривается назначение мини-ГРП, тест, который проводится перед основным гидроразрывом пласта. Описываются основные параметры, получаемые после проведения мини-ГРП, приведены основные типы фильтрации жидкости в трещине ГРП.
Ключевые слова: гидроразрыв пласта, мини-ГРП, эффективность жидкости, эффективное давление, давление смыкания, стресс смыкания, типы фильтрации жидкости.
Гидравлический разрыв пласта (ГРП) это механический метод воздействия на продуктивный пласт давлением, создаваемым закачкой в пласт жидкости, в результате чего порода разрывается по плоскостям минимальной прочности. Затем, в созданную трещину нагнетается расклинивающий материал (проппант), который удерживает трещину в раскрытом состоянии после снятия давления нагнетания. В результате образуется узкий, но с весьма высокой проводимостью, канал для потока флюидов по направлению к скважине, проницаемость которого на несколько порядков выше, чем проницаемость пласта [2, 5].
Перед проведением ГРП необходимо создать модель обработки, основываясь на геомеханических свойствах пород, пластовых условиях и свойствах жидкости гидроразрыва. В виду отсутствия точных и полноценных данных о механических свойствах пород, наличию неопределенности в величине анизотропии механических свойствах пород, а также неопределенности в расчетах напряженно -деформированного состояния пород, модель ГРП может значительно отличаться от того, что будет получено в реальных условиях при проведении операции [2, 31].
Для минимизации различий, в целях получения достоверных данных о геомеханических свойствах породы, перед основным ГРП проводится калибровочный тест - мини-ГРП. Мини-ГРП это самый важный тест на месте проведения работ перед основным ГРП и определяется как относительно короткая по времени закачка на скорости основной работы, с использованием относительно больших объемов жидкости и малого количества проппанта [1, 72]. После проведения мини-ГРП получают следующую информацию:
- Давление смыкания пласта (давление в трещине, которое образуется, когда стенки трещины смыкаются после утечек).
- Стресс смыкания (минимальный горизонтальный стресс, существующий в пласте).
- Эффективность жидкости гидроразрыва (показывает отношение объемов отфильтрованной жидкости, к объему жидкости, который остался в пласте, выражается в процентном соотношении).
- Эффективное давление (разность между давлением в любой точке трещины и давлением при котором трещина сомкнется).
- Параметры фильтрации жидкости в пласт (наличие и типы утечек) [1, 73].
Вышеперечисленные параметры определяются программно при анализе кривой
падения давления (в-функции) после остановки закачки мини-ГРП. в-функция является функцией безразмерного времени, связывающая время остановки (1) к
общему времени закачки (1р), предполагая при этом закачку с постоянным расходом. Данный метод был впервые предложен Кеном Нолти в 1980 и далее уточнялся и расширялся другими специалистами [1, 80].
После остановки закачки при наличии раскрытой трещины ГРП существует псевдо-линейный режим фильтрации, угол наклона производной суперпозиции в логарифмических координатах составляет 0.5, отклонение от этого угла будет означать изменение режима, и, следовательно, смыкание трещины.
G Function Time
Рис. 1. Пример G-функции и определенных параметров
Анализ производной G-функции требует построения графика зависимости забойного давления, производной давления (dP/dG) и производной суперпозиции (GdP/dG) от G-функции. Целью анализа производной по G-функции является определение типа фильтрации и давления смыкания трещины. В большинстве случаев производная суперпозиции точно указывает смыкание трещины ГРП при отклонении данных вниз от экстраполированной прямой в течении периода нормальной фильтрации. Тип фильтрации устанавливается по характерной форме кривых производной и производной суперпозиции. Ниже рассмотрим графики производной G-функции для наиболее распространённых типов фильтрации.
При нормальной фильтрации, область трещины остается постоянной в течение периода остановки скважины, а фильтрация происходит через однородную матрицу породы. Анализ производной G-функции выявляет нормальную фильтрацию в виде постоянной производной, в то время как производная суперпозиции лежит на прямой линии, проходящей через начало координат. Давление смыкания отмечается в точке отклонения производной суперпозиции вниз от этой прямой линии.
---(¡3 (Шв) Давление НКТ1 (атм)
юо.о - Замеренное забойное давление (атм)--(с!/с16) Давление НКТ 1 (атм)
80.00
600.0
60.00 450.0
40.00
300.0
20.00
150.0
00 0 000
I 1
I Давление смыкания на устье: 13Э.Э аты
1 Расчетная проницаемость Подразумеваемая эффект 'аеиетиюе эффективное д. 0.33 иД мвностъ снеся: 59.9 % 1алекке: &5 0 атм
1
1 ¡1.
1 ¡1
1 1
1.800 2.700
Время 6-Функции
Рис. 2. Нормальная фильтрация
Зависящая от давления фильтрация по раскрытым трещинам отмечается в виде характерного «горба» на производной суперпозиции, лежащей на экстраполированной прямой линией, проходящей через данные нормальной фильтрации. Давление смыкания трещины определяется в конце «горба», в точке пересечения данных производной суперпозиции с экстраполированной прямой.
--(С с!/<Ю) Давлен ие Н КТ (атм)
50 00 - Замеренное забойное давление (атм)--(с1/сЕ) Давление НКТ (атм)
40.00 400.0
30.00
зоо.о
20.00 200.0
10.00. 100.0
0-0 0.000
\ь /1 спалпплч1
радиент давления сыысакия: 0.1201 ашы Давление смыкания на устье: 44.5 аш Время смыкания: 12.5 мин Время закачки: 5.6 мин 'асчешая проницаемость: 0.39 мД Подразумеваемая эффективность смеси: 55.0 % Расчетное эффективнее давление: 78.4 аш
Ч / / /
\ ^ / /
1 \ \ \ Ар/ Нн 1 А, IV
1л-. Л ■ММ . Г и™ к V
/ /
/ / 1 \
} /
/
2.040 3.060
Время С Функции
Рис. 3. Фильтрация, зависящая от давления
Рецессия высоты трещины в период остановки скважины выявляется, когда данные производной суперпозиции опускаются ниже прямой линии, экстраполированной через данные нормальная фильтрации. Смыкание трещины ГРП фиксируется в точке, в которой данные производной суперпозиции отклоняются вниз от прямой линии.
100.
750.0
ВО .00
600.0
---(¡3 Устьевое давление (атм)
о - Замеренное забойное давление (атм)--
60.00 450.0
40.00
300.0
20.00
150.0
0.0 0.0
(сМ6) Устьевое давление (атм)
1 1 т ^СРР?
-1- I радиент давления сшсапп 0.1274 аты/ы 97.7 алы ¡а" У
1 I 'зсчепш проницаемость: 0.92 мД Подразумеваемая эффективность снеси: 49.2 % -'А 1'М, |
I1, X" А' \irfij
_Д Л Ф м
■ У
/ \
1 м У/мУ / 1
1 \
/
0 600 1 200 1 800 2 400 3 000
Время 6 Функции Рис. 4. Рецессия высоты трещины
Используя информацию, описанную выше можно достаточно точно определять параметры трещины по результатам мини-ГРП, определять типы фильтрации, использовать эти параметры для калибровки модели основного ГРП и вносить дополнительные изменения в график обработки ГРП для уменьшения рисков при проведении операции [1, 72-77].
Список литературы
1. Экономидес М., Олайни Р., Валько П. Унифицированный дизайн гидроразрыва пласта. Алвин шт. Техас: Орса пресс, 2002. 192 с.
2. Желтое Ю.П. Гидравлический разрыв пласта. М.: Гостоптехиздат. 98 с.
