CC BY
14УДК 622.276.66
ПОВЫШЕНИЕ НЕФТЕОТДАЧИ ЗАВОДНЕННЫХ ПЛАСТОВ ПРИ ГИДРОРАЗРЫВЕ
IMPROVEMENT OF OIL RECOVERY OF THE FLOODED LAYERS AT FORMATION HYDRAULIC FRACTURING
Т. Ю. Юсифов, С. Г. Паняк, А. А. Аскеров, Ю. М. Варварук, М. Ю. Юсифова
T. Yu. Yusifov, S. G. Panyak, A. A. Askerov, Yu. M. Varvaruk, M. Yu. Yusifova
ООО «РН-УфаНИПИнефть», г Уфа
Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург,
НК «Global Energy», «ASKONAzticar3t» MMC г. Баку
Ключевые слова: гидроразрьш пласта (ГРП); фронт нагнетаемых вод (ФНВ); статический фронт нагнетаемых вод (СФНВ); динамический фронт нагнетаемых вод (ДФНВ); влияние ФНВ на эффективность гидроразрыва пласта; поддержание пластового давления (ППД) Key words: formation hydraulic fracturing (FHF); injected waters front; injected waters static front; dynamic front; influence of the injected waters front on FHF efficiency; reservoir pressure maintenance
Цель исследования — повышение эффективности геолого-технических мероприятий в пределах ранее нерентабельных залежей, с учетом характера и объема закачки воды для поддержания пластового давления.
В последнее время число проведенных на месторождениях Западной Сибири операций ГРП значительно снижается, что обусловлено уменьшением потенциального фонда скважин для его проведения. Одним из важных элементов повышения эффективности ГРП является совершенствование технологии его проектирования. Поиск оптимальных технологий связан со значительными трудностями, сложными условиями добычи. Все мировые нефтегазодобывающие компании предпринимают различные меры по увеличению коэффициента извлечения нефти и газа (КИН). За счет применения методов интенсификации добычи нефти с использованием новых технологий и нестандартных подходов, можно, как оказалось, значительно повысить коэффициент извлечения нефти на полуистощенных месторождениях.
На месторождениях Западной Сибири, находящихся на поздней стадии разработки, обводненность динамично растет, в результате чего снижается эффективность геолого-технических мероприятий (ГТМ), которые проводятся на всех этапах разработки месторождений, но особенно актуальны на поздних стадиях для поддержания уровня добычи. Гидравлический разрыв пласта является уникальным видом ГТМ, применяемость которого практически не ограничивается условиями разработки, но его эффективность зависит от правильного проектирования и применения. При этом проведение ГРП на обводняющихся залежах должно быть направлено на регулирование разработки и обеспечение максимальной нефтеотдачи пластов.
Анализ эффективности геолого-технических мероприятий на месторождениях Западной Сибири позволил выявить зависимость их эффективности от объема и характера фронта нагнетаемых вод. Установлено, что при статическом фронте нагнетаемых вод (СФНВ) эффективность проведения гидравлического разрыва пластов значительно
84
Нефть и газ
№4, 2015
выше, чем при динамическом (ДФНВ). В обычной практике проведение ГРП в зонах ФНВ считается нецелесообразным из-за риска возможного прорыва трещины в воду закачки. Обоснование для проведения операций ГРП в зонах СФНВ обусловлено следующим: а — закачка в проектной части пластов уже многие годы не ведется; б — остаточно-извлекаемые запасы присутствуют; в — добывающие скважины находятся в бездействии; г — давление между зонами откачки и закачки выровнено.
Статический фронт нагнетаемых вод — это неподвижный объем закачанных ранее вод в пласте, скважины ППД при этом находятся в бездействии. При остановке нагнетающих воду скважин подвижная ее часть из заводненных прослоев вытесняется нефтью, поступающей из маловыработанных зон, в результате чего степень заводнения и давление по площади залежи выравниваются, вода переходит в неподвижное (статическое) состояние. Динамический фронт нагнетаемых вод — это подвижный объем закачиваемых скважинами вод, которые сохраняют высокий градиент давления.
Практика применения ГРП показывает, что наибольший эффект при проектировании гидравлического разрыва пласта достигается тогда, когда выбор скважин для проведения гидроразрыва осуществляется с учетом всех факторов пластовой системы, включая взаимовлияние добывающих и нагнетательных скважин. В некоторых случаях после проведения операции ГРП в зонах ФНВ наблюдается как резкий рост, так и падение обводненности продукции, в зависимости от характера первичного заводнения. Следует отметить, что на развитие распространения трещины, прежде всего, влияют такие факторы, как региональный стресс и распределение пластового давления. При этом, естественно, пластовое давление в зоне нагнетания воды выше, чем в зоне влияния добывающих скважин.
По мере эксплуатации залежей условия залегания нефти, воды и газа в пласте меняются, процесс сопровождается значительными изменениями свойств пород, в первую очередь геомеханических характеристик и деформируемости пласта. Мерами деформируемого состояния породы являются следующие параметры: Е-модуль Юнга, ^коэффициент Пуассона, Ь-модуль объемной упругости, G-модуль сдвига. Переориентация основных напряжений оказывает существенное влияние на упомянутые параметры и вынуждает трещину ГРП изменить свое направление.
Изменения свойств пласта происходят и на фронте нагнетаемых вод, поэтому их следует рассматривать в динамике — в зависимости от изменения пластового давления, температуры и других условий в залежах. Таким образом, в процессе закачки большого объема воды скважинами ППД под воздействием напора напряженное состояние породы меняется, а созданная при ГРП трещина развивается в сторону высокого напряжения (рис. 1).
Рис. 1. Карта «Геология и добыча» (ГиД) -ДФНВ, трещина ГРП развивается в сторону закачки
Таким образом, проведенные нами полевые работы убедительно подтвердили высказанные выше теоретические рассуждения о возможности повышения нефтеотдачи скважин со статическим состоянием закачанных вод. Практика подтвердила также, что при динамическом состоянии фронта нагнетаемых вод проведение гидравлического разрыва пласта менее эффективно и нередко приводит к прорыву воды и обводнению проектных скважин. Поэтому было принято решение подвергнуть гидроразрыву сква-
№ 4, 2015
Нефть и газ
<5
жины, которые находились в зонах СФНВ, где скважины ППД находились в бездействии. Результаты оказались положительными, выведены из консервации и успешно запущены в работу ряд скважин.
Следует учитывать существенное влияние деформаций пород, формирующихся в процессе эксплуатации месторождения, на эффективность последующих ГРП. Такое изменение физических свойств определяется пластовым давлением, градиент которого может уменьшаться со временем, приходить к статическому равновесию на законсервированных скважинах, вновь восстанавливаться при искусственных методах поддержания давления в залежи. В зонах расположения нагнетательных скважин в пласте давление повышенное, однако, после их остановки может стабилизироваться и создавать метастабильное равновесие. В таких низкоградиентных условиях закачанные воды теряют подвижность и создают статический фронт (СФНВ). Это обстоятельство послужило основанием для принятия решения о проведении операций ГРП на скважинах с СФНВ, что было подтверждено практическими результатами (рис. 2).
Рис. 2. СФНВ, трещина ГРП не прорывается в воду закачки
Опытные работы показали, что в результате гидравлического разрыва искусственно созданная трещина соединяет удаленную, ранее не вовлеченную в разработку область пласта с зоной влияния добывающей скважины. Вода с остаточной нефтью вытесняется в сторону трещины, флюид по высокопроницаемым каналам поступает в добывающую скважину, дебит скважины стабилизируется.
Техническим результатом вышеуказанных теоретических и практических исследований является обоснование экономической целесообразности проведения операций ГРП в зонах разрабатываемых месторождений с фронтом нагнетаемых вод, а также в зонах низкой эффективности закачки воды. Такое обоснование базируется на результатах предварительного исследования состояния закачанных вод и фильтрационно-емкостных характеристик пластов. Возможность проведения гидравлического разрыва пласта в залежах с ФНВ позволит расширить спектр операций по стимуляции добычи на месторождениях, которые находятся на поздней стадии разработки.
Положительные результаты внедрения модернизированной методики ГРП в заводненных пластах позволяют по-новому планировать проведение таких операций в сложный, завершающий период эксплуатации залежей. Это касается, прежде всего, месторождений Западной Сибири, которые нуждаются в применении новых, иногда нетрадиционных подходов для повышения эффективности работы скважин и максимальной нефтеотдачи пластов. Данные методы также могут быть использованы мировыми нефтегазовыми компаниями в целях интенсификации добычи, увеличения коэффициента извлечения нефти.
Выводы
• Опытными работами подтверждена высказанная ранее теоретическая возможность эффективного использования ГРП в зонах фронта нагнетаемых вод. Доказана возможность достаточно надежного проведения гидроразрыва пласта в зонах статичного стояния закачанных вод.
86
Нефть и газ
4, 2015
• Определены степени рисков прорыва в новообразованные трещины ГРП вод закачки при статичном (безградиентном) и динамичном (высокоградиентном) фронтах нагнетаемых вод.
• Практическая реализация полученных выводов позволила провести ГРП на скважинах нерентабельных площадей, увеличить добычу нефти в промышленных масштабах, повысить коэффициент нефтеотдачи залежей, реально увеличить доизвле-чение запасов нефтяных месторождений.
Список литературы
1. Паняк С. Г. Гидроразрыв пласта — эффективный метод доизвлечения запасов нефти и газа // Нефть и газ. -2011. -№ 5. - С. 56-59.
2. Мирзаджанзаде А. Х., Хасанов М. М., Бахтизин Р. Н. Моделирование процессов нефтегазодобычи. - Москва-Ижевск, 2004.
3. Юсифов Т. Ю., Фаттахов И. Г., Маркова Р. Г. Поэтапный контроль проведения геолого-технических мероприятий на поздней стадии разработки месторождений // Научное обозрение. - 2014. - № 4. - С. 38-42.
4. Юсифов Т. Ю. Переориентация азимута трещины повторного гидроразрыва пласта с уменьшением массы проппанта // XIV научно-практической конференции «Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами». Тезисы докладов. - Анапа, 23-25 сентября 2014 г. - С. 48.
5. Юсифов Т. Ю. Гидроразрыв нефтяных пластов с низким давлением (на примере месторождений ООО «РН-Пурнефтегаз») // Нефтегазовое дело. - 2012. - № 3. - С. 179-184.
6. Юсифов Т. Ю., Зизаев Р. М., Колода А. В., Аскеров А. А. Комплексный подход к проектированию гидроразрыва глинистых пластов нефтяных месторождений (на примере БП14 Тарасовского месторождения ООО «РН-Пурнефтегаз») // Нефтегазовое дело. -2012. -№ 2. -С. 182-188.
7. Юсифов Т. Ю. Влияние закачки на выработку запасов при планировании геолого-технических мероприятий // VIII научно-практическая конференция: «Математическое моделирование и компьютерные технологии в процессах разработки месторождений». Тезисы докладов. // Нефтяное хозяйство. - Уфа, 2015.
Сведения об авторе
Юсифов Теюб Юсиф оглы, к. т. н., главный специалист ООО «Роснефть — Уфимский научно-исследовательский и проектный институт», г. Уфа, тел. 89373087202, e-mail: YusifovTY@ufanipi.ru
Паняк Стефан Григорьевич, д. г.-м. н., заведующий кафедрой геологии и ЗЧС, Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, тел: 8(343 3)2574105, e-mail: panjaks@rambler. ru
Аскеров Амил Акиф оглы, аспирант, Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, тел. 8(34936)57539, e-mail: Askerov.A.M@mail.ru Варварук Юрий Михайлович, Президент Global Energy «Abesheron Operating Company», г. Баку, Республика Азербайджан, тел. 89170480273, e-mail: YVarvaruk@AOC. az
Юсифова Мехпара Юсиф гызы, инженер, «ASKON Azticarst» MMC, г Баку, Республика Азербайджан, тел. 89170480273, e-mail:YusifovTY@ufanipi. ru
Information about the author
Yusifov T. Yu., Candidate of Science in Engineering, chief specialist of LLC «Rosneft — Ufa Research and Designing Institute», Ufa, phone: 89373087202, e-mail: Yusifov-TY@ufanipi. ru
Panyak S. G., Doctor of Geology and Mineralogy, head of the chair of geology, the Ural State Mining University, phone: 8(343 3)2574105, e-mail: panjaks@rambler. ru
Askerov A. A., postgraduate, the Ural State Mining University, phone: 8(34936)57539, e-mail: Askerov.A.M@mail.ru
Varvaruk Yu. M., president of «Global Energy Abesheron Operating Company», Baku, Republic of Azerbaijan, phone: 89170480273, e-mail: YVarvaruk@4OC.az
Yusifova M. Yu., engineer of «ASKON Azticarst» MMC, Baku, Republic of Azerbaijan, phone: 89170480273, e-mail: YusifovTY@ufanipi. ru
