По эффективным каналам

По эффективным каналам

Повышение эффективности гидроразрыва пласта за счет внедрения новых технологических решений

Фото: Евгений Уваров

Еще недавно технологию многостадийного гидроразрыва пласта (МГРП) иначе как инновационной никто в российской нефтяной отрасли не называл. Сегодня в «Газпром нефти» это серийная операция, которую проводит большинство добывающих «дочек» компании. Следующая задача — повышение эффективности МГРП за счет внедрения новых технологий

Текст: София Зорина

На стадии разрыва

Разработка месторождений с низкими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС) становится необходимостью для всех российских нефтяных компаний — количество «легких» запасов подходит к концу. Справиться с такой задачей сегодня невозможно без применения технологии гидроразрыва пласта, изобретенной, кстати, в СССР еще в 50‑е годы прошлого века. Самая эффективная при работе со сложными запасами модификация этой разработки — многостадийный гидроразрыв.

Первая горизонтальная скважина с четырьмя стадиями ГРП в «Газпром нефти» была пробурена и введена в эксплуатацию в 2011 году на Вынгапуровском месторождении. За три прошедших года технология была полностью освоена и внедрена уже во всех дочерних предприятиях компании, имеющих проблемные залежи. Причем задача стояла не только техническая, но и экономическая — применение этой недешевой технологии должно себя окупать, а значит, она требует тщательного предварительного расчета и анализа всех параметров.

Динамику покорения новой технологии проще всего отследить в цифрах: если в 2012 году было пробурено 29 горизонтальных скважин с МГРП в четырех дочерних обществах, то годом позже эта цифра увеличилась уже до 140 скважин в семи «дочках» на 11 месторождениях. Ожидается, что по итогам уходящего года операция многостадийного гидроразрыва будет выполнена уже на 160 скважинах. Выросло и количество стадий гидроразрыва — с четырех до десяти. Пока первенство здесь принадлежит Вынгапуровскому месторождению. В дальнейших планах — наращивание количества операций гидроразрыва и количества его стадий, тиражирование технологии во всех дочерних предприятиях компании и, конечно же, опытно-промышленные испытания новых технологий ГРП. Задел для этого уже есть — весной нынешнего года на Приобском месторождении «Газпромнефть-Хантоса» впервые в России был проведен гидроразрыв пласта с созданием каналов высокой проводимости, или так называемый кластерный ГРП. И это лишь одна из инноваций в области гидроразрыва, активно прорабатываемых сегодня специалистами Научно-технического центра «Газпром нефти» и дочерних обществ компании.

Кластерный подход

Условно в технологии гидроразрыва пласта можно выделить несколько технических составляющих: соответствующую компоновку насосно-компрессорной трубы и два основных материала, закачиваемые в пласт во время операции: расклинивающий трещину агент (проппант) и жидкости, этот проппант доставляющие к месту назначения. Инновации, ведущие к повышению эффективности технологии, касаются всех этих составляющих.

В частности, все изыскания в области проппанта и жидкостей ГРП направлены на то, чтобы создать идеально расклиненную трещину с максимально возможным притоком флюида. Над этой задачей бьются химики и инженеры. Первые пытаются найти оптимальную жидкость. Она должна, с одной стороны, быть достаточно вязкой, чтобы дать возможность трещине образоваться и расти, а также без лишних потерь доставлять проппант в скважину, а затем в пласт. С другой стороны, вязкость состава должна резко снижаться после выполнения задачи — это даст жидкости возможность вытечь из скважины, не задерживаясь в проппантной набивке. Если раньше в качестве основных жидкостей ГРП применяли модифицированную нефть, то сегодня, как правило, используют различные полимеры. Кстати, и материал самого проппанта также неоднократно менялся. Сначала в качестве расщепляющего агента использовали, например, молотую ореховую скорлупу, затем чистый кварцевый песок. Одновременно приходило понимание, что проппантные набивки, образованные частицами большего размера и сферической формы, обладают более высокой проводимостью для протекающей сквозь них жидкости. Поэтому сегодня в качестве проппанта используют высокопрочные керамические круглые гранулы. На этом пока эволюцию самого проппанта в чистом виде можно считать законченной, хотя остается задел исследований по применению проппантов со специальными покрытиями, решающими специфические задачи.

Следующим шагом стал новый взгляд на проппантную набивку в целом. Идея заполнять трещину проппантом не полностью, под завязку, а таким образом, чтобы в набивке оставались достаточно большие пространства для течения жидкости — высокопроводимые каналы, окружающие кластеры проппанта, родилась в компании Schlumberger. За счет этого должна увеличиваться проводимость трещины, а заодно будет экономиться проппант, использование которого в случае нескольких стадий ГРП и больших по размеру трещин достигает сотен тонн.

Добиться распределения проппанта в трещине не сплошной набивкой, а в виде отдельных кластеров удалось за счет изменения принципа закачки. При традиционном ГРП вся закачиваемая жидкость содержит проппант, концентрация которого постепенно увеличивается. В случае же «кластерного» подхода проппант заканчивают порциями, перемежая его с пустой жидкостью. За счет таких импульсов удается распределить проппант по трещине в виде отдельных «столбиков». В результате применения импульсной закачки рисунок проппантной набивки должен принципиально отличаться от обычной — это уже не сплошное заполнение трещины капсулами, а проппантные пачки, отделенные друг от друга свободными каналами. При этом, чтобы пачки проппанта не расползались в жидкости по мере продвижения в скважине, в них добавляют специальные волокна.

Так выглядит новая технология в теории. «Конечно, на практике получаемый результат может отличаться от теоретического, — заметил начальник отдела дизайнов ГРП „Газпромнефть НТЦ“ Ильдар Файзуллин. — О том, что происходит в скважине и каков в действительности рисунок проппантной набивки, мы можем судить только по косвенным исследованиям. И на сегодняшний момент никто не может доказать, что происходит именно то, что задумано». Тем не менее сами разработчики технологии, испытывавшие ее на месторождениях в США и Аргентине, делают оптимистичные прогнозы и обещают увеличение накопленной добычи в 1,5–2 раза по сравнению со скважинами с традиционным ГРП.

Полевые испытания

Технология шестистадийного ГРП с созданием каналов высокой проводимости в мае этого года была опробована на Приобском месторождении «Газпромнефть-Хантоса». Сразу после проведения операции удалось достигнуть запланированных дебитов. Однако понять, насколько технология оправдывает себя, можно, только накопив данные о работе скважины за достаточно большой период. «Анализ мониторинга, проведенный по истечении четырех месяцев работы скважины, показал, что технология эффективна, — рассказал начальник управления планирования ГТМ „Газпромнефть-Хантоса“ Николай Чебыкин. — Показатель удельного дебита жидкости к эффективной мощности пласта оказался немного выше по сравнению с соседними скважинами, на которых проводился МГРП по стандартной технологии». Также в полном соответствии с теорией удалось уменьшить объем закачиваемого проппанта, что немедленно сказалось на стоимости операции — в итоге общая экономия при кластерном ГРП на Приобке составила порядка 10%. До конца года планируется провести подобный ГРП еще на одной горизонтальной скважине. По результатам этих работ и предполагается сделать выводы о дальнейшей перспективе технологии. «Уже сейчас видно, что технология может быть эффективна при высоких объемах закачки проппанта. В любом случае необходим индивидуальный подход к каждой скважине для оценки возможности применения той или иной технологии при ГРП», — констатировал Николай Чебыкин.

Среди возможных новшеств при проведении многостадийного гидроразрыва специалисты «Газпромнефть-Хантоса» и Научно-технического центра рассматривают также высокоскоростной ГРП. Он может оказаться полезным при разработке нетрадиционных и трудноизвлекаемых запасов нефти, в частности из баженовской свиты. При высокоскоростном гидроразрыве закачка проппанта в скважину происходит в несколько раз быстрее, чем при стандартном ГРП. Это позволяет расширить и закрепить сеть естественных трещин и создать новые, техногенные трещины — более длинные и узкие, чем при обычном подходе. Применение такого метода возможно только для пластов с ультранизкой проницаемостью, измеряемой в тысячных долях миллидарси и ниже. Высокоскоростной гидроразрыв пласта планируется опробовать для разработки баженоабалакского комплекса на Пальяновской площади Красноленинского месторождения. По словам Николая Чебыкина, сейчас изучается рынок и техническая возможность сервисных компаний для проведения высокоскоростных ГРП.

Инноваций в области гидроразрыва намного больше, и поиск решений идет постоянно. Растворимые шары, компоновки с многоразовыми муфтами, микросейсмические исследования — вот неполный список подходов, которые могут улучшить операцию гидроразрыва и последующий мониторинг ее результатов. Остается найти им правильное и своевременное применение.

За время внедрения в России, и в частности в «Газпром нефти», технология ГРП претерпела значительные изменения. Мы перешли от небольших по объему закачки проппанта операций гидроразрыва к многостадийному ГРП повышенной сложности. И в периметре компании это уже хорошо отлаженная технология. Тем не менее мы продолжаем рассматривать перспективы как по оптимизации самой операции ГРП, так и ее составляющих — химреагентов, проппантов, компоновок. Поиски инноваций не случайны: компания осваивает все более сложные месторождения, что неизбежно несет за собой применение новейших решений. Только так мы сможем эффективно двигаться дальше, получать экономическую выгоду от разработки нетрадиционных и трудноизвлекаемых запасов, снижать технологические риски.

Алексей Говзич,
начальник департамента по бурению
и внутрискважинным работам «Газпром нефти»

Многостадийный ГРП с созданием каналов высокой проводимости

  • Проппанат распределяется внутри трещин кластерами в отличие от плотной проппантной набивки в стандартном методе ГРП
  • Технология подразумевает создание трещин высокой проводимости за счет образования внутри трещины высокопроводящих каналов между кластерами

Рамблер Инфографика / Валерий Борисов