Файл: Соломатин Г.Г. Гидравлический разрыв пласта (опыт нефтяников Туркмении).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 45
Скачиваний: 1
Г. Г. СОЛОМАТИН
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ
РАЗРЫВ
ПЛАСТА
(Опыт нефтяников Туркмении)
ТУРКМЕНСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО А ш х а б а д - 1 9 6 4
|
'У Ч Н СМ ьХ Н И Ч Е СК А Я |
I |
6П1 |
v 6 1 ГИОТЕКА С СС Р |
С60
В брошюре дано современное представление о механизме образо вания трешпн при гидравлическом разрыве пласта.
Рассматриваются особенности технологии осуществления гид равлического разрыва по скважинам, эксплуатирующим пласты, с часто чередующимися пропластками глин и слабосцементпрованных песков.
Освещен опыт применения гидравлического разрыва пластов, при ведены технико-экономические показатели и показаны пути даль нейшего совершенствования этого процесса на промыслах Турк мении,
Брошюра предназначена для операторов, мастеров и инженер но-технических работников нефтяных промыслов.
В В Е Д Е Н И Е
Добыча нефти в СССР в текущем семилетии должна возрасти более чем в 2 раза и достигнуть 240 млн. тонн в год. Чтобы обеспечить выполнение намеченного пла на, помимо освоения новых месторождений, нефтяник и изыскивают и осуществляют различные методы воздей ствия иа пласты старых месторождений, с целью до биться более полного и быстрого извлечения нефти.
Нефть и газ содержатся в порах пород и продви гаются из пластов в скважину по очень мелким поровым каналам или микротрещинам. При движении неф ти из пласта в скважину возникают большие сопротив ления, особенно вблизи самой скважины. Чтобы умень шить эти сопротивления и получить больше нефти из скважины, необходимо расширить поровые каналы или создать искусственные трещины в пласте. Для повы шения пропускной способности пород вблизи скважи ны или, как говорят, для повышения проницаемости пород призабойной зоны, применяют различные меро
приятия, |
важнейшими |
из которых являются: |
||
Ц Торпедирование |
скважин. |
При |
торпедировании |
|
на забой |
скважины спускается заряд |
взрывчатого ве |
||
щества и |
с помощью различных |
приспособлений взры- |
||
|
|
|
|
3 |
<■
вают его. В результате взрыва в породе создаются трещины, которые распространяются вглубь по пла сту. Трещины приобщают большое количество поровых
каналов, уменьшают |
сопротивление потоку |
нефти и |
||||
тем самым |
повышают |
дебит |
скважин. |
Наибольший |
||
эффект торпедирование |
дает |
в пластах, |
сложенных |
|||
крепкими и хрупкими породами. |
|
закачке \ |
||||
2. Кислотные обработки |
скважин. При |
|||||
кислотных |
растворов |
в |
пласт |
(наибольшее |
применение |
получили смеси соляной и плавиковой кислот) послед ние воздействуют на карбонатный и селикатный мате риалы породы и переводят их из твердого состояния в жидкие компоненты, которые в последующем извлека ются из скважины. За счет растворения породы увели чиваются размеры поровых каналов и, соответственно, увеличивается приток нефти из пласта в скважину. Кислотные обработки оказываются более эффективны ми в пластах, содержащих большое количество карбо натных (известковых) материалов, которые хорошо растворяются в соляной кислоте.
3. Промывка забоя горячей нефтью и подогрев за боя (электроподогрев, обогрев горячими газами или паром, нагрев горячей водой). Если первые два меро приятия позволяют создавать новые трещины или расши рять поровые каналы в пластах, то методы подогрева забоя позволяют очищать имевшиеся каналы от раз личного рода загрязнений. Необходимо учесть, что движение нефти по пласту происходит за счет разно сти (перепада) давления между скважиной и пластом. Снижение давления на забое скважины приводит так
же |
к нарушению первоначального |
состояния нефти. |
При |
снижении давления из нефти |
может выделяться- |
газ, а также различные тяжелые компоненты (смолы, церезины, парафины). Тяжелые компоненты нефти мо гут отлагаться в поровых каналах, особенно в прнза-
4
бойной зоне скважины, и снижать |
ее |
проницаемость. |
||
Снижение |
проницаемости призабойной |
зоны |
за счет |
|
отложения |
тяжелых компонентов |
будет |
тем |
больше, |
чем больше будет снижено давление на забое скважи ны, чем больше будет содержаться тяжелых компонен тов в самой нефти и при длительной эксплуатации сква жины. При нагревании призабойной зоны смолы, пара фины и. др. компоненты станут более подвижными и в последующем удаляются из пласта вместе с нефтью. Методы обогрева забоя оказываются эффективными по месторождениям, в которых нефти содержат боль шое количество' смол и парафинов, пласты имеют низ кие температуры, а скважины эксплуатируются при забойных давлениях ниже давления насыщения*.
4. Обработка скважин поверхностно-активными ве ществами. Снижение проницаемости пород пластов для нефти происходит также в тех случаях, когда в поры пласта, по которым движется нефть, попадает большое количество воды или фильтрата глинистого раствора, применяемых при бурении или при ремонтных работах в скважинах. Вода или фильтрат глинистого раствора, проникая в поровые каналы, прочно закрепляется на породе, уменьшая, а иногда совсем закрывая для дви жения нефти отдельные каналы. Чтобы обеспечить уда ление из пор породы воды или фильтрата, в них вво дят поверхностно-активные вещества. В качестве' по верхностно-активных веществ на промыслах Туркмении наибольшее применение получили сульфонол, смачива тель ОП-Ю.
Наибольшая эффективность от применения поверх ностно-активных веществ отмечается в пластах с низ кой проницаемостью, содержащих большое количество
* Давление, при котором весь газ оказывается растворенным в нефти.
5'
глинистых частиц и имеющих низкие пластовые давле ния.
5.Гидравлический разрыв пласта. Сущность это
метода повышения производительности скважин состоит в следующем. Если нагнетать в скважину жидкости со скоростью большей, чем сможет поглощать пласт, то на забое скважины будет резко возрастать давление. В ре зультате повышения давления на забое скважины выше некоторой величины в пласте будут образовываться но вые или открываться старые трещины. Для того чтобы трещины не смыкались после снятия давления, в них закачивают крупнозернистый песок. Созданные таким образом трещины приводят к резкому увеличению про ницаемости пласта и соответственно к увеличению деби та нефти, газа или воды. Причем, чем больше трещины будут распространены вглубь по пласту, тем больше уве личится дебит скважины. Гидравлический разрыв плас та в настоящее, время является одним из самых совер шенных и эффективных методов повышения продуктив ности эксплуатационных и приемистости нагнетатель ных скважин.
Гидравлический разрыв пласта, помимо повышения производительности скважин, позволяет в определен
ных условиях добиваться снижения притока |
воды в |
скважины, снижения газового фактора. |
разрыва |
С помощью технологии гидравлического |
закачивается крупнозернистый песок за колонну, кото рый образует гравийный фильтр и предотвращает по ступление мелкого пластового песка в колонну, а тем самым предотвращается и образование песчаных про бок на забое скважины.
Для того чтобы осуществлять гидравлический раз рыв пластов, необходимо точно представлять механизм этого процесса и факторы, влияющие на его эффектив ность.
6
В брошюре рассматриваются особенности внедре ния гидравлического разрыва пласта на месторожде ниях Туркмении, сложенных слабосцементированными породами.
1. ДАВЛЕНИЕ, НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН В ПЛАСТЕ
При нагнетании жидкости (воды, нефти) в скважи ну насосными агрегатами последняя будет фильтро ваться в пласт и создавать в нем избыточное давление.
Величина избыточного давления определяется тем пом нагнетания жидкости, ее вязкостью и проницаемо стью пород пласта.
В пласте избыточное давление передается на грун товой скелет и стремится разорвать его.
Очевидно, разрыв или образование трещины про изойдет тогда, когда давление внутри грунтового ске лета на некотором расстоянии от скважины окажется больше внешнего давления, сжимающего этот скелет пласта.
Давление, сжимающее скелет пласта в вертикаль ном направлении, равно местному горному давлению. Соответственно, для образования горизонтальных тре щин необходимо создать давление в грунте несколько больше вертикального горного давления.
Вгоризонтальном направлении пласт сжат боко вым горным давлением. В этом случае для образова ния трещин в вертикальной плоскости необходима, что бы давление в грунтовом скелете превышало боковое горное давление.
Вобщем случае величина полного горного давления определяется как произведение среднего удельного1ве са пород на глубину залегания пласта. Горизонталь ное пли боковое горное давление пропорционально вер-
7
тпкальному и может быть равным ему или несколько меньше;
При осуществлении гидравлического разрыва плас тов оказалось, что в большинстве случаев разрывы по род происходят при давлениях меньших, чем полное вертикальное горное давление. Из этого следовало-, что в пластах должны образовываться в основном вер тикальные трещины.
Исследования механизма гидравлического разрыва показали, что давление разрыва может значительно от личаться от полного вертикального горного давления.
Значительное снижение вертикального давления может происходить, как показано в работе Ю. П.Желчова и С. А. Христиановича [4]*, за счет наличия в толще вышележащих пород глин и других мелопрочпых материалов, которые способны течь или выдавли ваться под давлением вышележащих пород в скважи ну в процессе ее бурения. При выдавливании или вы текании породы происходит как бы передача (пере распределение) давления с нижних на более прочные верхние пласты. Это снижение горного давления в ос новном происходит в районе скважины, тогда как в удаленной части пласта давление сохраняется перво начальным—равное местному горному давлению.
Снижением горного давления вблизи скважины и объясняется возможность образования горизонталь ных трещин при давлениях значительно меньших, чем полное горное давление. Из этого положения также следует, что величина давления, создаваемая при гндроразрыве в скважине, не определяет ориентацию тре щин, образующихся в пласте. Имелись основания ечн-
* При повествовании в квадратных скобках обозначен поряд ковый номер научных трудов, на которые ссылается автор. Список их приведен в конце брошюры.
8
тать, что ориентация трещин, образующихся в пластах при гидроразрыве, зависит от характеристики жидко сти разрыва. А именно, в том случае, когда для разры ва применяется жидкость, хорошо проникающая в пласт, т. е. хорошо фильтрующаяся, образуются гори зонтальные трещины и, наоборот, при закачке плохо фильтрующейся жидкости — вертикальные.
Одиако детальное изучение пород пластов и меха низма образования трещин показало, что ориентация трещин, образующихся при гидроразрыве, определяет ся ориентацией и направлением естественных трещин, имеющихся в пластах [6].
Наличие естественных трещин в пластах устанавли вается многочисленными промысловыми данными, а так же специальными геологическими исследованиями.
В промысловой практике известно много случаев, когда скважины, пробуренные на один и тот же пласт, имеют резко различные дебиты, хотя по литологиче ской характеристике породы пластов оказываются оди наковыми. Такое расхождение дебитов скважин может быть за счет приобщения в отдельных из них большего
количества трещин или |
трещин больших размеров. |
О наличии в пластах |
трещин больших размеров |
свидетельствуют многочисленные поглощения глинисто го раствора, отмечаемые в процессе бурения скважин.
Проводимыми в настоящее время исследованиями трещиноватости пород установлено, что в нефтегазо носных пластах, помимо крупных трещин, широко и повсеместно во всех литологических разностях развиты микротрещины [8].
Микротрещины в пластах возникли в результате различных литологических внутренних процессов само уплотнения или тектонических напряжений растяжения и изгиба. Раскрытость микротрещин колеблется от десятков и до 200 микрон.
9