Супервайзинг работ ГРП

Гидроразрыв пласта (ГРП) является одной из самых распространенных технологий повышения нефтеотдачи пласта. Однако, несмотря на огромный опыт выполнения ГРП в нефтяных пластах разного состава, возраста и глубин залегания, далеко не все операции проходят успешно. Основными причинами недостижения проектых параметров и аварийных ситуаций является нарушения технологии, отказы оборудования, ошибки в действиях персонала. Этап подготовки работ ГРП должен включать детальное тестирование ключевых узлов оборудования, подготовку и калибровку математической модели трещины и входной контроль качества используемых материалов ГРП. Подготовка и калибровка математических моделей трещин ГРП основываются на результатах геофизических и лабораторных исследований, а также на результатах тестовых закачек миниГРП; в условиях недостаточности исходной информации учитывается опыт проведения работ на исследуемом месторождении и в целом по региону. Повышение сложности современных технологий влечет за собой необходимость привлечения для выполнения функций супервайзера сервисных компаний, обладающих необходимой экспертизой для контроля качества работы подрядных организаций. Особую роль в корректности создаваемых моделей трещины играют достоверные результаты лабораторных испытаний представительного кернового материала соответствующих нефтеносных пластов, а также комплексных исследований применяемых материалов ГРП.

К сожалению, большинство сервисных компаний по выполнению ГРП не выполняют исследований механических свойств керна объектов стимуляции и мониторинга применяемых материалов гидроразрыва пласта, ограничиваясь универсальными библиотеками используемых коммерческих симуляторов трещин ГРП. Между тем, свойства различных литологических типов горных пород пласта и ограничивающих его покрышек определяется множеством параметров (коллекторские свойства, тип и состав цемента, особенности диагенеза и др.) и варьируют в очень широких пределах. Как показывает практика, свойства применяемых материалов ГРП в течении сезона подвергаются серьезным изменениям в зависимости от исходного качества и условий хранения и требуют мониторинга с внесением необходимых корректив в модели трещин.

Подготовка к сопровождению работ ГРП заключается в формировании базы данных механических параметров горных пород объектов, а также базовых свойств проб применяемого пропанта и эксплуатационных характеристик пропантных пачек. Как правило, этим работам предшествует изучение уже имеющихся у заказчика и подрядчика по работам ГРП результатов лабораторных исследований с выявлением «узких» мест и формированием программы доизучения. Для образцов керна определяются пределы прочности при трехосном сжатии и одноосном растяжении, оценивается трещиностойкость, вычисляются значения динамических и статических модулей Юнга и коэффициента Пуассона (см. подробнее в разделе «Геомеханические исследования керна«); при этом акцент делается на опробовании всего многообразия литологических типов, встреченных в разрезе — в том числе в различной степени выветрелых образованиях коры выветривания фундамента.

Определение трещиностойкости образца глинисто-карбонатного сланца коры выветривания фундамента.

Лабораторное тестирование материалов ГРП включает периодическое (в течении всего полевого сезона) определение базовых свойств пропанта (массовая доля основной фракции, насыпная и кажущаяся плотности, растворимости в смеси кислот, мутность, сопротивление раздавливанию, сферичность и округлость, пределы прочности при одноосном сжатии (для резинопокрытыз пропантов), потеря массы и при прокаливании и др.), а также долговременной и остаточной проводимости пропантных пачек (см. подробнее в разделе «Испытания материалов гидроразрыва пласта«).

Динамика проводимости пропантной пачки с применением различных жидкостей ГРП и при различных давления смыкания трещины.

Выполнение программы лабораторных исследований обычно приводит к существенным изменениям ключевых параметров, «закладываемых» при создании модели трещин ГРП. Для коллекторских песчаных тел, представляющих основной интерес традиционных программ лабораторных исследований, такие изменения касаются корректировок зависимостей между статическими и динамическими упругими модулями, уточнением значений статических модуля Юнга и коэффициента Пуассона, получением (часто впервые для этих объектов) значений трещиностойкости горных пород. Механические свойства неколлекторских литологических типов (алевролитов, карбонатизированных песчаников, аргиллитов и др.), как правило, не исследуются в рамках регулярных программ лабораторных исследованиях; а между тем, корректная механическая характеристика подстилающих и перекрывающих коллектор пропластков является гарантией непроникновения трещины в водяную или газовую зоны.

Пример уточнения механических свойств основных литотипов месторождения для корректировок дизайна трещин ГРП.

Как правило, корректировки дизайна ГРП по результатам лабораторных исследований заключаются в уточнении профиля упруго-прочностных свойств пород по стволу скважины, изменению загрузки геланта в рецептуре жидкости ГРП и общего объема закачиваемой жидкости, применению брейкера, реализации мероприятий по предотвращению выноса расклинивающего агента и др. Для некоторых объектов заказчиков оказывается целесообразным изменение типа ГРП (пропантный или кислотно-пропатный вместо кислотного и т.д.).

Полевой этап работ, заключающийся в постоянном присутствии сотрудников АО «Геологика» на объектах при выполнении работ ГРП, включает в себя повторяющийся отбор проб материалов ГРП для мониторинга их качества, а также технический и технологический контроль выполняемых операций ГРП (параметров используемых материалов, корректировок дизайнов ГРП по результатам мини-ГРП и тестовых закачек, разработка оперативных рекомендаций при возникновении нештатных ситуаций).

По результатам работ формируется развернутый отчет, включающий рекомендации по выполнению работ ГРП на объектах заказчика (предложения по применению новых технологий и материалов, реализации ряда организационно-технических мероприятий), а также сформированную базу данных лабораторных исследований механических свойств керна и материалов ГРП. Для некоторых наших заказчиков мы предлагаем формирование методической документации по планированию и выполнению работ ГРП в виде стандартов организаций.