8 800 333-39-37
Ваше имя:
Номер телефона:
Главная » Разное » Грп нефтяных скважин

Грп нефтяных скважин


ФРЕКИНГ ИЛИ ГИДРОРАЗРЫВ ПЛАСТА: ТЕХНОЛОГИЯ, ИСТОРИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ

Автор: Прогресс Технологий 09.04.2015 15139 Просмотров

Эта технология, применяемая для интенсификации работы и повышения отдачи нефтедобывающих скважин уже более полувека, вызывает, пожалуй, наиболее жаркие споры среди экологов, ученых, простых граждан, а нередко даже и самих работников добывающей отрасли. Между тем смесь, которая закачивается в скважину во время гидроразрыва, на 99% состоит из воды и песка, и лишь на 1% – из химических реагентов.

Что мешает нефтеотдаче

Основная причина низкой продуктивности скважин наряду с плохой естественной проницаемостью пласта и некачественной перфорацией — снижение проницаемости призабойной зоны пласта. Так называется область пласта вокруг ствола скважины, подверженная наиболее интенсивному воздействию различных процессов, сопровождающих строительство скважины и ее последующую эксплуатацию и нарушающих первоначальное равновесное механическое и физико-химическое состояние пласта. Само бурение вносит изменения в распределение внутренних напряжений в окружающей забой породе. Снижение продуктивности скважин при бурении происходит также в результате проникновения бурового раствора или его фильтрата в призабойную зону пласта

Причиной низкой продуктивности скважин может быть и некачественная перфорация вследствие применения маломощных перфораторов, особенно в глубоких скважинах, где энергия взрыва зарядов поглощается энергией больших гидростатических давлений.

Снижение проницаемости призабойной зоны пласта происходит и при эксплуатации скважин, сопровождающейся нарушением термобарического равновесия в пластовой системе и выделением из нефти свободного газа, парафина и асфальтосмолистых веществ, закупоривающих поровое пространство коллектора. Интенсивное загрязнение призабойной зоны пласта отмечается и в результате проникновения в нее рабочих жидкостей при проведении в скважинах различных ремонтных работ. Приемистость нагнетательных скважин ухудшается вследствие закупорки порового пространства пласта продуктами коррозии, илом, нефтепродуктами, содержащимися в закачиваемой воде. В результате протекания подобных процессов возрастают сопротивления фильтрации жидкости и газа, снижаются дебиты скважин и возникает необходимость в искусственном воздействии на призабойную зону пласта с целью повышения продуктивности скважин и улучшения их гидродинамической связи с пластом.

Технология фрекинга

Для повышения нефтеотдачи пласта, интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин используется метод гидровлического разрыва пласта или фрекинга. Технология заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте под действием подаваемой в него под давлением жидкости для обеспечения притока добываемого флюида к забою скважины. После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает – либо же существенно снижается депрессия. Технология ГРП позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) является одним из наиболее эффективных средств повышения производительности скважин, поскольку приводит не только к интенсификации выработки запасов, находящихся в зоне дренирования скважины, но и, при определенных условиях, позволяет существенно расширить эту зону, приобщив к выработке слабо дренируемые зоны и пропластки – и, следовательно, достичь более высокой конечной нефтеотдачи.

История метода ГРП

Первые попытки интенсификации добычи нефти из нефтяных скважин были предприняты еще в 1890-х годах. В США, где добыча нефти в это время развивалась стремительными темпами, был успешно испытан метод стимулирования добычи из плотных пород с помощью нитроглицерина. Идея заключалась в том, чтобы взрывом нитроглицерина раздробить плотные породы в призабойной зоне скважины и обеспечить увеличение притока нефти к забою. Метод успешно применялся некоторое время, несмотря на свою очевидную опасность.

Первый коммерчески успешный гидроразрыв пласта был осуществлен в 1949 году в США, после чего их количество стало резко возрастать. К середине 50-х годов количество проводимых ГРП достигло 3000 в год. В 1988 году общее количество проведенных ГРП перевалило за 1 миллион операций, и это только в США.

В отечественной практике метод ГРП начали применять с 1952 года. Пик применения метода был достигнут в 1959 году, после чего количество операций снизилось, а затем эта практика и вовсе прекратилась. С начала 1970-х и до конца 1980-х ГРП в отечественной нефтедобыче в промышленных масштабах не проводились. В связи с вводом в разработку крупных нефтяных месторождений Западной Сибири потребность в интенсификации добычи попросту отпала.

…И день сегодняшний

Возрождение практики применения ГРП в России началось только в конце 1980-х. В настоящее время лидирующие позиции по количеству проводимых ГРП занимают США и Канада. За ними следует Россия, в которой применение технологии ГРП производят в основном на нефтяных месторождениях Западной Сибири. Россия – практически единственная страна (не считая Аргентины) за пределами США и Канады, где ГРП является привычной практикой и воспринимается вполне адекватно. В других странах применение технологии гидроразрыва затруднено из-за местных предубеждений и недопонимания технологии. В некоторых из них действуют существенные ограничения по использованию технологии ГРП вплоть до прямого запрета на ее применение.

Ряд экспертов утверждают, что использование технологии гидроразрыва при добыче нефти – это нерациональный, варварский подход к экосистеме. В то же время, метод широко применяется практически всеми крупными нефтяными компаниями.

Применение технологии ГРП достаточно обширно – от низко- до высоко проницаемых коллекторов в газовых, газоконденсатных и нефтяных скважинах. Кроме того, с использованием ГРП можно решать специфические задачи, например, ликвидировать пескопроявления в скважинах, получать информацию о ФЕС объектов испытания в поисково-разведочных скважинах и т.д..

В последние годы развитие технологий ГРП в России направлено на увеличение объемов закачки проппанта, производство азотных ГРП, а также многостадийных ГРП в пласте.

Оборудование для гидроразрыва пласта

Оборудование, необходимое для гидроразрыва пласта, производит целый ряд предприятий, как зарубежных, так и отечественных. Одно из них — компания «ТРАСТ-ИНЖИНИРИНГ» , которая представляет широкий выбор оборудования для ГРП в стандартном исполнении, так и в виде модификации, выполняемой по желанию заказчика.

В качестве конкурентных преимуществ продукции ООО «ТРАСТ-ИНЖИНИРИНГ» необходимо отметить высокую долю локализации производства; применение самых современных технологий проектирования и производства; использование узлов и комплектующих от мировых лидеров отрасли. Важно отметить и присущую специалистам компании высокую культуру проектирования, производства, гарантийного, постгарантийного и сервисного обслуживания. Оборудование для ГРП производства ООО «ТРАСТ-ИНЖИНИРИНГ» легче приобрести благодаря наличию представительств в Москве (Российская Федерация), Ташкенте (Республика Узбекистан), Атырау (Республика Казахстан), а также в Панчево (Сербия).

Разумеется, метод ГРП, как и любая другая технология, применяемая в добывающей отрасли, не лишен определенных недостатков. Один из минусов фрекинга – в том, что положительный эффект операции может быть сведён на нет непредвиденными ситуациями, риск возникновения которых при столь обширном вмешательстве довольно велик (например, возможно непредвиденное нарушение герметичности близлежащего водного резервуара). Вместе с тем. гидравлический разрыв пласта является сегодня одним из наиболее эффективных методов интенсификации скважин, вскрывающих не только низкопроницаемые пласты, но и коллекторы средней и высокой проницаемости. Наибольший эффект от проведения ГРП может быть достигнут при внедрении комплексного подхода к проектированию гидроразрыва как элемента системы разработки с учетом разнообразных факторов, таких как проводимость пласта, система расстановки скважин, энергетический потенциал пласта, механика трещины, характеристики жидкости разрыва и проппанта, технологические и экономические ограничения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

proteh.org

Что такое гидроразрыв пласта по-Техасски. Для чайников. С картинками.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП или фрак, от английского hydraulic fracturing) является неотъемлемым процессом стимуляции скважины в процессе добычи нефти и газа из сланцевых пород.
Еще не так давно вокруг ГРП было очень много разговоров и очень многие организации выступали против разрешения на проведение ГРП. Главным аргументом против ГРП выдвигалась теория о том, что ГРП очень сильно загрязняет подземные источники пресной воды, вплоть до того, что из-под крана начинает течь вода с примесями газа, которые можно поджечь, о чем, кстати, был снят ролик, который попал во многие передачи и выпуски новостей.

Сегодня я затрону вопрос ГРП и мы посмотрим на то, как все выглядит на практике. А затем я расскажу о том, насколько правдивы разговоры о загрязнении пресных источников и пагубном влиянии ГРП. Так же я коснусь нашумевшего видео о том, как люди поджигаю воду в кране. Видео видели все, а вот историю за кадром этого видео почти никто не знает.

1. В начале разберемся с тем, что вообще такое ГРП, т.к. многие этого не знают. Традиционно нефть и газ добывались из песчаных пород, которые обладают высокой пористостью. Нефть в таких породах может свободно мигрировать среди песчинок к скважине. Сланцевые породы наоборот, имеют очень низкую пористость, а нефть в них содержится в трещинах внутри сланцевого пласта. Задача ГРП - увеличить эти трещины (или образовать новые), дав нефти более свободный путь к скважине. Для этого в нефтенасыщенный пласт сланца под высоким давлением нагнетается специальный раствор (на вид напоминающий холодец), состоящий из песка, воды и дополнительных химических добавок. Под высоким давлением нагнетаемой жидкости сланец образует новые трещины и расширяет уже имеющиеся, а песок (проппант) не дает трещинам сомкнуться, таким образом и улучшается проницаемость пород. ГРП бывает двух видов - проппантный (с использованием песка), и кислотный. Тип ГРП выбирается на основе геологии разрываемого пласта.

2. Для проведения ГРП требуется довольно большое количество техники и персонала. Технически же процесс идентичен не зависимо от компании, проводящей работу. К арматуре скважины подключается трейлер с блоком манифольдов. К этому трейлеру подключаются насосные установки нагнетающие раствор ГРП в скважину. За насосными станциями устанавливается смесительная установка, возле которой устанавливают трейлера с песком и водой. За всем этим хозяйством устанавливают станцию контроля. С противоположенной стороны арматуры устанавливается кран и каротажная машина.
***
Справа, на фотографии - блок манифольдов, слева - насосные трейлера, далее - арматура и за ней кран. Каротажная машина находится слева, за трейлерами. Ее видно на других фотографиях.

3. Процесс ГРП начинается в смесителе, куда подается песок и вода, а так же химические добавки. Все это смешивается до определенной консистенции, после чего подается в насосные установки. На выходе из насосной установки раствор ГРП попадает в блок манифольдов (это что-то вроде общего смесителя для всех насосных установок), после чего раствор отправляется в скважину. Процесс ГРП не проводится за один подход, а проходит этапами. Составлением этапов занимается команда петрофизиков на основе акустического каротажа, как правило, открытой скважины, проведенной во время бурения. В течении каждого этапа каротажная команда ставит в скважине заглушку, отделяя интервал ГРП от остальной скважины, после чего производит перфорацию интервала. Затем проходит ГРП интервала, и заглушка снимается. На новом интервале ставится новая заглушка, снова проходит перфорация, и новый интервал ГРП. Процесс ГРП может длится от нескольких дней, до нескольких недель, а количество интервалов может доходить до сотни.
***
Так выглядит смеситель. Шланги идущие к нему - линии подключения воды.

4. Помпы, используемые при ГРП оснащены дизельными двигателями мощностью от 1 000 до 2 500 л.с.. Мощные насосные прицепы способны нагнетать давление до 80 МПа, при пропускной способности 5-6 баррелей в минуту. Количество помп рассчитывается все теми же петрофизиками на основе каротажа. Высчитывается необходимое давление для разрыва пласта, и на его основе считается количество насосных станций. В течении работы количество используемых помп всегда превосходит расчетное количество. Каждая помпа работает в менее интенсивном режиме, чем это требуется. Делается это по двум причинам. Во-первых, это значительно сохраняет ресурс помп, во-вторых, при выходе из строя одной из помп она просто выводится из линии, а давление на остальных помпах слегка увеличивается. Таким образом поломка помпы не влияет на процесс ГРП. Это весьма важно, т.к. если процесс уже начат то остановка неприемлема.
***
Помпы подключенные к блоку манифольдов. "Будка" на заднем плане - пункт контроля работы смесителя. Противоположенный вид, от будки, - на второй фотографии.

5. Технология ГРП токовой не родилась вчера. Первые попытки "ГРП" предпринимались еще в 1900 года. Заряд нитроглицерина опускался в скважину, после чего детонировал. В то же время была опробования кислотная стимуляция скважин. Но оба метода, несмотря на раннее рождение, потребовали еще очень много времени, чтобы стать совершенными. Бум ГРП получил лишь в 1950-х годах, с развитием проппанта. Сегодня метод продолжает совершенствоваться и улучшаться. При стимуляции скважины продляется ее жизнь и увеличивается дебит. В среднем прирост нефтепотока к расчетному дебиту скважины составляет до 10 000 тонн в год. Кстати, ГРП проводится и на вертикальных скважинах в песчаннике, поэтому ошибочно думать, что процесс приемлем только в сланцевых породах и родился только что. Сегодня около половины скважин подвергаются ГРП стимуляции.

6. Тем не менее, с развитием горизонтального бурения очень многие люди стали высказываться против проведения стимуляций скважин, т.к. ГРП наносит вред окружающей среде. Было написано очень много трудов, снято видео и проведено расследований. Если читать все эти статьи, то все складно, но это только на первый взгляд, а мы же присмотримся к деталям.
***
Вид на блок манифольдов от арматуры. Кстати, ходить среди трейлеров и труб можно лишь во время каротажа, когда в системе нагнетания нет давления. Любой человек, появившийся среди трейлеров с помпами или труб во время проведения ГРП увольняется на месте без разговоров. Безопасность прежде всего.

7. Самый главный аргумент против ГРП - загрязнение грунтовых вод химическими веществами. Что именно входит в состав раствора - тайна компаний, но кое-какие элементы все же разглашены и есть в открытых публичных источниках. Достаточно обратиться к базе данных по ГРП "ФракФокус", и можно найти общий состав геля (1, 2). На 99% гель состоит из воды, лишь оставшийся процент - химические добавки. Сам проппант не входит в данном случае в подсчет, т.к. не является жидкостью, да и безвреден. Итак, что же входит в оставшийся процент? А туда входят - кислота, противокоррозийный элемент, фрикционная смесь, клей и добавки для вязкости геля. К каждой скважине элементы из списка подбираются индивидуально, всего их может быть от 3 до 12, попадающих в одну из вышеперечисленных категорий. Действительно, все эти элементы токсичны, и не приемлемы для человека. Примером конкретных добавок являются например: Ammonium persulfate, Hydrochloric acid, Мuriatic acid, Ethylene glycol.
***
Каротажная машина. Команда собирает заряды и готовит заглушку для проведения перфорации.

8. Как эти химические вещества могут подняться на верх минуя ловушки удерживающие нефть? Ответ мы находим в отчете Ассоциации по защите окружающей среды (3). Случиться это может либо из-за взрывов на скважинах, либо из-за разливов во время проведения ГРП, либо из-за разливов утилизационных бассейнов, либо из-за проблем с целостностью скважин. Первые три причины не в состоянии заразить источники воды на огромных площадях, остается лишь последний вариант, который сегодня официально подтвержден Академией наук США (4).

9. Кому интересно как отслеживается движение жидкостей внутри пород, то делается это с помощью так называемых трейсеров. Специальная жидкость, имеющая определенный радиационный фон, нагнетается в скважину. После чего в соседних скважинах, и на поверхности, ставят сенсоры, реагирующие на излучение. Таким образом можно смоделировать очень точно "общение" скважин между собой, а так же обнаружить утечки внутри обсадных колонн скважин. Не беспокойтесь, фон у таких жидкостей очень слабый, а радиоактивные элементы используемые при таких исследованиях очень быстро разлагаются не оставляя следов.

10. Нефть на поверхность поднимается не в чистом виде, а с примесями воды, грязи и различных химических элементов, в том числе и химическими добавками использованными во время ГРП. Проходя через сепараторы нефть отделяется от примесей, а примеси утилизируются через специальные утилизационные скважины. Говоря простым языком - отходы закачиваются обратно в землю. Обсадная труба зацементирована, но она ржавеет со временем, и в какой-то момент в ней появляется течь. Если труба имеет хороший цемент в затрубном пространстве - то это ржавчина не имеет значения, утечки из трубы не будет, если же цемента нет, или цементная работа была выполнена плохо - то жидкости из скважины попадут в затрубное пространство, откуда могут попасть куда угодно, т.к. течь может быть выше нефтяных ловушек. Эта проблема известна инженерам очень давно, и фокус на этой проблеме был заострен еще в начале 2000-х, т.е. задолго до обвинений в адрес ГРП. Еще тогда когда многие компании создали внутри себя отдельные ведомства отвечающие за целостность скважин и их проверку. Утечки могут приносить с собой в верхние слои пород много грязи, газа (не только природного, но и сероводорода), тяжелых металлов и способны заразить чистые источники воды и без химических элементов ГРП. Поэтому тревога поднятая сегодня является весьма странной, проблема существовала и без ГРП. Особенно это касается старых скважин, которым более 50 лет.

11. Сегодня регламенты многих штатов разительно быстро меняются, особенно это касается Техаса, Нью-Мексико, Пенсильвании и Северной Дакоты. Но к удивлению многих, - вовсе не из-за ГРП, а из-за взрыва платформы БП в Мексиканском заливе. Во многих случаях компании спешно проводят каротажи по проверке целостности обсадной трубы и цемента за ней, и передают эти данные в государственные комиссии. К слову заметить, что пока каротажи по целостности скважин официально никто не требует, но компании самостоятельно тратят деньги и делают данную работу. При неудовлетворительном состоянии скважины глушатся. Надо отдать должное инженерам, например из 20 000 скважин инспектированных в Пенсильвании, в 2008 году, было зарегистрировано лишь 243 случая утечек в верхние водные слои (5). Иными словами, ГРП не имеет отношения к заражению и газификации пресных вод, виной тому является плохая целостность скважин, которые не были заглушены вовремя. А токсичных элементов в нефтенасыщенных пластах полным полно и без химических добавок используемых во время проведения ГРП.

12. Другой аргумент, который приводят противники ГРП - чудовищное количество пресной воды требуемое для проведения операции. Воды для ГРП требуется действительно много. Отчет Ассоциации по защите окружающей среды дает цифры, всего с 2005 по 2013 года было использовано 946 млрд. литров воды, при том, что за это время было проведено 82 000 операций ГРП (6). Цифра интересная, если не задуматься. Как я упомянул до этого, ГРП начал широко использоваться с 50-х годов, но статистика начинается лишь с 2005, когда было начато массовое горизонтальное бурение. Почему? Хорошо было бы упомянуть общее количество операций ГРП и количество воды, израсходованное до 2005 года. Ответ на данный вопрос, частично, можно найти все в той же базе данных по ГРП "ФракФокус" - начиная с 1949 года было проведено более 1 миллиона операций ГРП (7). Так сколько же воды было использовано за это время? Об этом отчет почему-то не говорит. Наверное потому, что 82 тысячи операций как-то меркнут на фоне миллиона.

13. Вопросов к EPA (Environmental Protection Agency) тоже много. На EPA очень многие любят ссылаться, как на очень веский источник. Источник и в правду веский, но и веский источник может дать дезу. В свое время EPA нашумели на весь мир, проблема в том, что наделав шуму, мало кто знает чем все кончилось, а кончилась история весьма плачевно, для некоторых.
***
Так выглядит проппант. Его называет песком, на самом деле это не тот песок, который добывается в карьерах и в котором играют дети. Сегодня проппант изготавливается на специальных заводах, и бывает он разных видов. Обычно идентификация идет соразмерно песчинкам, например это - проппант 16/20. В отдельном посте непосредственно о процессе ГРП я подробно остановлюсь на типах проппанта и покажу его различные виды. А песком его называют потому, что при первом ГРП компания Халлибертон использовала обычный мелкий речной песок.

14. С EPA связано две очень интересные истории (8). Итак, первая история.
В пригороде Далласа, в городе Форт Ворс, нефтяная компания осуществляла бурение скважин для добычи газа, естественно с использованием ГРП. В 2010 году, региональный директор EPA, доктор (стоит обратить внимание на высокий статус и наличие хорошего, высшего, образования) Ал Армендариз, подал чрезвычайный иск в суд против компании. В иске говорилось что люди живущие вблизи скважин компании находятся в опасности, т.к. скважины компании газифицируют водные скважины находящиеся вблизи. В тот момент накал страстей вокруг ГРП был очень высок, и терпение ЖД комиссии Техаса взорвалось. Для тех, кто забыл - в Техасе вопросами земельного пользования и бурения занимается Железнодорожная комиссия. Была составлена научная группа, которую отправили для исследования качества воды. Верхний метан в под Форт Ворсом находится на глубине 120 метров и никакой шапки не имеет, в то время как глубина водных скважин не превышала 35 метров, а ГРП проходящий на скважинах компании был осуществлен на глубине 1 500 метров. Так вот, оказалось, что никаких тестов для исследования пагубного влияния EPA не проводили, а просто взяли и заявили, - ГРП загрязняет пресную воду, и подали в суд. А комиссия, взяла и провела тесты. Проверив целостность скважин, взяв пробы грунта и проведя необходимые тесты комиссия вынесла единый вердикт - ни одна скважина не имеет утечек и к газификации пресной воды отношения не имеют. EPA проиграли два суда, компании и второй суд непосредственно ЖД комиссии, после чего директор EPA, - доктор Ал Армендариз уволился "по собственному желанию". Сейчас он работает в ночном клубе в столице Техаса, городе Остин.

К слову, проблема газификации воды действительно есть, но она никак не связана с ГРП, а связана с очень неглубоким залеганием метана. Газ из верхних слоев постепенно поднимается наверх и попадает в водные скважины. Это естественный процесс, никак не связанный вообще с добычей и бурением. Такой газификации подвержены не только водные скважины, но и озера и родники.
***
Справа - ковш смесителя. Слева - контейнер с проппантом. Проппант подается в ковш на конвейерной ленте, после чего смеситель забирает его в центрифугу, где происходит его смешение с водой и химическими добавками. После чего гель подается к помпам.

15. А теперь дорогие читатели, сядьте поудобнее, запаситесь попкорном и пристегните ремни - я расскажу о нашумевшем видео, в котором люди поджигают воду текущую из-под крана.

Сразу за историей с нерадивым доктором из EPA, ЖД комиссия обратила свой взор на очень популярное видео, которое к тому моменту где только не показывали. Некий Стивен Липский, хозяин скважин с пресной водой, и консультант по вопросом окружающей среды Алиса Рич сняли видео, в котором они поджигают воду, идущую из-под крана. Водозабор производился из водных скважин Стивена. Вода загорелась, якобы, из-за высокой концентрации газа, в которой виновата нефтяная компания со своим злосчастным ГРП. На самом деле, при расследовании, оба обвиняемых сознались, что к системе трубопровода был подключен баллон с пропаном, и сделано это было с целью привлечения новостных ведомств, которое заставило бы людей верить в то, что ГРП виновато в газификации пресной воды. В данном случае было доказано, что Алиса Рич знала о фальсификации, но хотела передать заведомо ложные данные в EPA и между Алисой и Стивеном был сговор, для оклеветанная деятельности компании. Опять же, было доказано, что компания и процесс ГРП не наносят вреда окружающей среде. После этого инцидента, кстати, все как-то сконфуженно притихли относительно обвинений ГРП в газификации воды. Видимо отправляться за решетку никто не торопится. Или все разом поняли, что процесс этот естественен и был до появления ГРП?

Итак, подводя итог всему вышесказанному - любая деятельность человека наносит вред окружающей среде, добыча нефти - не исключение. ГРП, сам по себе, не наносит вреда окружающей среде, и в широком масштабе существует в промышленности уже более 60 лет. Химические добавки, закачиваемые в процессе ГРП на большую глубину не представляют никакой угрозы верхним водным слоям. Действительной проблемой сегодня является цементаж и сохранение целостности скважин, над которой компании усиленно работают. А химических элементов и грязи, которые способны отравить пресную воду, в нефтенасыщенных пластах хватает и без ГРП. Сам же процесс газификации естественен и о такой проблеме знали и без ГРП, с этой проблемой боролись и до ГРП.

Сегодня нефтяная промышленность намного чище и экологичное, чем когда-либо в истории, и продолжает бороться за сохранение окружающей среды, а многие истории и байки идут от очень недобросовестных работников официальных ведомств. К сожалению, такие истории очень быстро остаются в памяти большинства людей, и очень медленно опровергаются фактами, которые мало кому интересны.
Так же нужно не забывать, что война с нефтяными компаниями была, есть и будет всегда, и дешевый газ в огромных объемах не всем ко двору.

Важно, дополнение:
В связи с тем, что в комментариях начали появляться упоминания про Пенсильванию и наличие газа в скважинах с пресной водой, я решил так же прояснить данный вопрос. Пенсильвания очень богата газом, и один из самых мощных бумов газового горизонтального бурения пришелся как раз на этот штат, в особенности на северную его часть. Проблема в том, что залежей газа (метана и этана) в штате несколько. Залежи верхнего газа называются Devonian, в то время как залежи глубокого сланцевого газа имеют название Marcellus. После детального молекулярного анализа состава газа, и проверки 1 701 водной скважины (с 2008 по 2011 года) на севере штата, был дан единый вердикт - в водных скважинах нет сланцевого газа, а присутствует метан и этан из верхнего слоя Devonian. Газификация скважин естественна и связана с геологическими процессами, идентично проблеме Техаса. Процесс ГРП никак не способствует миграции сланцевого газа на поверхность.

Кроме того, в Пенсильвании, в связи с тем, что это был один из первых штатов в США вообще, сохранилось очень, очень много документов, уходящих в историю вплоть до начала 1800-х годов, в которых упоминаются горящие ручьи, а так же воспламеняющиеся источники воды, с обильной концентрацией газа в ней. Есть масса документов, в которых упоминается наличие очень высокой концентрации метана на глубине 20, лишь 20 метров! Масса документов указывает на очень высокую концентрацию метана в реках и ручьях, более 10 mg/L. Поэтому, в отличие от Техаса, где о подобных документах я лично ничего не слышал, в Пенсильвании проблема газификации была задокументированная еще до начала вообще хоть какого-либо бурения как такового. Поэтому о каком вреде ГРП идет речь, если есть документы которым более 200 лет, а так же молекулярно доказано, что газ в водных скважинах не является сланцевым? Организации, борющиеся с ГРП о таких документах почему-то забывают, либо подобными исследованиями не занимаются и не интересуются.

Так же стоит обратить внимание на то, что Пенсильвания является одним из штатов, который требует у операторов анализа качества пресной воды, согласно Акту 13, до начала бурения, для отслеживания уровня возможного загрязнения. Так вот, при анализе качества воды, почти всегда допустимая концентрация растворенного газа, 7000 μg/L, является превышенной. Вопрос, почему тогда люди не жаловались на состояние здоровья, экологию и загубленную землю на протяжении двухсот лет, а вдруг спохватились массово жаловаться с началом газового бурения? (9).
Газификация естесственна, и не является следствием ГРП и бурения вообще, эта проблема есть в любой стране, с залежами газа на поверхности.

Постскриптум:
Я думаю, многим будет интересно узнать о ГРП в России. На сегодняшний день в России работает около сотни комплексов ГРП. Все комплексы - иностранной сборки. Интерес к ГРП Россия проявляет с послевоенных времен, но в связи с огромными запасами газа в принципе ГРП не имеет бурного развития на сегодняшний день. Хотя работы и тесты проводятся.

neftianka.livejournal.com

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) - описание технологии гидроразрыва пласта в нефтедобывающей отрасли. :: ARIS Oil field tools

Аббревиатурой ГРП обозначается технология гидроразрыва пласта, применяемая в нефтедобывающей отрасли. Первые попытки разработки скважин такой методикой были предприняты американской транснациональной корпорацией Halliburton в 1947 году. Опыт был неудачным, но изыскания были продолжены. Первый официально зафиксированный гидроразрыв пласта произведён в 1949 году на территории США. Специалисты СССР начали применять ГРП с 1952 года: на территории угольного бассейна Донбасса гидроразрыв пласта был использован для добычи метана. В настоящее время, эта методика широко применяется нефтедобывающими компаниями США, Канады и России.

Принцип проведения гидроразрыва пласта

Суть ГРП заключается в том, что в разрабатываемую скважину нагнетается жидкость разрыва, которая создаёт разницу в давлении, что провоцирует разрыв пласта. Чтобы трещина не сходилась, подаётся расклинивающий реагент – проппант. Это гранулообразное вещество, которое удерживает нефтеносный пласт в раскрытом состоянии, повышая отдачу скважины.


В качестве жидкости разрыва могут применяться следующие составы:

  • Нефть: дегазированная или загущённая;
  • Водонефтяные или нефтекислотные эмульсии;
  • Чистая вода либо водные растворы;
  • Специализированные гели;
  • Смеси песка и воды;
  • Смеси концентрированной соляной кислоты.

Давление разрыва пласта не является постоянной величиной, поэтому жидкость разрыва подбирается в зависимости от разрабатываемого месторождения: нефть, сланцевый газ, газ из песчаников. Кроме этого, учитываются и другие сопутствующие факторы.

Учитывая сложности технологического процесса, ГРП применяется только после математического моделирования формирования трещины и её дальнейшего развития. Для этого используется специальное программное обеспечение – симуляторы гидроразрыва.

На основании построенной модели, к основному составу жидкости разрыва подбираются дополнительные реагенты. Например, ингибиторы коррозии, разжижители, стабилизаторы глиняного пласта, загустители, биоциды и понизители трения.

При правильном применении ГРП создаётся высокопроводимый разлом, который заметно увеличивает приток добываемого флюида к забою скважины. Кроме этого, гидроразрыв пласта становится незаменим для оживления простаивающих нефтяных и газовых скважин, где разработка другими методами технически невозможна либо нерентабельна.

Технология ГРП

Проведение гидроразрыва пласта включает 3 основных этапа:

  • Подготовка. Проводится исследование притока и приемистости нефтеносного пласта. На основании сделанного анализа определяется давление, необходимое для образования трещины, объём жидкости разрыва и другие обязательные характеристики.
  • Промывка. Выполняется предварительная обработка скважины промывочными жидкостями с добавлением специальных реагентов. При необходимости используется кислотное воздействие или декомпрессионная обработка. Для выполнения этих операций обычно используются трубы, диаметром 3-4 дюйма.
  • Закачка. Насосными установками в скважину нагнетается жидкость разрыва. Состав и объём определяется на основании проведённого математического моделирования.

Важным моментом проводимой операции является определение момента формирования трещины. Это определяется соотношением объёма закачиваемой жидкости и давлением. Явным признаком раскрытия трещины является возрастание приемистости скважины.

Требования к используемым реагентам для ГРП

Применяемые при проведении ГРП рабочие жидкости обязательно должны удовлетворять следующим требованиям:

  • Обеспечивать рентабельность производства: используются только доступные и недорогие реагенты;
  • Жидкости разрыва не должны снижать проницаемость призабойной зоны скважины;
  • При контакте химических реагентов с нефтеносным пластом не должны возникать физико-химические реакции, исключение: применение составов направленного действия, где возникающие реакции ожидаемы и контролируемые;
  • Минимальное содержание в составе сторонних компонентов: допустимое количество примесей жёстко регламентируется для каждой разновидности жидкости разрыва.

Кроме этого, применяемые смеси должны растворяться, не создавая в породе нефтеносного пласта побочных продуктов.


aris-ot.ru

Гидроразрыв пласта (ГРП, фрекинг)

2014/08/18 19:00:03

Технология, применяемая для интенсификации работы и повышения отдачи газо- и нефтедобывающих скважин.

Гидроразрыв пласта (ГРП) — один из методов интенсификации работы нефтяных, газоконденсатных, газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин. Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины.

После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает. По данным «РФК», в среднем по нефти - в 3 раза. Метод ГРП позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна. Кроме того, метод применяется для разработки новых нефтяных пластов, извлечение нефти из которых традиционными способами нерентабельно ввиду низких получаемых дебитов.

Гидроразрыв пласта (ГРП, фрекинг) — формирование трещин в массивах газо-, нефте-, водонасыщенных и других горных породах под действием подаваемой в них под давлением жидкости. Операция проводится в скважине для повышения дебита за счет разветвленной системы дренирования, полученной в результате образования протяженных трещин.

Реализация гидроразрывов пластов на газовых скважинах стала возможной с появлением насосных агрегатов, обеспечивающих скорость закачки 3–4 куб. м/мин при давлении 100 МПа.

При закачке в скважину рабочей жидкости с высокой скоростью на ее забое создается высокое давление. Если оно превышает горизонтальную составляющую горного давления, то образуется вертикальная трещина. В случае превышения горного давления формируется горизонтальная трещина.

В качестве рабочей жидкости, как правило, используют загущенные жидкости на водной или углеводородной основе. Вместе с рабочей жидкостью закачивают закрепляющий агент (песок или твердый материал фракции 0,5–1,5 мм), заполняющий трещину и препятствующий ее смыканию.

При применении загущенной жидкости за счет снижения ее утечек в пласт можно поднять забойное давление при значительном снижении скорости закачки и за счет песконесущей ее способности транспортировать закрепляющий агент по всей длине трещины.

Первый в мире ГРП приписывается компании Halliburton, выполнившей его в США в 1947 году. В качестве жидкости разрыва в тот момент использовалась техническая вода, в качестве расклинивающего агента — речной песок.

Видео: горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта

Гидравлический разрыв пласта в России

Гидравлический разрыв пласта является наиболее распространенным методом увеличения продуктивности скважин на нефтяных месторождениях России.

Количество операций ГРП в России в 2015 году выросло на 6,3% по сравнению с показателем 2014 года. Прирост добычи нефти с помощью ГРП составил в России в 2015 году 13,4 млн. тонн, что на 1,5% больше показателя 2014 года[1].

Стоимость услуг по проведению ГРП в России в среднем оценивается в 1 млрд. долл. в год. Так, в 2015 году рынок ГРП в стоимостном выражении оценивался в 0,93 млрд. долл., что на 4,5% больше показателя 2014 года.

Следует отметить, что российский рынок ГРП увеличивается как в связи с расширением применения операций по гидроразрыву на новых скважинах, так и в результате стремления поднять за счет ГРП дебиты на переходящем фонде скважин. Иначе говоря, российский рынок ГРП растет преимущественно из-за ухудшающегося качества разрабатываемых ресурсов.

К основным производителям оборудования для ГРП можно отнести зарубежные компании Schlumberger, Baker Hughes, Weatherford, Halliburton, Stewart & Stevenson и CalFrac, а также отечественные компании - Консорциум «РФК», ООО «Траст-Инжиниринг» и ГК «Интегра».

К основным производителям пропантов для ГРП относятся ОАО «Боровичский комбинат огнеупоров», ООО «Форэс», ООО «Трехгорный керамический завод» и ООО «Карбо Керамикс (Евразия)».

Примечания

  1. ↑ В ноябре 2016 года маркетинговое агентство DISCOVERY Research Group завершило исследование российского рынка гидроразрыва пласта.

www.tadviser.ru

Гидроразрыв пласта - это... Что такое Гидроразрыв пласта?

Гидроразры́в пласта́ (ГРП) — один из методов интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин. Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины. Технология осуществления ГРП включает в себя закачку в скважину с помощью мощных насосных станций жидкости разрыва (гель, в некоторых случаях вода, либо кислота при кислотных ГРП) при давлениях выше давления разрыва нефтеносного пласта. Для поддержания трещины в открытом состоянии в терригенных коллекторах используется расклинивающий агент — проппант (обработанный кварцевый песок), в карбонатных — кислота, которая разъедает стенки созданной трещины.

После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает. Метод позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти традиционными способами уже невозможна или малорентабельна.


Проведение первого в мире ГРП приписывается компании Halliburton, выполнившей его в США в 1949 году. В качестве жидкости разрыва в тот момент использовалась техническая вода, в качестве расклинивающего агента — речной песок. Приблизительно в то же время уже проводились ГРП и в СССР, разработчиками теоретической основы явились советские ученые Христианович С. А., Желтов Ю. П. (1953 год), также оказавшими значительное влияние на развитие ГРП в мире. ГРП используют также для добычи метана из угольных пластов, а также сланцевого газа. Впервые в мире гидроразрыв угольного пласта был произведен в 1954 году в Донбассе.[1]


Обычно на проведении ГРП и других методов интенсификации нефтедобычи специализируются сервисные нефтяные компании (Halliburton, Schlumberger, BJ Services и др.).

Критика

  • Ряд журналистов и экспертов критиковал частные нефтяные компании «ЮКОС» и «Сибнефть» за варварские, по их мнению, методы добычи нефти, заключающиеся в использовании на месторождениях ГРП, приводившее к разграблению месторождений. Аналогичные критические утверждения позволял себе и президент «Роснефти» Сергей Богданчиков[2].
  • Вместе с тем, в начале ноября 2006 на Приобском нефтяном месторождении, эксплуатируемом ООО «РН-Юганскнефтегаз» (дочернее предприятие государственной компании «Роснефть», получившей контроль над основным активом «ЮКОСа» — «Юганскнефтегазом»), при участии специалистов компании Newco Well Service был произведен крупнейший в России гидроразрыв нефтяного пласта. Операция велась семь часов и транслировалась в прямом эфире через интернет в офис «Юганскнефтегаза»[3].

Примечания

См. также

Ссылки

dic.academic.ru

Гидравлический разрыв пласта. Условия применения. Технология процесса. Проектирование ГРП. Технические средства. Пути повышения эффективности ГРП — Студопедия

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) - технологический процесс увеличения проницаемости призабойной зоны продуктивного пласта за счет образования трещин или расширения и углубления в нем естественных трещин. Сущность этого процесса заключается в нагнетании в призабойную зону жидкости под высоким давлением, превышающем местное горное давление и прочностные свойства породы пласта.

ГРП применяется:

- для интенсификации добычи нефти из скважин с сильно загрязненной призабойной зоныой за счет создания трещин;

- с целью обеспечения гидродинамической связи скважины с ситемой естественных трещин пласта и расширения оны дренирования;

- для ввода в разработку низкопроницаемых залежей и перевода забалансовых запасов нефти в промышленные;

- при вводе в разработку сложнопостроенных и неоднородных пластов с целью увеличения темпов отбора нефти и повышения конечного нефтеизвлечения;

- для увеличения продуктивности нефтяных скважин;

- для увеличения приемистости нагнетательных скважин;

- в скважинах с высоким пластовым давлением, но с низкой проницаемостью пласта.

Не рекомендуется проводить ГРП в скважинах, расположенных вблизи водонефтяных и газонефтяных зон, в которых возможно ускоренное конусообразование и прорыв воды и газа в добывающие скважины; в истощенных пластах с низкими остаточными запасами, а также в карбонатных коллекторах с хаотичной трещиноватостью.

ГРП производят в следующем порядке. В скважину спускаются НКТ, а выше кровли продуктивного пласта, в котором планируется провести ГРП, устанавливают пакер и якорь. Скважину промывают водой с целью очистки забоя от глины и механических примесей. При необходимости иногда перед ГРП проводят соляно-кислотную обработку или дополнительную перфорацию. В таких случаях снижается давление разрыва и повышается его эффективность. Затем в скважину по НКТ (диаметр НКТ не менее 89 - 114 мм, трубы меньшего диаметра при ГРП применять нецелесообразно, так как при прокачке жидкости в них возникают большие потери давления) нагнетается жидкость разрыва в объемах, необходимых для создания на забое давления, необходимого для разрыва пласта. Для предохранения обсадной колонны от воздействия высокого давления над разрываемым пластом устанавливается пакер. Он полностью разобщает зону продуктивного пласта от вышележащей части скважины. При этом давление, создаваемое насосами, действует только на пласт и на нижнюю часть пакера. Устанавливают гидравлический якорь для не допущения смещения пакера.


Жидкости для ГРП разделяются на три категории: жидкость разрыва, жидкость-песконоситель и продавочная жидкость.


Рабочие жидкости не должны уменьшат ни абсалютную, ни фазовую проницаемость породы продуктивного пласта. В этой связи при ГРП в нфтяных скважинах применяют жидкости на углеводородной основе, а в нагнетательных и в нефтяных скважинах, предназначенные для перевода в нагнетательные – на основе воды. Однако в скважинах с карбонатными коллекторами в качестве рабочих жидкостей могут быть использованы водные растворы соляной кислоты или другие жидкости на ее основе.

Жидкость разрыва пласта должна хорошо проникать в пласт и в естественно существующие в нем трещины. Жидкости разрыва в основном применяются:

1. углеводородные

2. водные растворы

3. эмульсии

Рабочие жидкости для ГРП не должны содержать мех.примесей, а при соприкосновении с породой и пластовой жидкостью не должна образовывать нерастворимых осадков.

Наибольшее предпочтение при ГРП должно отдаваться жидкостям, полностью растворимым в пластовых жидкостях. Во время проведения ГРП вязкость рабочих жидкостей должна быть стабильной.

Жидкость-песконоситель - это жидкость, используемая для подачи песка с поверхности в полученные трещины. Жидкость-песконоситель должна быть нефильтрующейся или с быстро снижающейся фильтруемостью, а также должна иметь высокую пескоудерживающую способность. В качестве жидкостей-песконосителей применяются те же жидкости, что и для разрыва пласта.

Наполнитель служит для образовавшихся трещин и недопущения их смыкания при снятии давления. Для закрепления трещин, образуемых во время ГРП, применяют кварцевый песок с размером зерен 0.4 - 1.2 мм. Такой песок испытывают в лабораторных условиях на прочность и вдавливаемость в поверхность горных пород, в которых образуется трещина, а также на остаточную проницаемость (проницаемость после сдавливания песка под прессом, имитирующим действие горного давления). Песок для заполнения трещин при ГРП должен удовлетворять следующим требованиям: а) иметь высокую механическую прочность, чтобы образовывать надежные песчаные подушки в трещинах, и не разрушаться под действием веса пород; б) сохранять высокую проницаемость. Таким является крупнозернистый, хорошо скатанный и однородный по гранулометрическому составу кварцевый песок. В случаях высокого горного давления или непрочной поверхности горных пород, в которых образуется трещина, применяют искусственный керамический или иной расклинивающий материал.

При первых ГРП следует вводить в каждую трещину не менее 1,5-2т песка.

При закачке в пласт больших количествах песка (более 15-20т) с целью более глубокового проникновения его по трещинам, первые порции песка (30-40%) закачивают мелкозернистым песком мелкой (0,4-0,6мм) фракции с последующим переходом на закачку песка более крупной фракции.

Современное проектирование ГРП состоит из двух принципиально различающихся частей.

В первой части проектирования устанавливают цель ГРП, определяют скважины, пласты и пропластки для ГРП, а также рассчитывают размеры (длину, ширину) трещин, которые нужно образовать. Обычно эту часть проектирования ГРП выполняет предприятие или его отдел (геологический, разработки, повышения нефтеотдачи) , ведущие разработку месторождений или какого-то объекта. По заказу предприятие проектирование может быть, также, поручено научно-исследовательской организации.

Вторая часть проектирования связана непосредственно с выбором параметров ГРП обеспечивающих в выбранных скважинах такие темпы закачки и объемы закачанных в трещины жидкостей и песка, которые позволяют создать в пласте трещины с размерами и пропускной способностью, запроектированной в первой части. Эта часть проектирования состоит в расчетах процесса образования трещины заполнения и закрепления ее песком. Во второй части проектирования ГРП выбирают также эффективные жидкости разрыва с соответствующими свойствами и песок (расклинивающий материал). Вторую часть проектирования ГРП выполняет обслуживающая ("сервисная") фирма, которая обычно и осуществляет операцию ГРП.

В полный комплект оборудования для гидравлического разрыва пластов входят насосный и пескосмесительный агрегаты, автомотоцистерна, блок манифольд и арматура устья.

Устье скважины оборудуется специальной головкой, к которой подключаются агрегаты для нагнетания в скважину жидкостей разрыва. Для осуществления гидроразрыва могут применяться: насосные агрегаты 4АН-700, модернизированные 5АН-700 или рамные АНР-700. Максимальное давление этих агрегатов 70 МПа при подаче 6 л/с, при давлении 20 МПа подача составляет 22 л/с. Насосные агрегаты с помощью быстросъемных гибких соединений из труб подключаются к блоку манифольда, который, в свою очередь, соединяется с арматурой устья.

На практике нередко применяют поинтервальный гидрорарыв. Поинтервальный, применяется , когда несколько пластов разрабатываются общим фильтром, а пласты изолированы друг от друга слоями непроницаемых пород.

Применяется также направленный ГРП. При направленном ГРП с помощью пескоструйной перфорации производится дополнительная перфорация в заданном интервале продуктивного пласта, в котором планируется получить трещины. При этом применяется как «точечная» гидропескоструйная перфорация, так и щелевая.

Одной из эффективных новых технологии ГРП явяется технология осаждения проппаната на конце трещины (или концевое экранирование трещин (TSO)), которая позволяет целенаправленно увеличивать ширину трещины, останавливая ее рост в длину, за счет чего значительно увеличивается проводимость. Для интенсификации выработки запасов из низкопроницаемых слоев и снижению риска попадания трещины в водоносные или газоносные пласты применяется технология селективного гидроразрыва.

studopedia.ru

Гидроразрыв пласта (ГРП) | СНК

В современной отрасли нефтедобычи гидроразрыв пласта (ГРП) представляет собой эффективный метод воздействия на призабойную область скважины. Этот способ необходим для увеличения продуктивной отдачи от месторождения нефти или газа, степени поглощения нагнетательных разновидностей скважин, а также в рамках работ по изоляции грунтовых вод. Сам процесс гидравлического разрыва пласта включает создание новых трещин и увеличение уже имеющихся, которые пролегают в призабойной породе. Воздействие на трещины происходит посредством регулировки давления жидкости, подаваемой в скважину. В результате гидроразрыва пласта из скважины становится возможно добывать ценные ресурсы, расположенные на удаленном расстоянии от ствола.

Из истории появления гидроразрывов пласта

Разработки по увеличению производительности нефтедобычи из готовых скважин проводились в Штатах уже в конце XIXвека: тогда был опробован способ стимулирования посредством взрыва нитроглицерина, который разбивал твердые породы и позволял получать оттуда ценные ресурсы. В тот же период производились испытания по разработке призабойной зоны при помощи кислоты, и последний метод получил активное распространение в 30-е годы прошлого века.

В ходе применения кислоты для стимулирования продуктивности скважин было установлено, что повышение давления может привести к разрывам пластов. С этого началось развитие идеи гидроразрыва пластов породы, и первую попытку предприняли уже в 1947 году. Несмотря на неудачу, исследователи продолжали разработку метода, и их работы увенчались успехом спустя два года. В 50-е годы в Штатах все чаще стали проводиться разработки с применением метода гидравлических разрывов пласта, и к последней трети XXвека число таких операций превысило миллион только в самой Америке.

Гидравлический разрыв пласта как методика разработки скважин стал использоваться и в СССР: первые попытки отмечены 1959 годом. После этого наступил период угасания популярности этого способа, поскольку на территории Сибири стали разрабатывать скважины, которые и без дополнительных манипуляций обеспечивали бесперебойную добычу нефти и газа в нужных объемах. С конца 80-х методика вновь получила распространение, когда прежние месторождения перестали давать такое же количество ценных ресурсов, но еще не могли быть сочтены полностью исчерпанными. В настоящее время методика гидравлического разрыва пласта применяется на территории всей России, а также в других государствах.

Разновидности гидравлических разрывов пласта

В современной области разработки ресурсов различают два вида гидравлического разрыва:

  • Проппантный гидроразрыв пласта. При этом методе применяется специальный материал для расклинивания. Во время процедуры проппант заливают внутрь для того, чтобы создаваемые от давления трещины не соединялись обратно. Такая разновидность способа хорошо подходит для песчаников, алевролитных и других терригенных пород. Гидравлический разрыв с пропаннтом используется чаще всего.
  • Гидроразрыв пласта с применением кислоты. Такой метод более приемлем для карбонатных пород, и трещины, которые получаются при сочетании повышения давления и добавления разрушающей жидкости, не нуждаются в дополнительном закреплении, как в первом случае. Главное отличие кислотного гидравлического разрыва от обычной обработки той же кислотой заключается в количестве материала и степени давления.
Вне зависимости от типа обработки успешность применения ГРП зависит от ряда факторов. Прежде всего, объект для осуществления метода должен быть выбран с учетом его особенностей, видов пластов, а также глубины и интенсивности разработки. Выбор технологии зависит от условий, в которых находится скважина. При правильном применении эффективность нефтедобычи в обработанной скважине становится намного выше.

Процесс проведения гидроразрыва пласта

Гидроразрыв пласта целесообразно проводить для скважин с невысокой продуктивной способностью, которая происходит из-за естественной плотности слоев или при снижении качества фильтрации после вскрытия очередного слоя. 

Процесс обработки занимает несколько этапов: 

  • Исследование скважины, в ходе которого определяется ее способность к поглощению, устойчивости к давлению и другие параметры.
  • Очистка скважины. Для этого применяют дренажные насосы и промывают ствол, чтобы свойства фильтрации в призабойной области были достаточными для дальнейшей работы. Также скважина может быть обработана соляной кислотой, чтобы условия для формирования трещин от разрыва были оптимальны.
  • Спуск в скважину труб для подачи жидкости в забой. Обсадная колонна оснащается пакером и гидроякорем для того, чтобы давление не деформировало трубу. Устье оснащается головкой для подсоединения оборудования, которое необходимо для нагнетания промывочной жидкости.
  • Сам гидроразрыв производится посредством нагнетания жидкости до того времени, пока в пласте не появятся трещины. Сразу после гидравлического воздействия требуется закачать жидкость на высокой скорости.
  • Устье перекрывается, скважину не трогают до уменьшения показателей давления.
  • Промывка скважины после гидравлического разрыва и освоение.

При небольшой глубине гидроразрыв пласта может быть осуществлен без труб НКТ либо без предохранителя. В первой ситуации нагнетание производится по обсадным трубам, а во второй оно может быть организовано и по кольцу вокруг них. Данная методика позволяет минимизировать потери в показателях давления, если в процессе используется жидкость очень густой консистенции. Кроме того, для некоторых скважин проводят многоступенчатый разрыв, при котором разные пласты получают трещины, благодаря чему их проницаемость сильно возрастает.

Для определения местоположения самих трещин применяется метод радиоактивного каротажа. Данная технология позволяет узнать, где именно находятся разрывы, при введении обыкновенного и заряженного песка.


Читайте также:

snkoil.com

Симулятор гидроразрыва пласта — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Симулятор гидроразрыва пласта (симулятор ГРП) — промышленное программное обеспечение для математического моделирования и анализа процесса создания трещин в ходе гидроразрыва пласта.

Симулятор гидроразрыва пласта предназначен для решения ряда прикладных задач, связанных с моделированием распространения трещины гидроразыва в пласте с учетом геологического строения пласта, геомеханических свойств слагающих пород, динамики течения жидкости разрыва и транспорта проппанта. Программное обеспечение для моделирования гидроразрыва пласта применяется в нефтегазовой отрасли в процессах планирования, контроля и анализа применения технологии ГРП.

Основные функции симуляторов ГРП:

  • Формирование планового или анализ фактического дизайна операции ГРП:
    • построение геомеханической и фильтрационной модели пласта с учётом данных ГИС
    • формирование постадийного плана закачки: расход закачки, объёмы жидкости разрыва, концентрации проппанта и химических реагентов
    • расчет технологического режима проведения ГРП (устьевое давление, забойное давление, гидравлика в стволе скважины)
    • расчёт и визуализация динамики геометрических размеров трещины гидроразрыва в процессе производства ГРП
    • расчёт и визуализация течения проппанта в трещине гидроразрыва в процессе производства ГРП
    • расчёт и визуализация закрепленной геометрии трещины гидроразрыва после закрытия трещины на проппант
    • расчёт фильтрационно-ёмкостных свойств закреплённой трещины гидроразрыва и прироста продуктивности скважины от ГРП
  • Анализ тестовых закачек перед основной операцией ГРП (миниГРП, тесты со ступенчатым изменением расхода закачки, анализ кривой падения после закачки для оценки пластового давления)
  • Импорт и визуализация фактических параметров операции ГРП
  • База данных свойств жидкостей разрыва и проппантов
  • Расчёт технико-экономической эффективности операции ГРП

Наибольшее распространение на мировом и российском рынке[1][2] имеют несколько программных продуктов: MFrac[3], FRACPRO[4], FracCADE[5], StimPlan[6], GOHFER[7], Kinetix[8].

Отечественные симуляторы ГРП, позволяющие решать производственные задачи, находятся в стадии разработки рядом компаний[9][10][11].

В частности, в октябре 2017 года ПАО «НК Роснефть» заявила о создании и внедрении в опытную эксплуатацию собственного промышленного симулятора ГРП «РН‑ГРИД», основанного на модели Planar3D и позволяющего заменить попавшие под секторальные санкции западные аналоги[12][13].

В мае 2018 года ПАО «НК Роснефть» объявила об успешном внедрении собственного промышленного симулятора ГРП «РН‑ГРИД» в дочернем сервисном предприятии ООО «РН-ГРП» и полном импортозамещении программного обеспечения для моделирования ГРП[14][15][16][17][18].

ru.wikipedia.org

Классификация гидроразрывов пласта. Проектирование операций ГРП

Библиографическое описание:

Власенко, Е. В. Классификация гидроразрывов пласта. Проектирование операций ГРП / Е. В. Власенко. — Текст : непосредственный, электронный // Молодой ученый. — 2019. — № 2 (240). — С. 16-18. — URL: https://moluch.ru/archive/240/55594/ (дата обращения: 22.04.2020).



По количеству интервалов ГРП и числу воздействий различают:

1) Однократный ГРП;

2) Многоэтапный ГРП. Объектами применения являются залежи, обусловленные большой мощностью продуктивных отложений, проявление равномерной выработки в силу объективных геолого-технологических ограничений требует применения не менее 2 операций. Разделение интервалов между целевыми ГРП обеспечивается селективными работами, установкой мостов изоляции, применением пакеров, специального подземного оборудования или методов заканчивания скважин.

3) Повторные ГРП характеризуются совпадением интервалов первичного и дальнейшего воздействия. Данные операции выполняются для восстановления утраченной или увеличения текущей проводимости разрывов, а также для оптимизации их параметров.

По способу инициации развития и закрепления трещин ГРП операции классифицируют дальнейшим образом:

1) Стандартный гидравлический разрыв пласта Технология состоит в поочередной закачке в скважину с безостановочным расходом в процессе всей операции буферной подушки (жидкости), геле-проппантовой смеси с нарастающим давлением расклинивающего материала от начальных до конечных значений и ее продавки в пласт. Проектирование графиков закачки осуществляется по методикам, предусматривающим равномерную закачку проппанта в созданных трещинах с концентрацией, соответствующей ее конечной величине.

2) TSO (метод концевого экранирования). Стандартная технология ГРП с модифицированным графиком закачки, придающим формирование «песчаного барьера» ограничивающего протяженность трещины и повышающего их высоту. Это достигается путем уменьшения объема подушки, продолжительностью начальных фаз подачи проппанта и приемов, способствующих увеличению агрессивности графика введения расклинивающего агента.

3) ГРП с остановкой закачки — технология ГРП с модифицированным графиком закачки, содержащим несколько кратковременных прекращений подачи жидкости (5–30мин) на стадии развития трещин.

4) ГРП с циклической закачкой проппанта. Стандартная технология ГРП с модифицированным графиком закачки, обеспечивающим последовательность нескольких кругов, но не менее двух, каждый из них включает в себя базовые стадии (подушка, подача и продавка проппанта в пласт).

5) ГРП с обратным оттоком. Стандартная технология ГРП с «принудительным» закрытием образованных трещин за счет работы скважины непосредственно по окончании операции с расходами не более 0.05м3/мин.

6) Селективный ГРП. Данная технология ГРП, обеспечивает размещение трещин в пределах ориентированного интервала пласта и сбережение герметичности естественных экранов. Селективность созданных разрывов достигается за счет уменьшения вязкости технологического раствора, темпа закачки и продолжительности операции, а также направления интервала инициации разрывов (избирательная перфорация, монтаж изолирующих мостов, совмещенных пакерующих систем)

7) Струйный ГРП. Вариация стандартной технологии ГРП с инициацией, развитием и закреплением разрывов через гидропескоструйные перфораторы. Воздействие осуществляется в два шага: гидропескоструйная перфорация и осуществление предусмотренного графика продавки, через созданные пробоины.

8) Экраноустанавливающий ГРП. Вариация стандартной технологии ГРП с дополняющей стадией, предусматривающую продавку оторочки цементного состава или других изолирующих элементов в процессе развития образованных трещин (стадия продавки подушки). Параметры данной стадии определяются количеством трещин, созданных вне направленного интервала пласта.

9) Гибридный ГРП. Технология обусловлена в нагнетании при режимах гидравлического разрыва пласта больших масштабов маловязких составов (загущенной нефти, воды, линейного геля и т. д.), создающих среду формирования развитой системы микротрещин, закрепление их производится посредством продавки оторочек расклинивающего состава, размерность и концентрация которого определяется параметрами образованных трещин. Основными требованиями к рабочим жидкостям на уровне подачи проппанта, является обеспечение его эффективного передвижения на требуемое расстояние по образованным трещинам.

Для проектирования операций ГРП необходим набор указанных данных:

‒ Данные о ловушке и пластовых флюидов (мощность пласта, пористость, проницаемость, сжимаемость, насыщение, литология комплекса из пропластков, пластовое давление и температура, вязкость и сжимаемость пластовых флюидов).

‒ Упруго-механические свойства (коэффициент Пуассона, модуль Юнга, картина главного минимального напряжения, пределы прочности пород на сжатие).

‒ Свойства жидкостей (плотность, коэффициенты коркообразования и утечек).

‒ Свойства используемых проппантов (плотность, распределение зерен по размерам, проницаемость, сферичность).

‒ Данные по скважине (конструкция, перфорация).

Литература:

  1. Демичев П. С., Клещенко И. И., Смирнов В. С., Лесь И. В. Оценка эффективности закрепления слабосцементированных коллекторов в нефтяных и газовых скважинах. — НТЖ «Бурение и Нефть»– 2013 г. — № 7,8.
  2. Гидравлический разрыв пласта: внедрение и результаты, проблемы и решения / В. И. Некрасов, А. В. Глебов, Р. Г. Ширгазин, В. В. Варушев. — Лангепас; Тюмень: ГУП «Информационно издательский центр ГНИ по РБ», 2001. — 240 с.
  3. Мирзаджанзаде А. Х., Кузнецов О. Л., Басниев К. С., Алиев З. С. Основы технологии добычи газа. М.: Недра, 2003. 880 с.
  4. Усачев П. М. Гидравлический разрыв пласта. — М.: Недра, 1986 г.
  5. Коршак А. А., Шамазов А. М. Основы нефтегазового дела. — М.: 2007г.

Основные термины (генерируются автоматически): стандартная технология, модифицированный график закачки, TSO, трещина.

moluch.ru

Гидравлический разрыв пласта — Википедия

Гидроразры́в пласта́ (ГРП, англ. Hydraulic fracturing, fracking[1]) — один из самых эффективных методов нефтеотдачи и интенсификации притока жидкости и газа к скважинам. Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины.

После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает. Метод позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна. Кроме того, в настоящее время метод применяется для разработки новых нефтяных пластов, извлечение нефти из которых традиционными способами нерентабельно ввиду низких получаемых дебитов. Также применяется для добычи сланцевого газа и газа уплотненных песчаников.

Обычно на проведении ГРП и других методов интенсификации нефтедобычи специализируются сервисные нефтяные компании.

Технология

Часть оборудования, обеспечивающего гидроразрыв (штат Северная Дакота, сланцевое месторождение Баккен, 2011 г.).

Технология осуществления ГРП при добыче нефти включает в себя закачку в скважину с помощью мощных насосных станций жидкости разрыва (гель, в некоторых случаях вода, либо кислота при кислотных ГРП) при давлениях выше давления разрыва нефтеносного пласта. Для поддержания трещины в открытом состоянии, как правило, в терригенных коллекторах используется расклинивающий агент — проппант, в карбонатных — кислота, которая разъедает стенки созданной трещины. Однако и в карбонатных коллекторах может быть использован проппант.

При добыче нетрадиционного газа ГРП позволяет соединить поры плотных пород и обеспечить возможность высвобождения природного газа. Во время проведения гидроразрыва в скважину закачивается специальная смесь. Обычно она на 99 % состоит из воды и песка (либо пропанта), и лишь на 1 % — из химических реагентов. Состав химических веществ открыт. Среди них, например, гелирующий агент, как правило, природного происхождения, например гуаровая камедь (более 50 % от состава химреагентов), ингибитор коррозии (только при кислотных ГРП), понизители трения, стабилизаторы глин, химическое соединение, сшивающее линейные полимеры, ингибитор образования отложений, деэмульгатор, разжижитель, биоцид (химреагент для уничтожения бактерий), загуститель.[2]

В виду сложности физики и недоступности прямому наблюдению процесса развития трещины гидроразрыва пласта для оценки технологических параметров при проведении ГРП и геометрических размеров созданной трещины применяют специализированное программное обеспечение — симуляторы гидроразрыва пласта.

Для того, чтобы не допустить утечки жидкости для ГРП из скважины в почву или подземные воды, крупные сервисные компании применяют различные способы изоляции пластов, такие как многоколонные конструкции скважин и использование сверхпрочных материалов в процессе цементирования.

Угроза здоровью

Химические вещества, используемые при ГРП, попадают в питьевую воду, и это приводит к повышению вероятности ряда заболеваний у живущих рядом людей. В исследовании на мышах беременных самок поили загрязнённой водой, что привело к серьёзному ухудшению иммунитета у потомства[3].

Проблематика

Возможны ситуации, при которых гидроразрыв пласта приводит к ожидаемому результату (интенсификации дебита скважины), однако вместе с этим происходит поступление в скважину не только нефти, но и сопутствующих вод (например при непредвиденном нарушении герметичности близлежащего коллектора с водой), что приводит к скачку уровня обводнённости скважины и может свести на нет положительный эффект метода.

История

Проведение первого в мире ГРП приписывается компании Halliburton, выполнившей его в США в 1947 году. В качестве жидкости разрыва в тот момент использовалась техническая вода, в качестве расклинивающего агента — речной песок. Позже ГРП применялся и в СССР; теоретической основы метода разработали советские учёные Христианович С. А. и Желтов Ю. П. (1953 год), их исследования оказали значительное влияние на развитие метода ГРП в мире.

Впервые в мире гидроразрыв угольного пласта (для добычи метана из угольных пластов) был произведён в 1954 году в Донбассе[4].

ГРП используют также при разработке нетрадиционных месторождений: для добычи газа уплотненных песчаников, а также сланцевого газа и легкой нефти из низкопроницаемых пород (многостадийный ГРП в протяжённых горизонтальных скважинах).

Сегодня метод ГРП довольно часто применяется как государственными, так и частными добывающими компаниями в качестве метода интенсификации добычи нефти и газа.

Использование ГРП в России

Частные нефтяные компании «ЮКОС» и «Сибнефть» использовали на своих месторождениях метод ГРП. Ряд журналистов и экспертов тогда утверждали, что этот метод добычи нефти является варварским и приводит к разграблению месторождений. Аналогичные критические утверждения делал президент «Роснефти» Сергей Богданчиков[5].

В то же время и «Роснефть» широко применяла метод ГРП: по состоянию на 2009—2010 год «Роснефть» была в числе крупнейших клиентов нефтесервисной компании Schlumberger, специализирующейся на проведении гидроразрывов. В начале ноября 2006 на Приобском нефтяном месторождении, эксплуатируемом ООО «РН-Юганскнефтегаз» (дочернее предприятие государственной компании «Роснефть», получившей контроль над основным активом «ЮКОСа» — «Юганскнефтегазом»), при участии специалистов компании Newco Well Service был произведён крупнейший в России гидроразрыв нефтяного пласта. В пласт было закачано 864 тонны расклинивающего агента (пропанта). Операция велась семь часов и транслировалась в прямом эфире через интернет в офис «Юганскнефтегаза»[6]. В настоящее время в компании «Роснефть» делается более 2 тысяч операций по ГРП в год, абсолютное большинство новых скважин вводится в действие при помощи этого метода[7][8].

В 2016 году "Газпром нефть" впервые в России провела сначала 18-стадийный, а затем и 30-стадийный гидроразрыв пласта на горизонтальных скважинах Южно-Приобского месторождения) в ХМАО.[9]

Критика в фильмах и других искусствах

Низкобюджетный фильм «Газовая страна» (англ. Gasland) Джоша Фокса[en], заявленный как независимое документальное исследование (несмотря на вероятное финансирование Газпромом[10][неавторитетный источник?] и сокрытие некоторых фактов, опровергающих обвинения фильма[11][12]), освещает целый ряд экологических проблем, связанных с использованием гидроразрыва пласта. По мнению создателя фильма, гидравлический разрыв пласта привёл к появлению в воде из артезианской скважины метана и множества примесей, вредных для человека, включая бензол, толуол, этилбензол и ксилолы.[13][неавторитетный источник?] Для каждой операции гидроразрыва пласта используется от 80 до 300 тонн химикатов. Как описывается в фильме, в местах, где используется ГРП, вода становится непригодна для питья, люди чаще болеют, у животных выпадает шерсть, ухудшается качество воздуха.

Вскоре после выхода «Газовой страны» организация Energy in Depthу, лоббирующая интересы нефтяных и газовых компаний, выступила с критикой фильма. Авторы фильма, в свою очередь, опубликовали детальный ответ на критику Energy in Depthу[14][неавторитетный источник?] . Группа нефтяных и газовых компаний Independent Petroleum Association of America также выступила с критикой «Газовой страны» и выпустила собственный фильм, «Страна правды»[en] (англ. Truthland). В фильме «Страна правды» героиня из Пенсильвании рассказывает о своем путешествии по месторождениям газа, где используется технология ГРП, и общается с экологами, чиновниками, местными жителями и приходит к выводу, что утверждения, приведенные в фильме «Gasland», не отвечают действительности.[15][неавторитетный источник?]

Запреты на применение гидроразрыва и их отмена

В июле 2011 года парламент Франции принял закон, запрещающий применение технологии гидравлического разрыва геологических пластов на территории страны. В октябре 2013 года Конституционный совет Франции в решении по иску американской фирмы Schuepbach Energy LLC постановил, что закон о запрете применения технологии гидроразрыва пласта от 13 июля 2011 года не противоречит конституции страны.[16].

Применение ГРП при разведке природного газа из сланцевых пород было запрещено парламентом Болгарии в январе 2012 года[17].

В сентябре 2013 года правительство Нидерландов ввело временный запрет на применение технологии гидроразрыва пласта для добычи газа[18]. В декабре 2014 года правительство Марка Рютте приняло резолюцию о продлении запрета на использование технологии гидроразрыва в Нидерландах до 2016 года[19].

В США власти штатов Вермонт (2012 год) и Нью-Йорк (декабрь 2014 года) запретили проводить добычу газа методом гидроразрыва пласта на своей территории[20].

В 2014 году Великобритания отменила запрет на добычу сланцевого газа методом гидроразрыва пласта, введённый после двух небольших землетрясений в 2011 году рядом с Блэкпулом, вызванных добычей сланцевого газа[21]. Аналогичное решение приняли власти ЮАР в сентябре 2012 года[22].

См. также

Примечания

  1. ↑ Иногда в СМИ также используется калькирование фрекинг или, реже, фракинг
  2. ↑ Chemical Use In Hydraulic Fracturing
  3. ↑ University of Rochester Medical Center. Fracking the immune system: Study links fracking chemicals to immune imbalance (англ.). ScienceDaily (1 May 2018). Дата обращения 5 мая 2018.
  4. ↑ Метан как сырье, НГ-Энергия, 2007
  5. ↑ Продано даже имя. Российские активы ЮКОСа ушли с молотка. Но это ещё не конец истории // SmartMoney, № 30 (71), 13 августа 2007
  6. ↑ На месторождении «Роснефти» в Югре произведён крупнейший в России гидроразрыв пласта, 2006
  7. ↑ Гидроразрыв пласта: методы добычи «Роснефти» остаются «колониальными» Архивная копия от 27 декабря 2013 на Wayback Machine // rusnord.ru, 2007  (Проверено 11 июня 2010)
  8. ↑ Выступление президента нефтесервисной компании «Шлюбмерже» в Ханты-Мансийске // advis.ru  (Проверено 11 июня 2010)
  9. ↑ Первый 30-стадийный ГРП в России (неопр.). Нефтянка (15 июля 2016).
  10. ↑ http://www.mercatorenergy.com/wp-content/uploads/2013/06/scan0005.pdf (2013)
  11. ↑ Department of Natural Resources, Colorado Oil and Gas Conservation Commission, Gasland Document, n.d., アーカイブされたコピー (неопр.). Дата обращения 7 августа 2013. Архивировано 5 сентября 2013 года.
  12. ↑ http://heartland.org/sites/default/files/11-10-13_isaac_orr_on_fracking.pdf#page=23
  13. ↑ Gasland: A film by Josh Fox
  14. ↑ http://1trickpony.cachefly.net/gas/pdf/Affirming_Gasland_Sept_2010.pdf
  15. ↑ Dispatches from the real Gasland
  16. ↑ Gaz de schiste : les Sages valident l’interdiction de la fracturation hydraulique // France24, 11/10/2013  (фр.)
  17. ↑ Bulgaria bans shale gas drilling with 'fracking' method // BBS News, 19 January 2012 (англ.)
  18. ↑ The Netherlands puts temporary ban on fracking ahead of further research // September 20th, 2013  (англ.)
  19. ↑ Dutch fracking ban extended to 2016 // Interfax Natural Gas Daily, Annemarie Botzki, 11 December 2014  (англ.)
  20. ↑ Gov. Cuomo Makes Sense on Fracking // The New-York Times, Dec 17, 2014 (платный источник)  (англ.); New York, Citing Health Risks, Moves to Ban Fracking // U.S.News, Dec. 17, 2014  (англ.)
  21. ↑ Великобритания разрешит добычу сланцевого газа после трёх лет запрета // Slon.ru, 28.07.2014
  22. ↑ South Africa Lifts Fracking Ban // The Wall Street Journal, Sept. 7, 2012 (платный источник)  (англ.): «South Africa, … imposed a moratorium on hydraulic fracturing—a procedure known as fracking»

Литература

Ссылки

wikipedia.bio

Смотрите также