Регулирование технологий ГРП на основе моделирования процессов и свойств технологических жидкостей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Джими Муса Усман

• Джими Муса Усман
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Джими Муса Усман

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ РОССИИ И ЗАРУБЕЖОМ

1.1 Назначение ГРП

1.2 Критерии выбора скважин для проведения ГРП

1.3 Оборудование для ГРП

1.4 Жидкости гидроразрыва и закрепление трещин

1.5 Выбор скважины для ГРП с учетом уже существующих или проектируемых систем разработки, обеспечивающих максимальную добычу нефти при минимальных затратах

1.6 Определение оптимальной геометрии трещин

2 ГЕОЛОГО-ПРОМЫСЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И АНАЛИЗ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОМЕ РЕСПУБЛИКИ ЧАД

2.1 Общие сведения и геолого-физическая характеристика месторождении Коме

2.2 Анализ существующих геологических моделей и методика

подсчета запасов

2.3 Динамика и особенности состояние разработки месторождения Коме

2.4 Методологические подходы к контролью за разработки

месторождения Коме

3 АНАЛИЗ ПРОВЕДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГРП РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИЦИРОВАНИЙ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ КОМЕ РЕСПУБЛИКИ ЧАД

3.1 Обзор технологии HRWP, StimPAC* и Slurry Pack

3.2 Методология усовершенствованного проекта StimPAC*

3.2 Расчет технологических параметров ГРП с целью подбора

скважины кандидатов

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОДБОРУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ГРП ДЛЯ УСЛОВИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОМЕ РЕСПУБЛИКИ ЧАД

4.1 Экспериментальные исследования процесса гелеобразования композиции "Сиалит" в качестве технологических жидкости для ГРП

4.1.1 Влияние температуры на процесс гелеобразования в солянокислотных растворах реагента "Сиалит"

4.1.2 Фильтрационные исседования гелеобразующих составов на

основе реагента "Сианит"

4.2 Экспериментальные исследования гидрофобных эмульсий

в качестве технологических жидкости для ГРП

4.3 Оценка удерживающей способности песка во взвешенном

состоянии в технологических жидкостей

5. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИИ ГРП УСЛОВИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОМЕ РЕСПУБЛИКИ ЧАД

5.1 Обсуждение технологического оборудования для проведения ГРП

5.2 Технологический процесс проведения и планирование ГРП

5.3 Методика планирования ГРП для высокопроницаемых пород

пласта YOM месторждения Коме перед началом эксперименте

6 РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ПО РАСЧЕТУ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГРП С УЧЕТОМ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ УСЛОВИЙ

МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОМЕ РЕСПУБЛИКИ ЧАД

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Регулирование технологий ГРП на основе моделирования процессов и свойств технологических жидкостей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В последние годы в разработку широко вовлекаются трудноизвлекаемые запасы углеводородов, приуроченные к низкопроницаемым, слабодренируемым, неоднородным и расчлененным коллекторам. Гидравлический разрыв пласта (ГРП) является одним из наиболее эффективных методов повышения коэффициента продуктивности нефтяных и газовых скважин, вскрывающих такие пласты.

Еще в начале 90-х годов гидроразрыв применялся исключительно в низкопроницаемых пластах. Сильное поглощение флюида пластом и рыхлость песчаника, связанного с высокопроницаемыми пластами, могли бы помешать внедрению и совершенствованию одиночного плоского гидроразрыва пласта достаточной ширины для принятия значительного количества проппанта. Более того, подобная структура разрыва, даже если пласт успешно вскрыт, а края трещины закреплены, может быть несовместима с определенными особенностями средне и высокопроницаемых пластов, включая высокую проводимость (ширину).

Значительным шагом вперед, связанный с преимуществами высокопроницаемого разрыва (ВПР) является технология концевого экранирования (Т80), суть которой заключается в принудительном задерживание горизонтального роста разрыва и увеличении ширины с последующим заполнением проппантом. В результате образуются трещины небольшой протяженности, обладающие большой или исключительно большой шириной. В то время как при традиционном неэкранированном гидроразрыве нормальной считалась бы средняя ширина трещины, равная 6 мм, при применении экранирования обычно наблюдается ширина порядка 25 мм и больше.

С совершенствованием возможностей ГРП и появлением технологии Т80 для высокопроницаемых пластов метод получил еще большее распространение.

Наиболее высокая эффективность ГРП обеспечивается при комплексном подходе к проектированию, основанном на учете таких факторов, как проводимость трещины (КЬ), сетка скважин, дизайн трещины, характеристики жидкостей разрыва, технологические и экономические ограничения. Для реализации этого подхода помимо моделей трещинообразования необходимо создание моделей фильтрации в системе скважин, пересеченных трещинами гидроразрыва, изучение особенностей течения флюидов в окрестности трещины, в том числе в неоднородных и обводненных пластах. Решению этих проблем и посвящена эта работа.

Цель работы

Повышение коэффициента продуктивности высокопроницаемых пластов месторождения Коме на основе применения ГРП с использованием в качестве жидкостей-песконосителей проппанта, технологических жидкостей на водной и углеводородной основах.

Основные задачи исследований

1 Выполнить анализ промысловых испытаний различных модификаций технологий ГРП НКЛ\Ф, 8йтРАС, 81иггуРаск для низкопроницаемых и высокопроницаемых коллекторов нефтяных месторождений Республики Чад с целью выявления особенностей и успешностей применения технологий и определения критериев эффективного их применения.

2 Обосновать и получить в лабораторных условиях новые технологические жидкости на водной и углеводородной основах с регулируемыми фильтрационными и реологическими свойствами, с высокой пескоудерживающей способностью для высокопроницаемого нефтяного пласта У ОМ месторождения Коме.

3 Разработать новую технологию ГРП - технологию концевого экранирования (Т80) для высокопроницаемых коллекторов с целью получения высокопроводящей трещины большой ширины путем принудительного приостановления продольного роста трещины и увеличения ее ширины.

4 Обосновать максимальный прирост коэффицента продуктивности скважин после проведения ГРП на месторождении Коме с учетом объема, концентрации и последовательности закачки проппанта в технологичной жидкости в пласт и установить оптимальное соотношение между длиной и шириной трещины.

5 Обосновать алгоритм расчета показателей ГРП для проектирования параметров технологического процесса с учетом его реализации в высокопроницаемых коллекторах и ориентации трещины вдоль зоны кольматации в призабойной зоне пласта.

Методы решения поставленных задач

Решения задач выполнены с использованием современных стандартных физических и физико-химических лабораторных методов исследований, а также с применением аналитических и статистических методов исследования с привлечением современных программных продуктов.

Научная новизна

1 Установлен механизм регулирования фильтрационных и реологических свойств новых гелеобразующих составов на основе "Сиалита" и гидрофобной эмульсии в качестве технологических жидкостей-песконосителей проппанта в технологии ГРП для высокопроницаемых терригенных коллекторов. Экспериментально определены коэффициенты утечек технологических жидкостей и обоснованы оптимальные составы и объемы, определяющие высокие пескоудерживающие свойства и обеспечивающие максимальную упаковку проппанта в трещине с учетом коллекторских свойств породы.

2 Экспериментально установлено изменение начальной условной вязкости при различных скоростях сдвига во время проведения операции ГРП, которое следует учитывать на стадии проектирования параметров ГРП.

3 Впервые для рыхлых терригенных коллекторов установлены зависимости объема, концентрации проппанта и порядок его вводов в трещину от статического напряжения сдвига и проводимости трещины Т80.

Практическая ценность

1 Разработаны и предложены для промысловых испытаний составы гелеобразующей композиции на основе "Сиалита" и гидрофобная эмульсия, в качестве жидкостей-песконосителей проппанта с высокой пескоудерживающей способностью и низким коэффициентом утечек, позволяющие повысить коэффициент продуктивности высокопроницаемых терригенных коллекторов.

2 Результаты диссертационной работы использованы при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также при чтении лекций в УГНТУ: -студентам специальности 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» по дисциплине «Технология и техника методов повышения нефтеотдачи пластов».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на II Всероссийской научно-практической конференции "Научные инициативы иностранных студентов и аспирантов российских вузов". ТПУ, Томск 2009г; I Международной конференции молодых ученых "Актуальные проблемы науки и техники". УГНТУ, Уфа 20Юг; Научно-практической конференции "Актуальные вопросы разработки нефтегазовых месторождений на поздних стадиях. Технологии. Оборудование. Безопасность. Экология". УГНТУ, Уфа 20 Юг; 61-ой Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. УГНТУ, Уфа 2010 г.

Публикации. Основные научные положения и результаты диссертационной работы освещены в 8 печатных работах, из них 1 статья опубликована в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном Высшей аттестационной комиссией.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованных источников, состоящего из 67 наименований. Текст работы изложен на 143 страницах, содержит 45 рисунков и 23 таблицы.

В процессе выполнения исследований автор пользовался советами и консультациями своего научного руководителя доктора технических наук, Л. Е. Ленченковой, которому глубоко благодарен. Автор благодарен заведующему кафедрой «Разработка и эксплуатация нефтегазовых месторождений» УГНТУ профессору Ю.В. Зейгману и сотрудникам кафедры за ценные советы и замечания при работе над диссертацией.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Джими Муса Усман

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В диссертационной работе на основе выполненного анализа промысловых испытаний ГРП, его теоретического обоснования, экспериментальных исследований обоснована и доказана возможность совершенствования процесса ГРП для условий проведения в высокопроницаемых коллекторах технологии TSO на основе разработки новых технологических жидкостей на водной (алюмосиликатные гели) и углеводородной (гидрофобные эмульсии) основах в качестве жидкостей-песконосителей проппанта и технологий их применения.

1. Проведен анализ применения различных модификаций технологий ГРП типа HRWP, SlurryPack, StimPAC в промысловых условиях высокопроницаемых коллекторов месторождения Коме Республики Чад. Установлена низкая эффективность применения технологий ГРП типа HRWP, SlurryPack в промысловых условиях месторождения Коме с успешностью не превышающей 30%. Определены критерии эффективного применения технологии StimPAC

2. Установлена зависимость удельной технологической эффективности операции ГРП от коэффициента проводимости высокопроницаемого пласта месторождения Коме и удельных объемов закачиваемого проппанта. Предложена блок-схема, позволяющая осуществлять выбор наиболее привлекательных модификаций процесса ГРП с учетом геолого-физических особенностей коллектора.

3. Теоретически обосновано и экспериментально доказано влияние добавок алюмохлорида в разработанную гидрофобную эмульсию на реологические свойства состава, его пескосодержащие свойства и фильтрационные показатели.

4. Экспериментально исследованы реологические зависимости и фильтрационные кривые, позволяющие регулировать подвижность геля в моделируемых условиях пласта месторождения Коме в широком диапазоне температуры.

Подобраны реагенты - деструкторы, разрушающие алюмосиликатные гели в пластовых условиях после завершения операции ГРП.

5. Выполнены технологические расчеты по подбору рабочих параметров проведения ГРП с учетом особенностей конкретных условий высокопроницаемых пластов месторождения Коме для проектирования ГРП и контроля их параметров в лабораторных и промысловых условиях.

6. Предложена и обоснована технология доставки проппанта в высокопроводящую трещину моделируемого пласта месторождения Коме с использованием новых технологических жидкостей, заключающаяся в цикличности их применения, регулировании параметров трещины и регламентирующая фракционный состав проппанта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Джими Муса Усман, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Афанасьева A.B., Горбунов А.Т., Шустеф И.Н. Заводнение нефтяных месторождений при высоких давлениях нагнетания.- М.: Недра, 1975. - 216 с.

2. Баренблатт Г.И. О некоторых задачах теории упругости, возникающих при исследовании механизма гидравлического разрыва пласта // Прикл. матем. и механика.- 1956.- Т. 20.- № 4.- С. 475-186.

3. Гайдуков В.Н. Анализ результатов гидроразрыва пласта на месторождениях ОАО "Варьеганнефтегаз" // Сб. докладов научно-технич. совещания по обмену опытом и выработке основных направлений деятельности в области повышения эффективности разработки месторождений ОАО "Варьеганнефтегаз". - M.: НК "СИДАНКО".- 1998. -С. 146160.

4. Глова В.Н., Латышев В.Н. Результаты гидроразрыва пласта на месторождениях ОАО "Пурнефтегаз"// Нефтяное хозяйство. -1996.- № 1.- С. 15-18.

5. Гусев C.B., Бриллиант П.С., Янин А.Н. Результаты широкомасштабного применения ГРП на месторождениях Западной Сибири // Материалы совещания "Разработка нефтяных и нефтегазовых месторождений" (г. Альметьевск, 1995 г.).- М.: ВНИИОЭНГ.- 1996,- С. 291-303.

6. Жданов С.А., Константинов СВ. Проектирование и применение гидроразрыва пласта в системе скважин // Нефтяное хозяйство. -1995.- № 9.-С. 24-25.

7. Желтое Ю.П. Деформации горных пород. - М.: Недра, 1966. - 198 с.

8. Иванов С.И. Интенсификация притока нефти и газа к скважинам: Учеб. пособие. - м.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2006. - 565 е.: ил.

9. Константинов C.B., Лесик Н.П., Гусев В.И., Борисов Ю.П. Глубокопроникающий гидравлический разрыв пласта метод интенсификации разработки низкопроницаемых коллекторов // Нефтяное хозяйство. - 1987. - № 5. - С. 22-25.

10. Константинов C.B., Матвеев Ю.М. Результаты опытных работ по гидроразрыву канадской фирмы "Фракмастер" на месторождениях ПО "Юганскнефтегаз" // Нефтяное хозяйство. - 1989. - № 6. - С. 20-26.

11. Кристиан М., Сокол С., Константинеску А. Увеличение продуктивности и приемистости скважин. - М.: Недра, 1985- 185 с.

12. Лозин Е.В., Хлебников В.Н. Применение коллоидных реагентов для повыщения нефтеодачи. Уфа Башнипинефть 2003. - 236 с.

13. Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. - М.: Недра, 1996. - 448 с.

14. Орлов Г.Н., Глущенко В.Н. Применение обратных эмульсии в нефтедобыче М. Недра 1991.

15. Реутов В.А. Гидравлический разрыв пласта: условия образования трещин, их практическое определение и использование // Итоги науки и техники. Разработка нефтяных и газовых месторождений.- М.: ВИНИТИ, 1991.- Т. 23. - С. 73-153.

16. Технология J-FRAC — новый подход к контролю роста трещины ГРП. Алексей Юдин, Крешо Бутула, компания Schlumberger, Юрий Новиков, ОАО «Томскнефть», НК «Роснефть»

17. Усачев П.М. Гидровлический разрыв пласта: Учеб. Пособие для спту/П.М. Усачев. - м.: Недра, 1986. - 165 с.

18. Храмов P.A. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений ОАО "Оренбургнефть" научное идание/ P.A. Храмов, М.Н. Песиянцев. -м.: Недра, 1998. - 527 с.

19. Abass H.H., Hedayati S., Meadows D.L. Nonplanar fracture propagation from a horizontal wellbore: experimental study // SPE Prod. & Fac. -1996. -V.ll. - N 3. - P. 133-137.

20. Abou-Sayed I.S., Schueler S.K., Ehrl E., Hendriks W.P. Multiple hydraulic fracture stimulation in a deep, horizontal tight-gas well // J. Petrol. Technol. - 1996.- N 2.- P. 163-168.

21. Anderson S.A. Exploring reservoirs with horizontal wells: the Maersk experience offshore // Offshore. -1991.- V. 51.- N 2. - P. 23.

22. Baumgarthner W.E. Fracture stimulation of a horizontal well in a deep tight gas reservoir: a case history from offshore the Netherlands // Paper SPE 26765.1993.

23. Bernard Biju-Duval "Geologie sedimentaire, Bassins, Environnements de depots formation du petrole"

24. Bourdarot G. "Essais puits, methodes d'interpretation, Editions TECHNIP, 1996"

25. Cipolla C.L., Meehan D.N., Stevens P.L. Hydraulic fracturing performance in the Moxa Arch Frontier formation // SPE Prod, and Fac.-1996.- V. 11.- N 4.- P. 216-222.

26. Clark J.B. Hydraulic process for increasing productivity of wells // Trans. AIME.- 1949,-V. 186,-P. 1-8.

27. Concession application for Kome 2000

28. Daviau F. "Interpretation des essais de puits: Les methodes nouvelles, Editions TECHNIP, 1986"

29. Dominique Veillon "Liaison couche-trou, Editions TECHNIP, 2001"

30. Economides M.J., Nolte K.G. Reservoir Stimulation.-Prentice Hall, Eglewood Cliffs, New Jersey 07632. - 1989.- 430 pp.

31. Michael Economides Ronald Oligney Peter Valko "Unified Fracture Design" -Bridging the Gap Between Theory and Practice. - Orsa Press, 2002 Alvin, Texas

32. Fast C.R., Holmar G.B., Covlin R.J. A study of the application of MHF to the tight muddy "J" formation, Wattenberg field, Adams and Weld Counties, Colorado // Paper SPE 5624.- 1975.

33. Gidley J.L., Holditch S.A., Nierode D.E., Veatch R.W. Recent advances in hydraulic fracturing. - Monograph Series. SPE of AIME. Richardson.- TX, 1989.-V. 12.

34. Gruber N.G., Anderson H.A. Carbonated hydrocarbons for improved gas well fracturing results // J. Canad. Petrol. Technol.-1996.-V. 35.- N 8.- P. 15-24.

35. Hannah R.R., Park E.I., Porter D.A., Black J.W. Combination fracturing/gravel-packing completion technique on the Amberjack, Mississippi, anion 109 field // SPE Prod, and Fac.- 1994.- V. 9.- N 4.- P. 262-266.

36. Howard, G. C. and Fast, C.R. (1957): "Optimum Fluid Characteristics for Fracture Extension," API Drilling and Production Prac. API, 261-270.

37. Introduction aux techniques de production petroliere, 99-Rev.O.

38. InTouch 3944297: GFE Project: Review and Optimization of Gravel Pack Treatments in Kome

39. InTouch 4274464 : GFE Project: "Adaptation of Alternative Path Technology for Water Shut Off in Chad"

40. InTouch 4400031 Case History: Use of YF100 with 8% KC1 for SlurryPAC and StimPAC Jobs in Chad

41. ipedex, CHAD DEVELOPMENT PROJECT

42. Mader D. Hydraulic proppant fracturing and gravel packing. Developments in petroleum science. - Elsevier Science Publishers, 1989.- V. 26.1240 pp.

43. Martins J.P., Leung K.H., Jackson M.R., Stewart D.R., Carr A.H. Tip screen out fracturing applied to the Ravensprun South gas field development // SPE Prod. Eng.- 1992,- V. 7.- N 3.- P. 252-258.

44. Martins J.R., Murray L.R., Clifford P.J., Maclelland W.G., Hanna M.F., Sharp Jr. J.W. Produced-water reinjection and fracturing in Prad-hoe Bay // SPE Res. Eng.- 1995.-V. 10,-N3.- P. 176-182.

45. Mise a jour du plan de depletion. Pour le Gouvernement du Tchad 2006

46. Optimization of StimPAC* Treatments in Doba Basin (Chad).

47. Paul Price " Sand Control Design Methodology"

48. Pearson C.M., Bond A.J., Eck M.E., Schmidt J.H. Results of stress-oriented and aligned perforating in fracturing deviated wells // J. Petrol. Technol. -1992.-V. 44.-N l.-P. 10-18.

49. Perkins T.K., Gonzalez J.A. The effect of thermoelastic stresses on injection well fracturing // Soc. Petrol. Eng. J. - 1985.- V. 25. - N 2,- P. 7887.

50. Plan de développement et exploitation des trois champs (Bassin de Doba)

51. Reservoir Stimulation Page 4-24 Equation 4-35

52. Roodhard L.P., Fokker P.A., Davies D.R., Shlyapobersky J., Wong G.K. Frac-and-pack stimulation: application, design, and field experience // J. Petrol. Technol. - 1994.- V. 46.- N 3.- P. 230-238.

53. Robinson B.M., Holditch S.A., Whitehead W.S., Peterson R.E. Hydraulic fracturing research in East Texas: third GRI staged field experiment // J. Petrol. Technol. - 1992.- V. 44.- N 1.- P. 78-87.

54. Smith M.B., Hannah R.R. High-permeability fracturing: the evolution of a technology // J. Petrol. Technol. - 1996. - V. 48.- N 6. - P. 628-633.

55. SPE 38720: "The Stress-Depletion Response Of Reservoirs"

56. SPE: 38952 "Production performance comparisons of HRWP and Frac-Pack completions techniques"

57. SPE 73775: "Frac Packing in Soft formations : Low Efficiency Exacerbate formation Damage"

58. SPE 71653: "Screenless TSO Fracturing: A detailed examination of recent experience".

59. Strubhar M.K. Multiple, vertical fractures from an inclined well-bore - A field experience // J. Petrol. Technol. - 1975. - N 5. - P. 641- 647.

60. Tudor R., Poleschuk A. Low-viscosity, low-temperature fracture fluids // J. Canad. Petrol. Technol.- 1996.- V. 35. - N 7.- P. 31-36.

61. Underwood P.J., Kerley L. Evaluation of selective vs. point-source perforating for hydraulic fracturing // Paper SPE 36480. - 1996.

62. Voneiff G.W., Holditch S.A. Economic assessment of applying advances in fracturing technology // J. Petrol. Technol. - 1994. - V. 46.- N1.- P. 5157.

63. Voneiff G.W., Robinson B.M., Holditch S.A The effects of unbroken fracture fluid on gas well performance // SPE Prod, and Fac. - 1996. - V. 1 l.-N 4.-P. 223-229.

64. Williams D.B., Sherrard D.W., Lin C.Y. Impact of inducing fractures in Pradhoe Bay // J. Petrol. Technol. - 1989. -V. 41. - N 10,- P. 10961102.

65. William К. Ott, P.E.and Joe D. Woods, Handbook: "Modern Sandface Completion Practices"

66. WorldOil Modern sandface completion practices Handbook Page 84. William K. Ott PE & Joe D. Wood.

67. Хлебников B.H., Алмаев P.X., Базейкина JI.B. «Закономерности гелеобразования в кислотных золя алюмосиликатов и их влияние на проницаемость пористых сред» «Добыча, подготовка и транспорт нефти и газа». Мат 2-научн. Конфер. Томек.