МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

Подшивалов Андрей Игоревич

вице-президент общества инженеров нефтяников

SPE Тюменского государственного нефтегазового университета,

РФ, г. Тюмень

E-mail: podshivalov_a@inbox.ru

Шеуджен Александр Шхамирзович

руководитель департамента по науке общества инженеров нефтяников SPE

Тюменского государственного нефтегазового университета,

РФ, г. Тюмень

E-mail: sheujen.al@yandex.ru

METHODS OF DETERMINING THE GEOMETRY OF HYDRAULIC FRACTURING

Andrey Podshivalov

vice-President SPE Tyumen State Oil and Gas University,

Russia, Tyumen

Alexander Sheudzhen

head of science department SPE Tyumen State Oil and Gas University,

Russia, Tyumen

АННОТАЦИЯ

Цель статьи заключается в рассмотрении современных методов оценки геометрических параметров гидравлического разрыва пласта. Определено, что наиболее эффективным методом является микросейсмический мониторинг.

ABSTRACT

The purpose of the article is to review the evaluation of modern methods of geometrical parameters of hydraulic fracturing. It was determined that the most effective method is a microseism monitoring.

Ключевые слова: ГРП, микросейсмический мониторинг.

Keywords: hydraulic fracturing, microseism monitoring.

В настоящее время добыча нефти не обходится без современных геолого-технических мероприятий (ГТМ), поскольку с каждым годом возрастает доля трудноизвлекаемых запасов (ТРиЗ), выработка которых требует вовлечение новейших технологий. Наиболее перспективным и эффективным ГТМ является гидравлический разрыв пласта (ГРП), который чаще всего используют передовые нефтяные компании при разработке месторождений. Технология ГРП ужа давно отмечена экспертами и является приоритетной для многих нефтяных компаний. Проведение операции по разрыву пласта позволяет не только интенсифицировать добычу, но и увеличить коэффициент извлечения нефти (КИН) в результате вовлечения в разработку слабодренируемых зон и пропластков. Однако бывают случаи, когда после ГРП добыча нефти падает, возрастает обводненность в результате не учета некоторых факторов при проведении операции [3, с. 154].

Очень часто возникают риски и неопределенности связанные с не учетом параметров распространения трещин ГРП. Ранее эти параметры определялись на основе анализа изменения давления скважине, диагностики околоствольной зоны и изменения добычи, что позволяло оценить высоту и длину для системы трещин. Все подобные методики имеют ограничения, которые обуславливают низкую или среднюю степень точности при определении конкретных геометрических параметров [1, с. 1].

 Эти геометрические показатели очень важны, поскольку часто происходит так, что после операции по разрыву пласта обводненность резко возрастает из-за приобщения трещиной ГРП водонасыщенной части пласта. На сегодняшний день существует множество методов. Например, компанией Schlumberger был разработан и осуществлен алгоритм работ по определению реальной геометрии трещины ГРП, включающий акустику, термокаротаж и моделирование трещины. Однако, как оказалось на практике данный алгоритм требует доработок, поскольку в ходе исследования были получены противоречивые показатели [2, с. 3].

Многие методы имеют ряд недостатков, например, термометрия позволяет определить распространение трещины ГРП в пределах полуметра от ствола скважины, так же, как и метод радиоактивных изотопов. Оценку азимута разрыва трещины ГРП вблизи ствола скважины можно определить с помощью кросс-дипольного каротажа, однако данный метод не так эффективен, поскольку может определить только один параметр.

Геометрические показатели распространения трещин могут быть выявлены сейсмическими исследованиями. На сегодняшний день это самый эффективный метод, который применяют чаще всего.

Выделяют три основные группы сейсмических исследований:

• наземный пассивный сейсмический мониторинг пласта (ПСМ);
• микросейсмика в обрабатываемой скважине
• пассивный сейсмический мониторинг с заглубленным датчиком в соседней скважине.

Последняя технология приобрела наибольшую популярность в связи с хорошими показателями по точности. Схема работ наглядно показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема пассивного сейсмического мониторинга ГРП из соседней скважины

Принцип микросейсмического мониторинга заключатся в том, что процессы, происходящие в пласте, регистрируют возбужденными сейсмическими волнами из соседней скважины (как правило, соседнюю скважину располагают метров в 600 от скважины ГРП). Микросейсмический мониторинг, как правило, проводится дважды, первый раз для определения характеристик породы, а второй, уже после проведения ГРП. Отражающие сейсмические лучи фиксируются сейсмоприемниками, определяя параметры распространения трещин. Для более точной интерпретации данных, перед пассивным сейсмическим методом проводят геофизические исследования скважин, которые позволяют качественно определить характеристики слоев горных пород, где будет проводиться ГРП.

ПСМ проводился на пласте БС_18-20 Мало-Балыкского месторождения и показал свою эффективность, поскольку полученные результаты практически совпали по высоте и общей длине с расчетами дизайна подрядчиков по ГРП.

Дополнительным преимуществом технологии ПСМ является определение азимута и асимметрии трещины, которые являются очень полезными сведениями при проведении операции ГРП.

Первый в России микросейсмический мониторинг проводился за 4-х стадийным ГРП горизонтального участка скважины с расстоянием между портами100–150 м. Гидроразрыв происходил в пласте ЮС1. При этом было выявлено 149 микросейсмических событий. Исследование показало, что азимут облака распространения микросейсмических событий был одинаков и составил 151 градус. Это дало компании-оператору информацию о направлении поля напряжений пласта, что позволит в будущем строить скважины таким образом, чтобы ГРП распространялся перпендикулярно стволу скважины – в таком случае достигается наибольшая продуктивность операции по стимуляции притока.

Метод пассивного сейсмического мониторинга, несмотря на свою эффективность, имеет некоторые ограничения по точности определения положения и параметров источника микросейсмического события. Необходимо учитывать точность позиционирования приемников (положение и ориентация), степень изученности скоростного строения коллектора, а также с точность снятия показаний. Некоторые ограничения, связанные исключительно с характеристиками самого прибора, могут быть сняты путем совершенствования его технических характеристик. То есть характеристики датчиков, электрические помехи, точность определения направления, степень соединения с породой или частотой дискретизации. Другие ограничения могут снижаться с помощью адаптивной фильтрации, корреляции или других методов обработки сигнала. В то же время более детальное изучение скоростного строения требует специального исследования коллектора, которое может либо являться составной частью процесса мониторинга, либо проводиться отдельно.

Таким образом, технология пассивного сейсмического мониторинга гидроразрыва пласта из соседней скважины является полезным и очень эффективным инструментом для определения геометрических параметров трещины ГРП. Принцип работы метода непростой и требует тщательной проработки всех нюансов и неопределенностей, связанные как с самим устройством, так и с характеристиками пластов горных пород, в которых будут распространяться сейсмические волны. С учетом всех необходимых параметров, при правильной настройке приборов и предварительных геофизических исследований, метод пассивного сейсмического мониторинга позволяет оперативно определять геометрические параметры трещин и производить изменения в ходе самой операции, то есть осуществлять контроль и своевременно воздействовать на рост и распространение трещин ГРП. Это в свою очередь позволяет достигать максимального эффекта, избегать неопределенностей при проведении операции по разрыву пласта и получать высокие коэффициенты извлечения нефти.

Список литературы:

1. Джоэль Г. Ле-Кливе, Ле-Бенне. Микросейсмический мониторинг развития трещин ГРП для оптимизации мероприятий по повышению нефтеотдачи месторождений на поздних стадиях эксплуатации // Технологии ТЭК 2005. 7 с.
2. Дифференциальная акустическая анизотропия в обсаженных скважинах для оценки геометрии трещин ГРП в Западной Сибири, Россия» / А.Н. Никитин, А.Г. Пасынков, Г. Макарычев, Ж. Маньер и др. // Рaper SPE 102405. 8 с.
3. Подшивалов А.И. Анализ эффективности проведения гидравлического разрыва пласта на Усть-Тегусском нефтяном месторождении [Текст]* / А.И. Подшивалов // West Siberian Petroleum Conference: сб. науч. тр. – Тюмень, 2015. – С. 154–157.