РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБРАТНОГО ВЫНОСА ПРОППАНТА НА ЕЛЬНИКОВСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается актуальная проблема обратного выноса проппанта, возникающая при эксплуатации скважин после проведения гидравлического разрыва пласта (ГРП) на Ельниковском месторождении. Анализируются основные причины данного явления и его негативное влияние на эксплуатацию. На основе анализа геолого-технических условий и промысловых данных предложено решение, направленное на предотвращение выноса проппанта.

ABSTRACT

The article discusses the actual problem of reverse proppant removal that occurs during the operation of wells after hydraulic fracturing at the Yelnikovskoye field. The main causes of this phenomenon and its negative impact on operation are analyzed. Based on the analysis of geological and technical conditions and field data, a solution has been proposed aimed at preventing the removal of proppant.

Ключевые слова: Ельниковское месторождение; гидравлический разрыв пласта (ГРП); проппант; обратный вынос проппанта; скважина.

Keywords: Yelnikovskoye oil field; hydraulic fracturing; proppant; reverse removal of proppant; well.

Введение

На сегодняшний день гидравлический разрыв пласта (ГРП) зарекомендовал себя как один из наиболее действенных способов интенсификации добычи углеводородов, что приобретает особое значение в условиях истощения традиционных запасов нефти.

Механизм ГРП состоит целенаправленном воздействии на продуктивный пласт с целью создания высокопроводящих каналов для притока флюида. Процесс инициируется закачкой в скважину жидкости разрыва под давлением, превышающим предел прочности горной породы. Это приводит к образованию искусственной трещины или раскрытию уже существующих в пласте естественных микротрещин.

Однако для того, чтобы эта трещина не сомкнулась после снятия давления и сохранила свою пропускную способность на протяжении всего срока эксплуатации скважины, её необходимо закрепить. Для этого в созданную трещину вместе с жидкостью разрыва вводится проппант — гранулообразный материал, который распределяется по всей её протяжённости и служит своего рода каркасом, удерживающим стенки трещины в разомкнутом состоянии. В результате значительно увеличивается площадь фильтрации, снижается сопротивление движению нефти или газа, что приводит к существенному росту продуктивности скважины. Несмотря на очевидные преимущества и широкое применение, технология ГРП сопряжена с рядом серьёзных технологических рисков, одним из которых является обратный вынос проппанта из созданной трещины в ствол скважины.

Последствия обратного выноса проппанта

1. Повреждение глубинно-насосного оборудования (ГНО). Проппант, попадая в скважину, действует как абразив, вызывая интенсивный износ рабочих органов насосов. Это приводит к преждевременному выходу оборудования из строя.
2. Снижение проводимости трещины. По мере выноса закрепляющего материала из созданного канала происходит его постепенное сужение и последующее смыкание под действием горного давления. В результате эффективность всей операции ГРП сводится к нулю.

Причины обратного выноса проппанта

Обратный вынос проппанта — это сложный многофакторный процесс, обусловленный совокупностью геологических, технологических и эксплуатационных причин. Понимание этих механизмов является ключом к разработке эффективных мер по их предотвращению. К основным факторам, приводящим к данному осложнению, относятся следующие:

1. Несоответствие фракции проппанта и геометрии трещины. Авторы работы Кейбал А. А. и Кейбал А. В. отмечают, что набивка из проппанта не достигает устойчивого состояния при условии, когда ширина трещины более чем в шесть раз превосходит средний диаметр его частиц.
2. Недопродавка проппанта в продуктивный пласт. В ряде случаев это делается преднамеренно для предотвращения чрезмерно глубокого проникновения проппанта в пласт и оголения созданной трещины в пределах ПЗП.
3. Преждевременный сброс избыточного давления в скважине после ГРП. После завершения основного этапа закачки скважина находится под высоким давлением, которое необходимо для удержания трещины в раскрытом состоянии до полного оседания проппанта. Анализ зарубежных и отечественных источников показывает: время, в течение которого скважина остается под избыточным давлением после окончания продавки, напрямую влияет на характер обратного выноса проппанта. Этот параметр определяет не только силу, с которой происходит вынос, но и то, как долго это явление будет продолжаться.
4. Вынос пропанта потоком пластового флюида по созданной трещине. Это свидетельствует о неустойчивом состоянии проппантной набивки. Практические наблюдения подтверждают, что интенсивность этого процесса напрямую зависит от величины депрессии: при её снижении вынос проппанта уменьшается и может полностью прекратиться.

Методы борьбы с обратным выносом проппанта

Для предотвращения обратного выноса пропанта применяются следующие методы:

1. Установка механических фильтров. Физически задерживают частицы проппанта, не давая им попасть в насосное оборудование.
2. Применение смолопокрытого проппанта (RCP): использование проппанта с полимерным покрытием, частицы которого склеиваются под воздействием пластовых температуры и давления, образуя прочный каркас. Эффективность метода зависит от строгого соблюдения технологии, включая выдержку скважины в течение 72–96 часов.
3. Выдержка скважины под давлением после ГРП на несколько суток для окончательного закрепления проппанта в трещине, что снижает интенсивность его выноса.
4. Постепенное снижение давления после ГРП для стабилизации созданной пачки проппанта
5. Подбор оптимальной фракции проппанта и ширины трещины для обеспечения устойчивости набивки.

Отказность скважин после ГРП в ПАО «Удмуртнефть» им. В.И. Кудинова

В ПАО «Удмуртнефть» им. В.И. Кудинова в период с 2021 по 2024 гг выполнено 209 операций гидроразрыва пласта (в том числе ВНС, ЗБС с ГРП). Основная часть ГРП (порядка 74%) выполнена на Ельниковском, Гремихинском и Котовском месторождениях. Распределение ГРП по месторождениям представлено на рис. 1.

Рисунок 1. Распределение ГРП по месторождениям

При этом средняя отказность скважин после проведения ГРП в период с 2022 по 2024 гг. варьируется в пределах 22-58% (рис. 2).

Рисунок 2. Динамика отказов после ГРП

В ПАО «Удмуртнефть» им. В.И. Кудинова высокий процент отказности приходится на верейский и визейский объекты (рис. 3).

Рисунок 3. Основные параметры по объектам с наибольшим числом отказов

Рассмотрим скважину №4129 Ельниковского нефтяного месторождения, где в апреле 2021 г. был проведен гидравлический разрыв пласта.

Данные по пласту представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Данные по пласту

Параметры трещины представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Параметры трещины

Параметры закачки представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Параметры закачки

В результате проведения ГРП прирост дебита нефти составил 6,1 т/сут. Однако в ноябре 2021 г. получен отказ (наработка 193 сут) в результате отворота пики (штока) автосцепа, причиной этому послужили частые подклинивания плунжера в процессе эксплуатации, связанное с выносом механических примесей (пропанта).

По результатам комиссионного демонтажа в фильтре был обнаружен пропант в объеме 3л. На поверхности плунжера выявлены многочисленные затиры/задиры и замятия, полученные вследствие выноса механических примесей.

В качестве решения данной проблемы предлагается использование проппанта с полимерным покрытием (RCP). Технология RCP (Resin Coated Proppant), или проппант с полимерным (смоляным) покрытием, — это один из наиболее эффективных методов борьбы с обратным выносом проппанта и повышения проводимости трещины гидроразрыва пласта (ГРП).

Суть метода заключается в том, что стандартные частицы проппанта покрываются тонким слоем термореактивной смолы. Смола способна «сшиваться» (затвердевать), преобразуя отдельные частицы в единый прочный каркас внутри созданной трещины.

По данной технологии в ПАО «НК «Роснефть» были проведены опытно-промышленные испытания. Результаты ОПИ представлены на рисунке 4.

Рисунок 4. Эффективность применения RCP проппанта

Всего на объекте выполнено 10 фраков, из них 7 без RCP проппанта и 3 скв. с RCP проппантом. Как видно из графика, на скважинах без RCP произошло 7 отказов (100%), в том числе 3 повторных. На скважинах с RCP проппантом произошел 1 отказ (33%).

На основании положительных результатов опытно-промышленных испытаний RCP проппанта его применение рекомендуется к внедрению на скважинах Ельниковского месторождения.

Выводы

На основании анализа эффективности технологии RCP проппанта её применение рекомендуется для широкого внедрения на месторождениях с риском обратного выноса проппанта после проведения гидроразрыва пласта. Применение проппанта с полимерным покрытием обеспечит создание в трещине прочного структурного каркаса. Это позволит защитить глубинное насосное оборудование и сохранить трещину в раскрытом состоянии.

Список литературы:

1. Яркеева Н.Р. Применение гидроразрыва пласта для интенсификации притока нефти в скважинах / Н.Р. Яркеева, А.М. Хазиев // Нефтегазовое дело. – 2018. – № 5. – С. 30–36.
2. Стасенко А.А., Верисокин А.Е., Ахмедов К.С. О процессе обратного выноса пропанта при ГРП / Стасенко А.А., Верисокин А.Е., Ахмедов К.С. // Булатовские чтения. – 2025. – С. 241-244.
3. Кейбал А.В. О причинах обратного выноса проппанта в ствол скважины после гидроразрыва продуктивного пласта / А.В. Кейбал, А.А. Кейбал // Бурение и нефть. – 2009. – № 11. – С. 48–52.
4. Якимов С.Б., Косарев И.А. Изучение эффективности применения сетчатых фильтров для защиты ЭЦН при большом выносе проппанта // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. - 2013. - №6. - С. 29-32.
5. Верисокин А.Е., Жулина Л.Г. Новый метод снижения обратного выноса проппанта из трещины в скважину после проведения гидроразрыва пласта // Актуальные проблемы нефти и газа. - 2019. - №4(27). - С. 1-7.