книги / Мониторинг гидравлического разрыва пласта на основе математической обработки геолого-промысловых данных

кусственно вызывающее линейный поток под прямым углом к трещине, амплитуда которого меняется по длине трещины, т.е. в трещине присутствует неоднородный поток, в отличие от моделей высокой проводимости. Этот режим билинейного потока, где линейный поток идет по двум осям, повышает отклик давления пропорционально корню времени четвертой степени. На графике производной и билогарифмическом (см. рис. 2.2, б) представлен четвертичный уклон при билинейном течении. Билинейный поток сопровождается обычным линейным потоком, который характеризуется половинным единичным уклоном на двойной логарифмической шкале.

Режим билинейного потока обычно возникает на самом раннем этапе времени и заметен не всегда. Он выражает этап времени, когда имеет место значительное падение давления по трещине, и в реальности это очень короткий срок. Даже когда нет влияния ствола скважины, данные иногда не соответствуют четвертичному уклону и могут совмещаться напрямую с моделью трещины с высокой проводимостью. Однако общей моделью для разорванной скважины с искусственно образованной трещиной должна быть модель трещины с конечной проводимостью, поскольку по трещине обязательно должен быть перепад давления, сколь бы малым он ни был. С одной стороны, при очень высокой проводимости трещины модель достигает отклика бесконечно высокой проводимости с тут же развивающимся половинным уклоном. С другой стороны, при низком значении проницаемости пласта перепад давления по трещине значителен и может доходить до появления радиального течения.

Таким образом, применение при обработке КВД программного продукта KAPPA Workstation (модуль Saphir) или программаналогов, в которых реализованы подобные алгоритмы, позволит:

диагностировать наличие в зоне дренирования пласта трещины (трещин) гидроразрыва;

вычислять их геометрические размеры: полудлину и рас-

крытость.

Очевидно, данный подход может быть реализован только в том случае, если на скважине после гидроразрыва в период дейст-

11

вующего эффекта проведены гидродинамические исследования при неустановившихся режимах (методом восстановления давления) либо снятие кривой стабилизации давления.

2.2. Оценка направления трещины ГРП

Направление трещины ГРП предлагается оценивать исходя из следующих предположений. По сути трещина является весьма высокопроводящим каналом фильтрации, и ее образование, очевидно, значительно увеличивает проницаемость коллектора в зоне трещинообразования. Увеличение проницаемости, в свою очередь, должно привести к повышению взаимного влияния между скважиной – объектом ГРП – и скважиной, расположенной в зоне пласта, соответствующей направлению трещинообразования. Таким образом, сопоставление параметров, характеризующих взаимодействие между скважинами до

ипосле проведения гидроразрыва пласта, может привести к определению вероятного направления образовавшейся трещины.

Явление взаимодействия между скважинами, или интерференция, проявляется в изменении показателей эксплуатации одной скважины в результате изменения режима работы другой [16, 21, 26–28]. Основным показателем эксплуатации скважины, который на практике регистрируется с достаточной частотой и качеством, является дебит жидкости. В связи с этим одним из распространенных способов оценки взаимодействия между скважинами будет корреляция их дебитов. Данный подход описан и применяется в течение длительного периода времени в виде либо стандартной, либо ранговой корреляции. Так, применение ранговой корреляции Спирмена

иКендалла для решения задачи оценки взаимодействия между скважинами описывается в работе [14] и ряде других научных исследований [30, 32, 33, 37]. Однако целевой областью данного вида корреляции является установление взаимосвязи между параметрами, которые невозможно определить количественно, а поскольку в численном выражении дебитов скважин нет никаких затруднений, использование именно ранговой корреляции при решении задачи взаимодействия не является оптимальным.

12

В данной работе для установления взаимосвязи между двумя скважинами предлагается использовать стандартную корреляцию.

При вычислении коэффициента корреляции между дебитами скважин важно учитывать так называемое время отклика – временной интервал, в течение которого одна скважина отреагирует на изменение режима другой. В настоящей работе данный параметр предлагается оценивать по известной в подземной гидромеханике формуле [20]:

Т= R2 ,

πα

где R – расстояние между скважинами, м; α – межскважинная пьезопроводность, м2/с.

Таким образом, для оценки вероятного направления развития трещины предлагается выполнять сравнительный для периодов до и после осуществления ГРП корреляционный анализ между среднемесячными дебитами жидкости скважин в пределах элемента системы разработки, в котором расположена скважина – объект воздействия.

Обобщая вышеизложенный материал, кратко опишем предлагаемую методику:

•оценка полудлины и раскрытости трещины осуществляется при обработке кривых восстановления давления, полученных при проведении гидродинамических исследований при неустановившихся режимах после ГРП;

•направление трещины оценивается по данным сравнительного для периодов до и после ГРП корреляционного анализа между дебитами скважин в пределах элемента системы разработки.

2.3. Практическое применение методики определения параметров трещины ГРП

Особенности практического применения предложенной методики проанализированы на примере ряда скважин Пермского края, на которых осуществлен ГРП. При этом для оценки достоверности методики использованы материалы микросейсмического мониторинга, которым сопровождался гидроразрыв.

13

2.3.1. Скважина № 221 Шершневского месторождения

Схема элемента системы разработки Шершневского месторождения (бобриковский терригенный объект), в котором размещена скважина № 221, приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Схема элемента системы разработки бобриковского объекта Шершневского месторождения

Стандартные подходы к определению технологической эффективности позволили оценить результаты ГРП, осуществленного на данной скважине в 2011 г., как весьма высокие для региона. Дебит увеличился практически в три раза, эффект сохранялся на протяжении более чем 2000 сут.

В период действия эффекта на скважине проведены гидродинамические исследования, полученная при этом кривая восстановления давления обработана в программе KAPPA Workstation (модуль Saphir) (рис. 2.4), в результате чего установлена длина трещины, равная 342 м.

По скважинам выделенного элемента системы разработки привлечены материалы промысловых исследований по замерам дебитов за 12 месяцев до проведения ГРП и 12 – после.

14

Рис. 2.4. Результаты интерпретации КВД скважины № 221 после проведения ГРП

Корреляционный анализ между дебитами скважины № 221 и соседних до и после проведения ГРП в ряде случаев показал наличие значимых статистических связей, которые графически отражены на схеме распределения коэффициентов корреляции в пределах выделенного элемента системы разработки (рис. 2.5). Из данных, приведенных на рис. 2.6, видно, что до проведения ГРП выявлены сильные корреляционные связи (r ≥ 0,84) между дебитами жидкости в скважинах № 221 и № 228, 229, 222 и 215, что свидетельствует о хорошей гидродинамической связи между ними (рис. 2.5, а). В то же время коэффициенты корреляции между дебитами жидкости в скважине № 221 и в скважинах № 214 и 64 низкие, менее 0,07, статистически не значимые. Следовательно, добыча жидкости этих скважин не связана между собой.

После проведения ГРП взаимосвязь между дебитами жидкости в корне изменилась (рис. 2.5, б). Дебит в скважине № 221 стал коррелировать с таковым в скважинах № 64 (r = 0,96) и № 214 (r = 0,87). В то же время появилась отрицательная связь (r ≤ –0,65) со скважинами № 215 и 222. Это свидетельствует о том, что после проведения ГРП наблюдается хорошая гидродинамическая связь скважины № 221 со скважинами № 64 и 214, и эту зону следует считать направлением развития трещины.

15

На рис. 2.5, в, представлена схема среднегодовых дебитов жидкости: как видно из данных рисунка, минимальный дебит жидкости наблюдался в скважине № 221 (13,2 т/сут), а в скважинах № 64, 222 и 229 он был максимальным и превышал 44 т/сут.

в г

–– Направление трещины по данным мониторинга

Рис. 2.5. Схемы коэффициентов корреляции: а – до ГРП, б – после ГРП; в – схема среднегодовых QЖ до ГРП, г – схема изменения QЖ после ГРП

После проведения ГРП максимальный прирост дебита жидкости, равный 15,1 т/сут, наблюдается в скважине № 221 (рис. 2.5, г). В скважинах № 222, 228 и 229 дебит увеличился, но не так существенно, как в скважине № 221. В скважине № 64 наблюдается макси-

16

мальное снижение дебита на 6,6 т/сут. В скважинах № 214 и 215 дебит также снизился, но не так сильно, в среднем на 2,5 т/сут. Таким образом, проведение ГРП в скважине № 221 привело к перераспределению отборов из пласта. Часть пласта, дренируемая ранее скважинами № 64 и 214, вовлеклась в зону отбора скважины № 221, то есть именно эта скважина стала отбирать из той части пласта, которая ранее эксплуатировалась скважинами № 64 и 214, что также подтверждает выдвинутое предположение о направлении развития трещины.

Процедура ГРП на скважине сопровождалась микросейсмическим мониторингом; сопоставление материалов, полученных при этом, и результатов предложенной методики демонстрирует одинаковые данные о параметрах трещины, образовавшейся в пласте при проведении ГРП в скважине № 221 Шершневского месторождения. То есть микросейсмический мониторинг подтверждает достоверность методики оценки параметров трещины ГРП по данным комплексного анализа промысловых и гидродинамических исследований.

2.3.2. Скважина № 105 Шершневского месторождения

Гидравлический разрыв пласта в нагнетательной скважине № 105 Шершневского месторождения выполнен в 2015 году в комплексе с микросейсмическим мониторингом (рис. 2.6). Данное мероприятие продемонстрировало хороший эффект: приемистость скважины сразу после ГРП возросла с 26 до 115 т/сут. Корреляционный анализ между приемистостью скважины № 105 и дебитами жидкости в расположенных в непосредственной близости скважинах в ряде случаев показал наличие значимых статистических связей (рис. 2.7).

Из данных, приведенных на рис. 2.8, видно, что до проведения ГРП имеются сильные корреляционные связи (r ≥ 0,88) между приемистостью скважины № 105 и дебитами жидкости в скважинах № 208 и 101, что свидетельствует о влиянии нагнетательной скважины на добывающие (рис. 2.7, а). Коэффициенты корреляции между приемистостью скважины 105 и дебитами в скважинах № 67, 68, 103 и 422 низкие, менее –0,3, статистически не значимые. Следовательно, закачка жидкости не влияет на дебиты в данных скважинах.

17

Рис. 2.6. Схема элемента системы разработки тульской залежи Шершневского месторождения

–– Направление трещины по данным мониторинга

Рис. 2.7. Схемы изменения коэффициентов корреляции в пределах элемента системы разработки: а – до ГРП, б – после ГРП

18

После проведения ГРП влияние нагнетательной скважины на добывающие в корне изменилось (рис. 2.7, б). Закачка в скважине № 105 стала влиять на дебиты скважин № 67 (r = 0,88) и № 68 (r = 0,69). Вто же время появилась сильная отрицательная связь (r = –0,73) между скважинами № 67 и 208: с увеличением дебита в первой наблюдается падение такового во второй. Отмеченный характер изменения дебитов / приемистости скважин в пределах выделенного элемента системы разработки свидетельствует о вероятном направлении образовавшейся трещины с юго-запада на северо-восток.

Микросейсмический мониторинг, которым сопровождался гидроразрыв, выполнен по аналогичной примененной в скважине № 221 технологии. Установленное при его проведении направление трещины соответствует результатам, полученным по разработанной методике.

В период действия эффекта на скважине проведены гидродинамические исследования, полученная при этом кривая восстановления давления обработана в программе KAPPA Workstation (модуль Saphir) (рис. 2.8), в результате чего установлена длина трещины, равная 244 м.

Рис. 2.8. Результаты интерпретации КПД скважины № 105 после проведения ГРП

19

Таким образом, сопоставление материалов микросейсмического мониторинга и результатов предложенной методики демонстрирует практически одинаковое представление о параметрах трещины, образовавшейся в пласте при проведении ГРП в скважине № 105 Шершневского месторождения. То есть микросейсмический мониторинг подтверждает достоверность методики оценки параметров трещины ГРП по данным комплексного анализа промысловых и гидродинамических исследований.

Результаты апробации предложенной методики на ряде других скважин нефтяных месторождений Пермского края также показали достоверность ее практического применения для оценки параметров трещины гидроразрыва.

Предложенная методика позволяет определять параметры трещин, образующихся в пласте при проведении в нем гидравлического разрыва. Тиражирование выполненных расчетов применительно ко всем скважинам в пределах того или иного объекта разработки, вероятно, позволит установить закономерности трещинообразования в его пределах, что, в свою очередь, поможет принимать обоснованные решения по целесообразности дальнейшего практического применения данной технологии интенсификации добычи.

Анализируя накопленный опыт гидравлического разрыва пласта, следует выделить еще одну проблему. Эффективность любого ГРП обычно оценивают по приросту дебита нефти на скважинах – объектах воздействия. Помимо прироста дебита в ряде случаев используют также такие показатели технологической эффективности, как дополнительную добычу нефти и продолжительность эффекта, вычисляя эти показатели также применительно к скважинам, на которых ГРП был проведен. Такой подход к оценке результатов ГРП обусловлен тем, что данный вид воздействия на пласт принято относить к группе технологий интенсификации притока к скважинам. В частности, в работах [24, 27] сказано, что гидравлический разрыв проводят с целью повышения проницаемости коллектора в призабойной зоне и увеличения производительности скважины. Однако некоторые исследователи [29, 37] считают, что ГРП в определенных условиях является не только способом увеличения проницаемости

20