Автореферат (Изучение эксплуатационных характеристик коллекторов с макронеоднородностями, вскрытых трещиной гидроразрыва по комплексу промыслово-геофизических и гидродинамических методов)

На правах рукописиМусалеев Харис ЗакариевичИЗУЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИККОЛЛЕКТОРОВ С МАКРОНЕОДНОРОДНОСТЯМИ, ВСКРЫТЫХТРЕЩИНОЙ ГИДРОРАЗРЫВА ПО КОМПЛЕКСУ ПРОМЫСЛОВОГЕОФИЗИЧЕСКИХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемыхАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискания степеникандидата технических наукМосква – 2019 г.Работа выполнена в федеральном государственном автономномобразовательномучреждениивысшегообразования«Российскийгосударственный университет нефти и газа (национальный исследовательскийуниверситет) имени И.М. Губкина»Научный руководитель:доктор технических наук, профессорКременецкий Михаил ИзраилевичОфициальные оппоненты: Валиуллин Рим Абдуллович,доктор технических наук, профессор,ФГБОУ ВО «Башкирский государственныйуниверситет»,заведующий кафедрой геофизики.Афанаскин Иван Владимирович,кандидат технических наук,Федеральное государственное учреждение«Федеральный научный центр Научноисследовательский институт системныхисследований Российской академии наук»(ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН),ведущий научный сотрудник.Ведущая организация:ООО «Газпром георесурс»Защита состоится «11» декабря 2019 г.

в 15 час. 00 мин., в аудитории 1212 назаседании диссертационного совета Д 212.200.05 при РГУ нефти и газа (НИУ)имени И.М. Губкина по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 65,корп.1.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайтеРоссийского государственного университета нефти и газа (НИУ) имениИ.М. Губкина.Автореферат разослан «__»_____________ 2019 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.200.5,кандидат геолого-минералогических наукХохлова М.С.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальностьВ условиях истощения традиционных запасов углеводородов всебольшее внимание уделяется месторождениям с трудноизвлекаемымизапасами (ТРИЗ).

На сегодняшний день к ТРИЗ относится около 70% запасовв России, из них большая часть принадлежит залежам с ухудшеннымифильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС). Рентабельное вовлечениетаких объектов в эксплуатацию требует специальных технологий, способныхповысить продуктивность скважин. Одной из наиболее часто применяемыхтехнологий является гидроразрыв пласта (ГРП).Трещина ГРП позволяет объединить совокупность тонких пропластковв единый объект разработки и улучшить качество вскрытия в условияхформирования глубоких зон проникновения, увеличить зону дренирования посравнению со вскрытием без ГРП.История практического применения гидроразрыва пласта (ГРП) внефтегазовой отрасли насчитывает уже более 70 лет.

За этот период ГРПпревратился в одну из основных технологий вскрытия пластов низкойпроницаемости,разработкакоторых«стандартными»способаминерентабельна из-за малых дебитов скважин.Как правило, подобные коллекторы характеризуются ярко выраженноймакронеоднородностью фильтрационно-емкостных свойств как по высоте, таки по простиранию пласта. С одной стороны, этот фактор повышает значимостьГРП, как одного из основных факторов интенсификации притока. Однако, сдругой стороны, от характера и степени неоднородности объекта разработкизависит специфика как условий дренирования вскрытого трещиной пласта, таки контроля его выработки, что требует тщательного изучения.Не менее важным является исследование и учет при разработке степенинеоднородности коллектора в нагнетательных скважинах.

Здесь, в первуюочередь, следует сказать об актуальности исследования так называемыхтрещин «авто-ГРП». Отличительной особенностью данных трещин являетсяих нестабильность – способность менять геометрические размеры в процессеизменения режима закачки.Вопросы диагностики авто-ГРП, учета его негативного влияния наразработку и контроля параметров пластов, вскрытых трещиной, такжеинтересуют исследователей достаточно давно.

В этом случае особенностивыработки, связанные с макронеоднородностью коллектора, выраженынаиболее ярко.3Здесь следует подчеркнуть, что под макронеоднородностью авторпонимает контрастные изменения свойств коллектора в областях,соизмеримых по размеру с элементами заканчивания скважины(протяженность перфорированных зон, длина и высота трещин и прочее).И наконец, говоря о проблеме контроля выработки макронеоднородногоколлектора, вскрытого искусственными макротрещинами, нельзя неупомянуть горизонтальные скважины с размещением вдоль ствола сериитрещин ГРП (ГС с МГРП).

В условиях аномально низких ФЕС данный способвскрытия обладает максимальной эффективностью.Размеры зоны дренирования коллектора в данном случае столь велики,что учет влияния изменения фильтрационных свойств по высоте ипростиранию необходим даже при экспрессном анализе динамики еговыработки.Необходимо отметить, что контроль такого сложного объекта, каквскрытый трещиной гидроразрыва макронеоднородный коллектор, долженбыть непрерывным с обязательным охватом периода создания трещины, в томчисле цикла мини-ГРП.Итак, эффективная разработка макронеоднородных коллекторов вусловиях ГРП нуждается в результативном контроле. Его основой являютсякомплексные гидродинамические (ГДИС) и промыслово-геофизические(ПГИ) исследования.Сложность исследуемых объектов (неоднородное строение пласта,низкие ФЕС, сложные способы заканчивания скважин) определиланеобходимость в усовершенствовании существующих подходов к описаниюданных объектов и методики комплексной интерпретации ГДИС и ПГИ.Расширение возможностей ГДИС и ПГИ при диагностике и оценкеподобных объектов при их вскрытии искусственными макротрещинамиявляется актуальной задачей современного контроля разработкиместорождений, что и определило цель данной диссертационной работы.Цель работыРазработка и внедрение методики проведения комплексныхпромыслово-геофизических и гидродинамических исследований коллекторовс макронеоднородностями вскрытых искусственными макротрещинами сцелью обоснования мероприятий по повышению эффективности иоптимизации выработки пласта.Основные задачи исследований1.Анализ информативных возможностей ПГИ и ГДИС вдобывающих и нагнетательных скважинах при вскрытии макронеоднородного4коллектора или системы пластов с контрастными фильтрационнымисвойствами трещиной ГРП.2.Обоснование методики определения профилей приемистости ипроницаемости макронеоднородного коллектора в интервале вскрытиятрещиной гидроразрыва по результатам геофизических исследований приконтроле мини-ГРП.3.Разработка и обоснование методики определения доли притока изтрещин в горизонтальных скважинах с многостадийным гидроразрывоммакронеоднородного пласта по данным промыслово-геофизическихисследований скважин.4.Разработкаиобоснованиеметодикиопределениянепроизводительной закачки, а также фильтрационных (продуктивных иэнергетических) свойств пластов, дренируемых совместно трещиной автоГРП в нагнетательных скважинах по данным промыслово-геофизических игидродинамических методов.Методика исследованийДля решения задач, поставленных в диссертационной работе, былпроведен и обобщен анализ отечественных и зарубежных публикаций поданнымтематикам;математическоемоделированиепроцессовтепломассопереносадлявышеперечисленныхзадач;обработка,интерпретация и анализ промыслово-геофизических и гидродинамическихисследований скважин.В ходе работы автором использовалось программное обеспечение:«Eclipse 100», «Eclipse 300» (Schlumberger), «Saphir», «Topaze» (KappaEngineering), «Камертон-Контроль» (НПП «ГЕТЕК»).Достоверность научных выводов и рекомендаций подтвержденаобобщением и анализом результатов, опубликованных в отечественных изарубежных изданиях; оценкой информативности предложенных методовисследований и достоверности выявленных закономерностей поведенияизучаемых геофизических полей на базе математического моделирования имногочисленных исследований в скважинах; результатами практическогоприменения и внедрения предложенных подходов к исследованияммакронеоднородных пластов с мактротрещинами.Научная новизна1.На основе моделирования релаксации теплового поля вколлекторе с макронеоднородностями в интервале мини-ГРП установленазависимость профиля температуры от размеров трещины и длительностипериода ее формирования.

Предложена методика определения относительных5профилей приемистости и проницаемости вскрытого трещиной пласта, воснове которой лежит совместный анализ разновременных термограмм впростаивающей после гидроразрыва скважине с учетом кратковременного инестабильного по интенсивности теплового воздействия на пласт.2.Изучены особенности теплового поля в горизонтальной скважинепри интенсивном кратковременном тепловом воздействии на пласт в процессебольшеобъемного многостадийного ГРП. Установлено превалирующеевоздействие закачки по сравнению с другими термодинамическимиэффектами, позволившее обосновать способ экспрессной оценки профиляпритока по результатам термических исследований в действующей скважинена основе эффекта калориметрического смешивания при использовании вкачестве фоновой температуры термограмму в цикле последующей остановкискважины.3.Изучена информативность гидродинамических исследований внагнетательных скважинах с трещиной авто-ГРП, подключающей к закачкедополнительные толщины.

Обоснована взаимосвязь интегральнойгидропроводности, оцененной в циклах закачки (трещина открыта) иостановки (трещина закрыта), позволяющая:при наличии априорной информации о работающих толщинах порезультатам ПГИ, а также длины трещины по результатам ГДИ оценитьфильтрационные свойства подключаемого трещиной пласта.при проведении дополнительного цикла ГДИС с низкойрепрессией закачки (при закрытой трещине) определить расходнепроизводительной закачки.Защищаемые положения1.По результатам экспрессного мониторинга динамики температурыв периоды проведения мини-ГРП и последующей релаксациитермобарического воздействия на трещину возможна приближенная оценкапрофилейприёмистостиипроницаемостиколлекторахсмакронеоднородностями, причем короткая продолжительность тепловоговоздействия на пласт позволяет решить задачу в отсутствии априорныхданных о геометрии трещины.2.Основой корректного определения профиля притока при вскрытиимакронеоднородного коллектора низкой проницаемости горизонтальнымстволом с множественным большеобъемным ГРП является термическиеисследования в период запуска скважины на технологический режим отборапосле проведения ГРП с диагностикой аномалий калориметрическогосмешивания в интервалах портов и температуры поступающего из пласта6флюида в обоснованные моделированием периоды времени, характеризуемыеминимумом влияния возможных помех.3.Гидродинамические и промыслово-геофизические исследованиядля оценки непроизводительной закачки, связанной с подключением кперфорации нестабильной трещиной авто-ГРП дополнительных контрастныхпо проницаемости и энергетическому состоянию толщин, максимальноинформативны при целенаправленном управлении размерами трещинциклическими репрессиями ниже и выше порога разрыва пласта собязательным анализом темпа изменения давления в периоды закачки иостановки скважины.Основными защищаемыми результатами являются1.Обоснованная моделированием и результатами промысловыхисследований методика определения относительного профиля приемистостии проницаемости макронеоднородного коллектора, вскрытого трещиноймини-ГРП, на основе сопоставления разновременных термограмм,зарегистрированных непосредственно после выполнения мини-ГРП.2.Способколичественнойоценкипрофиляпритокавгоризонтальных нефтяных скважинах с многостадийным ГРП по результатамтермических исследований по окончании операции гидроразрыва позволяетвыполнять расчеты в отсутствии априорной информации об интенсивноститермодинамическихэффектов(адиабатическогорасширения,дросселирования и прочее) за счет создания в пласте контрастноготемпературного фона.Способ базируется на проведении температурных измерений наобоснованном моделированием оптимальном режиме технологическогоотбора, длительность которого обеспечивает формирование необходимой длярасчетов контрастности температурных аномалий в интервалах притока идостаточна для очистки пласта от закачиваемой жидкости.3.Обоснованная моделированием и результатами промысловыхисследований методика комплексной интерпретации ГДИ и ПГИ внагнетательных скважинах с трещиной авто-ГРП, подключающейдополнительно работающие толщины с контрастными коллекторскимисвойствами для определения фильтрационно-емкостных характеристикпластов и расхода непроизводительной закачки, основанная на сопоставленииинтегральной гидропроводности пластов в циклах закачки с различнойрепрессией и в статике.7Практическая значимость и личный вкладРазработан алгоритм проведения и комплексной интерпретациирезультатов ПГИ и ГДИС в нагнетательных скважинах с трещинами автоГРП, позволяющий определить объемы непродуктивной закачки, а такжефильтрационные свойства подключённого трещиной пласта.