Диссертация (1172988), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Площадь стенки скважиныопределяется по формулеS=Н•π•R2 ,(1.1)где: Н - длина интервала продуктивного пласта (толщина);R - радиус скважины.Так как радиус каверны намного больше радиуса ствола скважины, врезультате получится большая площадь стенки скважины.3) Развитая система кливажей и трещин создает необходимые каналы длязакачки и выпуска жидкости на стадии увеличения и сброса пластового давления.204) Высокая метаноносность также считается необходимым условием дляпроведения успешного кавернообразования.Однако по данным мирового опыта применения этого способа заканчивания,он особенно эффективен при наличии высокой проницаемости и высокогопластового давления, а если эти условия не выполняются, то эффективность егоприменения нуждается в изучении.1.2.2 ГРП при разработке метаноугольных месторожденийОсобенности ГРП в угольных пластахГРП для улучшения дегазации угольных пластов впервые был произведен в1974 году в США [23], и является одним из наиболее интенсивно развивающихся ипопулярных в настоящее время методов стимуляции угольных пластов-коллекторовметана.Однако, по своим физическим свойствам угольные пласты сильно отличаютсяот традиционных коллекторов газа, что приводит к различию механизмаобразования и структуры трещин гидроразрыва в угольных пластах-коллекторахметана от трещин, образованных при ГРП на традиционных месторождениях.Гидроразрыв метаноносных угольных пластов является процессом, которыйсоединяет природную сеть трещин и ствол скважины.
При вскрытии продуктивныхпластов бурением (первичное вскрытие) и вскрытии перфорацией (вторичноевскрытие), а также при цементировании скважины происходит вторжение в пластжидкости бурового и тампонажного растворов, что снижает проницаемость пластавокруг скважины (повреждение). Трещины ГРП могут пройти сквозь эту зонуповреждения, и соединить ствол скважины и неповрежденный пласт.
Схема этогоэффекта показана на рисунке 1.3.Рисунок 1.3 Схема трещин ГРП, проходящих сквозь зону повреждения21Кроме того, с помощью ГРП в угольном пласте пытаются достичь следующихцелей:1) интенсифицировать добычу метана и ускорить процесс обезвоживанияугольных пластов;2) распределить перепад давления, чтобы уменьшить образование мелкихугольных частиц в трещинах ГРП и системе кливажей;3) эффективно соединить ствол скважины и естественную систему трещинугольных пластов;4) селективно интенсифицировать некоторые угольные пласты.По сравнению с традиционными газовыми месторождениями угольные пластыимеют уникальные характеристики и сложность.
Особенности ГРП в угольныхпластах заключаются в следующем:⚫ Поверхность угольной породы может адсорбировать вещества, которыесодержатся в жидкости разрыва;⚫ Наличие обширной сети естественных трещин обеспечивает хорошуюприемистостьпластавовремягидроразрыва,однако,этитрещинывпоследствии закрываются, приводя к разрушению пласта, потере жидкости[24], и повышению давления обработки при ГРП;⚫ Образующиеся при гидроразрыве трещины обладают сложной геометрией ивозникают проблемы, связанные с образованием нескольких трещин отразличных интервалов перфорации [25, 26] и с искривлением трещин вблизискважины, которое приводит к повышению давления разработки;⚫ Количество и ориентация перфорационных отверстий также приводит кповышению давления разрыва угольных пластов (вертикальные разрывыявляются преобладающими) [26, 27];⚫ Жидкость разрыва может продавливаться далеко в пласт по системе кливажейбез образования фильтрационной корки (фильтрационная корка образуется изтвердой фазы бурового раствора при бурении под влиянием разницыгидростатического давления столба раствора и пластового давления на стенкахскважины), и может блокировать миграцию метана;22⚫ Вдавливание проппанта в уголь ухудшает дренирующую способность пласта;⚫ Модуль Юнга углей ниже, чем у традиционных пород- коллекторов, и мягкостьугля препятствует развитию трещин;⚫ Кливаж способствует образованию сложной геометрии сетей образующихсяпри ГРП трещин, такие сети формируются в угольных пластах с высокойстепенью трещиноватости и низким значением модуля Юнга;⚫ После ГРП, образуются мелкие угольные крошки, которые кольматируютперфорационные и искусственные каналы ГРП.Одним из важных следствий этих особенностей является образование сложнойгеометрии сетки трещин.
ГРП при таких условиях может оказаться совершеннонеэффективным. В связи с этим, чтобы освоить угольные пласты, необходимоконтролироватьобразованиесистемытрещин,улучшитьдолгосрочнуюдренирующую способность трещин, уменьшить снижение фильтрационнойспособности пласта жидкостями разрыва и т.д.Геометрия трещины ГРПТехнология ГРП имеет множество технологических решений, обусловленныхособенностями конкретного объекта обработки и поставленной целью. ТехнологииГРП различаются, прежде всего, по объемам закачки технологических жидкостей ипроппантов и соответственно по геометрии создаваемых трещин.Геометрия трещины разрыва характеризует ее длину, ширину и высоту. Внастоящее время технология позволяет измерить в основном длину и высотутрещины, для измерения ширины трещины отсутствует эффективная методика.Возможны три различных сценария формирования геометрии трещины:⚫ горизонтальная трещина в одном неглубоком угольном пласте (до 500 м [28],это значение довольно условное по сравнению с традиционными коллекторамиуглеводородов);⚫ единая плоская вертикальная трещина через один или несколько угольныхпластов;⚫ сложные трещины, в том числе несколько вертикальных параллельных трещини, возможно, горизонтальная трещина в пределах одного толстого угольного23пласта.То есть трещина гидроразрыва может быть сориентирована в вертикальномили горизонтальном направлении.
При ГРП в большинстве скважин образуютсявертикальные трещины, которые образуют два крыла, ориентированные под углом180° друг к другу. Напряженное состояние пласта предопределяет тип трещины,который может произойти в конкретных условиях. Разрыв происходит внаправлении, перпендикулярном наименьшему напряжению. Если горизонтальноенапряжение больше вертикального, то получится горизонтальная трещина.Накопленный опыт разработки и промышленной добычи МУП показывает, что длядобычи газа предпочтителен вариант, когда единая плоская вертикальная трещинасоздается в пределах угольных пластов. Результатом создания горизонтальнойтрещины вместо вертикальной является более низкий дебит газа [23].При большей глубине горизонтальные напряжения, как правило, нижевертикального горного давления, которое обусловлено главным образом весомвышележащих пород.
При этом основную роль играют горизонтальныенапряжения. Согласно лабораторным исследованиям [29] в случае, когда поленапряжений сильно неоднородно (σH/σh>1.4) трещина будет прямой, строгоориентированной в направлении максимального горизонтального напряжения. Врезультате, трещина гидроразрыва формируется в вертикальной плоскости. Намалойглубине,гдеразностьмеждувеличинамидвухгоризонтальныхсоставляющих напряжений часто незначительна, вероятность образованияодиночной, плоской, вертикальной трещины ГРП уменьшается.Для прогноза типа получаемой трещин при гидроразрыве угольных пластов наколичественном уровне, автор Li и другие, [28], предложили следующую формулу.При выводе этой формулы предполагается, что давления разрыва при образованиигоризонтальной и вертикальной трещин одинаковы.∆=1,6-0,25ε-3,4*10-3 H ,(1.2)где: ε - разница между двумя главными горизонтальными напряжениями, МПа;H - глубина залегания обрабатываемого пласта, м.Если Δ > 0, то образуется горизонтальная трещина; при Δ <0, получится24вертикальная трещина.Проблемаобразованияискривлениятрещинывблизискважиныимножественных трещин при гидроразрыве угольных пластов обсуждаласьнесколькими авторами с помощью лабораторных исследований и полевыхэкспериментов по проведению ГРП [23, 30-33].
На рисунке 1.4 представленосхематическоемножественныхизображение,трещинкотороеГРП.иллюстрируетИскривлениевозможныетрещинывблизисистемыскважиныописывается как сложный и затруднительный «путь», по которому жидкостинеобходимо пройти от забоя скважины к основной части трещин. Изгиб имножество трещин делают «путь» сложнее.Рисунок 1.4 Возможные системы множественных трещин ГРП(вид сверху) [23]Искривление трещины вблизи скважины означает повышенное сопротивлениедвижению пластовых флюидов по трещине ГРП [23].
Вследствие искривлениятрещины уменьшается концентрация проппанта в трещине, в результате чегополучится неудовлетворительный размер трещины ГРП. При создании трещин сосложной геометрией возможны следующие негативные последствия: повышенныйобъем утечек жидкости разрыва в систему кливажей; более узкие и короткиеполучаемые трещины и аномально высокое давление разрыва пласта. Сложнаягеометрия трещин также приводит к повышенному риску закупоривания системыкливажейпроппантомипреждевременного«экранирования»,котороепрепятствует росту трещин в длину.Для повышения эффективности ГРП важным является обеспечение заданногонаправления и пространственной конфигурации создаваемых в пласте трещин.
Впластах с относительно низкой проницаемостью большей эффективности ГРП25можно добиться путем увеличения длины трещины; а в высокопроницаемыхпластах - за счет проведения ГРП меньшей длины, но большей ширины. Пригидроразрывеугольныхпластовосновнымфакторомувеличенияпроизводительности скважины является длина трещины, чтобы соединить большоечисло естественных трещин. Для создания единой длинной вертикальной трещиныпри ГРП в угольных пластах можно применить следующие специальныетехнологии:1) Направленный ГРПДанная технология основана на ограничении числа перфорационныхотверстий и ориентации по отношению к направлениям главных напряжений впласте [27].
Распространение трещин ГРП начинается с разных перфорационныхотверстий, образуя множественные трещины. При использовании даннойтехнологииперфорационныеотверстияпространственное положение, чтоимеютопределенныеразмеры иобеспечивает в дальнейшем заданнуюпространственную конфигурацию расположения трещин. Однако, из-за отсутствияточной информации о направлении действия напряжений в породе, эта технологияредко используется [34].2) ГРП с предварительной гидропескоструйной перфорациейДля обеспечения направления образованных трещин, а также для снижениядавления гидроразрыва угольных пластов перед процессом ГРП осуществляютпескоструйную перфорацию, перпендикулярную направлению минимальногогоризонтального напряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
