Новая технология выполнения повторных МГРП в горизонтальных скважинах с шаровыми компоновками заканчивания

Аржанцев В.С., Трофимчук А.С.,
Егоров Е.Л., Зиатдинова Е.Ю.,
Раупов А.Р.


Филиал ООО «РН-ГИР»
в городе Уфе — БашНИПИнефть
(ОГ ПАО «НК «Роснефть»)
На текущий момент актуальным является вопрос об эффективной повторной стимуляции фонда горизонтальных скважин (ГС), на которых ранее были проведены операции по многостадийному гидравлическому разрыву пласта (МГРП), так как способ повторной стимуляции путем проведения закачки одностадийного гидравлического разрыва пласта (ГРП) зачастую
не приводит к ожидаемому повышению продуктивности ГС.
В работе представлена новая технология выполнения неуправляемых («слепых») повторных гидравлических разрывов пласта («рефраков»)
с применением растворимых шаров, которая позволила увеличить
количество повторных стимуляций горизонтальных скважин
с компоновками заканчивания Ball and Drop.
Описана комплексная методика подготовки и выполнения многократной повторной стимуляции горизонтальных скважин с неуправляемыми шаровыми сдвижными муфтами МГРП (портами МГРП), включающая: последовательность реализации подготовительных мероприятий с детальным описанием алгоритма выбора скважин-кандидатов; особенности проектирования повторных многостадийных закачек ГРП; специфику непосредственного выполнения полевых работ в рамках новой технологии.
В заключительной части приведена оценка эффекта от применения технологии, основанная на экономическом и добычном анализе проведения слепых повторных ГРП на горизонтальных скважинах окружения с близкими геологическими параметрами и схожими режимами работы.
Суммарные расходы на проведение ГРП с растворимыми шарами оказались приблизительно вдвое выше осредненной итоговой стоимости стандартных «слепых» одностадийных рефраков. Расчет чистой приведенной стоимости за пятилетний период по итогам реализации мероприятия позволяет считать технологию эффективной. Фактическая дополнительная добыча скважины окружения, показавшей наилучший технологический результат, оказалась в 1,5 раза ниже, чем в описываемой скважине.
Данные, полученные в процессе промыслового мониторинга, дают основания считать внедрение предлагаемой технологии перспективным направлением в развитии методов повторной интенсификации пластов в горизонтальных скважинах с шаровыми компоновками закачивания.

Введение

На текущий момент превалирующая доля скважин Западной Сибири с горизонтальным окончанием (ГС) реализована с применением технологии заканчивания Ball and Drop (BnD) (или Ball-Activated Completion), которая остается оптимальным решением, обеспечивая высокую экономическую эффективность и скорость проведения мероприятий по многостадийному гидравлическому разрыву пласта (МГРП). Элементами заканчивания обычно являются нецементируемый хвостовик с пакерами, которые обеспечивают поинтервальную изоляцию заколонного пространства в горизонтальном интервале скважины, и неуправляемые муфты МГРП, которые активируются шарами перед гидравлическим разрывом пласта (ГРП) (рис. 1).
Рис. 1. Схема компоновки хвостовика BnD с неуправляемыми шаровыми муфтами и процесса их активации
Одним из ключевых технологических недостатков широко применяемой технологии BnD с неуправляемыми шаровыми муфтами является невозможность проведения управляемых повторных многостадийных ГРП без трудоемких и дорогостоящих дополнительных операций.
Существующие технологии закачки повторных МГРП в горизонтальных скважинах условно подразделяются на две группы (рис. 2): те, при которых применяется специальное оборудование контроля места образования трещин ГРП вдоль ствола скважины, и те, при которых закачки ГРП выполняются без контроля места образования повторных трещин ГРП [1, 2].
Рис. 2. Технологии повторных МГРП на ГС с компоновками типа BnD

Технологии, относящиеся к первой группе, связаны с дополнительными внутрискважинными работами и использованием специальных элементов заканчивания, позволяют уверенно реализовывать несколько повторных ГРП на горизонтальной скважине и обычно показывают лучший технологический результат, но являются технологичными и дорогими. Так, например, стоимость проведения повторного МГРП со спуском малогабаритного хвостовика может превысить среднестатистическую стоимость стандартного «слепого» повторного ГРП в пять и более раз, без учета различий во временах подготовки скважины к ГРП.
Технологии, которые условно относят ко второй группе, обычно связаны с закачкой твердых или жидких материалов для отклонения потока жидкости ГРП — более дешевые, но зачастую не приводят к фактическому управлению потоком (отклонению) в горизонтальном интервале и созданию более одной повторной трещины ГРП.
Несмотря на достаточно широкий выбор имеющихся решений, наиболее популярным и самым низкозатратным способом проведения повторной стимуляции в горизонтальных скважинах с заканчиванием BnD является так называемый неуправляемый «слепой» ГРП. При закачке «слепого» ГРП гидравлический разрыв обычно производится в один порт и повторно образуется одна трещина ГРП, что весьма существенно ограничивает потенциал увеличения нефтеотдачи, особенно в условиях истощения пласта.
Требование повышения экономической эффективности приводят к необходимости поиска новых, более дешевых решений и рентабельных методов повторной стимуляции на текущем многочисленном фонде ГС Западной Сибири с компоновками заканчивания BnD.
Целью этой работы является разработка технологии проведения повторного многостадийного ГРП, обеспечивающей создание нескольких трещин разрыва (с контролем их расположения) при минимальных капитальных затратах и без необходимости проведения дополнительных внутрискважинных работ.

Методика выполнения подготовительных

работ перед стимуляцией

Опыт тиражирования классических «слепых» ГРП на переходящем фонде показывает, что основной положительный эффект достигается за счет восстановления коэффициента продуктивности, вследствие создания вторичных трещин ГРП с объемами пропанта, превышающими объемы, закачанные на стадиях при первичных МГРП, выполненных в процессе ввода новой скважины.
Осредненные значения коэффициентов продуктивности скважин до и после «слепых» рефраков, выполненных на месторождении Х (рис. 3), показывают, что коэффициент продуктивности после ГТМ не превосходит аналогичный параметр в период установившегося отбора жидкости, прирост происходит лишь относительно периода, когда значение Кпрод снизилось [3]. Эти наблюдения дают основание предполагать отсутствие инициации интервалов (трещин), ранее не участвовавших в процессе дренирования.
Рис. 3. Кривая поведения коэффициента продуктивности до и после повторного ГРП для скважины месторождения

Результаты наблюдения косвенно доказывают, что «слепой» повторный ГРП, как правило, стимулирует трещину порта с наименьшим текущим давлением смыкания [4], а значит, и наименьшим пластовым давлением при условии однородности геомеханических параметров пласта по траектории горизонтальной скважины.
Данное явление можно наблюдать на скважинах с промыслово-геологическими исследованиями (термометрия, эхометрия; рис. 4), основной отбор в которых преимущественно проходил в интервалах наименьшего давления смыкания, определяемых по результатам первичных мини-ГРП. Наибольшая приемистость при нагнетании жидкости на давлениях, превышающих давления автоГРП, также наблюдалась в этих интервалах. Авторы не ставят целью выдвижение гипотез для описания причины такого поведения, однако связывают упоминаемый выше факт со статистически прослеживаемой прямой зависимостью величины смыкающих (горизонтальных) напряжений от степени глинистости интервалов в местах расстановки портов МГРП.
Рис. 4. Корреляция интервалов ухода жидкости и давлений смыкания пласта
Основываясь на данных наблюдениях, предложена методика подбора кандида-
тов ГРП с применением растворимых изолирующих шаров. Алгоритм подбора включает в себя:
1. Расчет карты текущих пластовых давлений в районе предварительно выбранной ГС. Наличие трещин МГРП приводит к выраженной неоднородности изменений давления по направлению ствола горизонтальной скважины;
2. Построение карты смыкающих напряжений. Определение потенциальных муфт инициации трещин повторного МГРП;
3. Планирование количества стадий, а также количества и диаметров растворимых шаров для проведения рефраков.
К имеющимся критериям поиска горизонтальных скважин-кандидатов добавляется последний критерий, согласно которому из фонда выбираются ГС, для которых ярко выражена просадка давлений смыкания (определенных при первичных тестовых закачках ГРП) в центральной части и дальней зоне горизонтального интервала («носок»). Другими словами, величина смыкающего напряжения ближней к устью части горизонтального интервала («пятка») не должна быть минимальной. В некоторых случаях может потребоваться анализ данных РИГИС на предмет изменения коэффициента песчанистости в каждом интервале расположения
портов МГРП.
Исходя из вышеописанных наблюдений, предлагаемая комплексная методика подготовки и выполнения многократной повторной стимуляции горизонтальных скважин с неуправляемыми шаровыми сдвижными муфтами включает в себя следующие этапы:
1. Поиск горизонтальных скважин-кандидатов из текущего фонда;
2. Исключение из перечня кандидатов скважин с наименьшими смыкающими напряжениями на последних(ем) портах(у), то есть в пятке ГС;
3. Выбор шаров и планирование операций по повторному МГРП;
4. Выполнение тестовых закачек с определением текущего (принимающего) порта ГРП с последующей закачкой основного ГРП, изоляцией интервала ГС шаром и переходом на следующие порты МГРП.

Практический опыт проведения повторного МГРП

с изоляцией растворимыми шарами (скважина Y)

По вышеуказанным критериям на месторождении X была выбрана скважина Y с горизонтальным окончанием по технологии BnD. Скважина Y была введена 4 года назад с выполненными 10-ю стадиями МГРП.
При подготовке плана работ по повторному МГРП учитывались результаты оценки энергетического состояния пласта [5–7] совместно с характером распределения давлений смыкания [8, 9] вдоль траектории скважины Y (рис. 5).
Рис. 4. Корреляция интервалов ухода жидкости и давлений смыкания пласта
Предварительно оценено, что наиболее вероятной первой точкой разрыва пласта при проведении первой стадии слепого ГРП станет один из портов 1–4. После изоляции дальней части ГС шаром наиболее вероятно, что вторая закачка будет инициироваться в муфтах 5–9.
На основании этих предположений принято решение и подобраны растворимые шары к муфтам 5 и 10, позволившие реализовать стадийный слепой фрак в три стадии ГРП
и, тем самым, максимизировать эффект от мероприятия.
При проектировании и выполнении закачек был составлен пошаговый план работ по стадиям повторного МГРП, который включал:
• выполнение нагнетательного теста с закачкой пачки сшитого геля на небольшом расходе жидкости для примерной локализации по графику давления места повторного разрыва по хвостовику и определения параметров разрыва;
• выполнение дополнительных тестовых закачек, если потребуются для корректного определения параметров закрытия трещин;
• определение муфты инициации повторной трещины ГРП по данным изменения давления при замещении и результатам интерпретации данных высокочастотного манометра на устье скважины (при наличии);
• основная закачка первого «слепого» ГРП;
• сброс, доводка и посадка растворимого шара для отсечения оставшейся части ствола и локализации закачки в муфтах, расположенных ближе к устью скважины;
• выполнение закачки 2-й (3-й и так далее) стадий ГРП;
• освоение ГС с гибкой насосно-компрессорной трубой (ГНКТ).
В упрощенном виде последовательность действий изображена ниже (рис. 6) в качестве блок-схемы принятия решений в процессе выполнения основных и тестовых закачек.
Рис. 6. Блок-схема принятия решений по выполнению повторных МГРП на ГС
Основными недостатками предложенной технологии можно считать: риск «недоводки» шаров до седел муфт, риск «отскока» шара от седла, риск перепродавки пропанта на основных ГРП (при неверной оценке порта воздействия), заколонные перетоки жидкости ГРП (ввиду возможной негерметичности пакеров, обеспечивающих разобщение заколонного пространства), а также риски нерастворения (или неполного растворения) шаров до начала освоения ГС после операций по МГРП.

Результаты промыслового мониторинга скважины Y

Основным критерием эффективности любой технологии, направленной на восстановление и получение дополнительной добычи, является соотношение технологического и экономического эффекта от проведения того или иного типа геолого-технологических мероприятий (ГТМ).
Для оценки эффективности повторного МГРП с применением растворимых шаров по описанной методологии были выбраны скважины с реализованным стандартным «слепым» рефраком в зоне окружения скважины Y для проведения дальнейшего сравнительного анализа (рис. 7).
Рис 7. Зона окружения скв. Y, карта эффективных толщин (a), зона окружения скв. Y, карта пластовых давлений (б)

Все скважины, участвующие в выборке, работают на один пласт и характеризуются близкими значениями проницаемости и эффективных толщин. Каждая скважина имела схожий режим работы и близкие эксплуатационные параметры на момент осуществления рефрака.
Для уменьшения эффекта влияния текущего пластового и забойного давления эксплуатации каждой скважины до и после ГТМ было принято решение использовать коэффициент продуктивности в качестве критерия оценки технологического эффекта (рис. 8). Прирост коэффициента продуктивности для скважины Y на месяц запуска
составил 1,33 м3/сут/МПа (2,78 раза), а для слепых фраков скважин окружения — 0,3 м3/сут/МПа (1,42 раза).
Рис. 8. Сравнение поведения коэффициентов продуктивности скважины Y и скважин окружения до и после ГРП
Еще одним параметром, участвующим в прогнозной и фактической оценке дополнительной добычи, являются темпы падения, характерные для разных типов мероприятий (рис. 9). Как видно на графике, скважина Y характеризуется стабильной динамикой дебита жидкости и низким темпом падения на протяжении всего периода мониторинга после проведения ГРП.
Рис. 8. Сравнение поведения коэффициентов продуктивности скважины Y и скважин окружения до и после ГРП
Значительно больший прирост коэффициента продуктивности и стабильность суточных показателей добычи жидкости может служить косвенным аргументом фактической стимуляции ранее слабо дренируемых трещин (с относительно более высоким пластовым давлением).
Аржанцев В.С., Трофимчук А.С., Егоров Е.Л.,
Зиатдинова Е.Ю., Раупов А.Р.

Филиал ООО «РН-ГИР» в городе Уфе — БашНИПИнефть
(ОГ ПАО «НК «Роснефть»), Уфа, Россия

arzhantsevvs@rn-gir.rosneft.ru
Разработка методологии применения новой технологии основывалась на комплексном анализе промыслово-геофизических исследований, данных о геомехнических свойствах пластов
и интерпретации данных, полученных при проведении МГРП в горизонтальных скважинах.
Пластовое давление определялось с применением ГДМ. Эффективность метода оценивалась
на основе внедрения технологии на опытном участке.
повторный ГРП, трещины гидроразрыва, продуктивность скважины, ГРП, МГРП,
активация муфты, растворимый шар, горизонтальное напряжение в пласте,
пластовое давление, горизонтальная скважина
Аржанцев В.С., Трофимчук А.С., Егоров Е.Л., Зиатдинова Е.Ю., Раупов А.Р. Новая технология выполнения повторных МГРП в горизонтальных скважинах с шаровыми компоновками заканчивания // Экспозиция Нефть Газ. 2026. № 2. C. 70–75. DOI: 10.24412/2076-6785-2026-2-70-75
24.03.2026
УДК 622.276
DOI: 10.24412/2076-6785-2026-2-70-75
Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (855) 222-12-84