Гідравлічний розрив пласта (ГРП)
З історії розвитку методів інтенсифікації видобутку нафти
Перші спроби інтенсифікації видобутку нафти з нафтових свердловин були зроблені ще в 1890-х роках. У США, де видобуток нафти в цей час розвивалася стрімкими темпами, був успішно випробуваний метод стимулювання видобутку з щільних порід за допомогою нітрогліцерину. Ідея полягала в тому, щоб вибухом нітрогліцерину роздрібнити щільні породи в привибійній зоні свердловини і забезпечити збільшення припливу нафти до забою. Метод успішно застосовувався деякий час, не дивлячись на свою очевидну небезпеку.
Як і для всіх інновацій, потрібно якийсь час, щоб це нововведення прижилося. На те, щоб усвідомити всі переваги кислотних обробок пішло 30 років. Застосування методу в промислових масштабах почалося тільки в 30-х роках 20-го століття.
В процесі цих перших інтенсифікують кислотних обробок було з'ясовано, що під дією тиску можливий розрив пласта. Так зародилася ідея гідравлічного розриву пласта, перша зафіксована спроба якого була зроблена в 1947 році. Спроба виявилася неуспішною, але вона надихнула на подальші дослідження в цій області.
Перший комерційно успішний гідророзрив пласта був здійснений в 1949 році в США, після чого їх кількість стало різко зростати. До середини 50-х років кількість проведених ГРП досягло 3000 в рік. У 1988 році загальна кількість проведених ГРП перевалило за 1 млн. Операцій. І це тільки в США.
У вітчизняній практиці метод ГРП почали застосовувати з 1952 року. Пік застосування методу був досягнутий в 1959 році, після чого кількість операцій знизилася, а потім і зовсім припинилося. З початку 1970-х і до кінця 1980-х ГРП у вітчизняній нафтовидобутку в промислових масштабах не проводилися. У зв'язку з введенням в розробку великих нафтових родовищ Західного Сибіру потреба в інтенсифікації видобутку просто відпала. Відродження практики застосування ГРП в Росії почалося тільки в кінці 1980-х.
В даний час лідируючі позиції за кількістю проведених ГРП займають США і Канада. За ними йде Росія, в якій застосування технології ГРП виробляють в основному на нафтових родовищах Західного Сибіру. Росія - практично єдина країна (не рахуючи Аргентини) за межами США і Канади, де ГРП є звичною практикою і сприймається цілком адекватно. В інших країнах застосування технології гідророзриву утруднено через місцевих упереджень і непорозуміння технології. У деяких країнах діють істотні обмеження щодо використання технології ГРП аж до прямої заборони на її застосування.
Що таке ГРП?
Суть методу ГРП полягає в нагнітанні в привибійну зону рідини під високим тиском, в результаті чого відбувається розрив гірської породи і утворення нових або розширення існуючих тріщин. Для збереження тріщин у відкритому стані при зниженні тиску в них разом з рідиною закачують закріплює агент - проппанта. Рідина, що передає тиск на породу пласта, називається рідиною розриву.
Тріщина розриву. утворюється в результаті ГРП, може бути горизонтальної або вертикальної. Розрив гірської породи відбувається в напрямку, перпендикулярному найменшому напрузі. Як правило, до глибини близько 500 метрів в результаті гідророзриву виникають горизонтальні тріщини. На глибині нижче 500 метрів виникають вертикальні тріщини. Оскільки продуктивні нефтенасищенной пласти залягають, як правило, на глибині нижче 500 метрів, тріщини розриву в нафтових свердловинах завжди вертикальні.
Розрізняють проппантний гідророзрив і кислотний гідророзрив.
Проппантний ГРП - гідророзрив з використанням проппанта - расклинивающего матеріалу, який закачують в процесі ГРП для запобігання змикання створеної тріщини. Цей різновид ГРП використовується, як правило, в теригенних пластах.
Коли говорять про гідравлічному розриві пласта, найчастіше мають на увазі саме проппантний ГРП.
Кислотний ГРП - гідророзрив, при якому в якості рідини розриву використовується кислота. Застосовується в разі карбонатних пластів. Створена за допомогою кислоти і високого тиску мережу тріщин і каверн не вимагає закріплення проппанта. Від звичайної кислотної обробки відрізняється набагато більшим об'ємом використаної кислоти і тиском закачування (вище тиску розриву гірської породи).
Основні фактори, від яких залежить успішність ГРП:
- правильний вибір об'єкта для проведення операцій;
- використання технології гідророзриву, оптимальної для даних умов;
- грамотний підбір свердловин для обробки.
Екологічна безпека ГРП
Широкомасштабне застосування ГРП протягом тривалого періоду часу (вже більше 50 років) підтверджує екологічну безпеку методу. Роботи по проведенню ГРП проводяться під контролем державних регулюючих органів і супервайзерів самих нафтових компаній. Оскільки нафтові пласти залягають на великих глибинах (1000-3000 м) вплив процесу на поверхневі і грунтові води виключено. Сама конструкція нафтових свердловин з використанням декількох колон покликана забезпечити екологічну безпеку процесу нафтовидобутку і робіт, що проводяться в свердловинах.
На закінчення
Технологія ГРП пройшла великий шлях - від одиничних операцій до найпотужнішого інструменту збільшення продуктивності свердловин та управління розробкою пласта. В даний час багато нафтові родовища своєю розробкою зобов'язані методам гідророзриву пласта. Наприклад в США, де технологія ГРП застосовується надзвичайно широко, приблизно 25-30% всіх запасів стали промислово доступними саме завдяки цій технології. За оцінками експертів, гідророзрив сприяв збільшенню запасів нафти в Північній Америці на 8 млрд. Барелів.
Поряд з утворенням в пласті тріщин з метою збільшення продуктивності свердловин, гідророзрив може використовуватися також для подолання забруднення привибійної зони пласта, як засіб підвищення ефективності операцій при реалізації вторинних методів видобутку нафти, і для підвищення прийомистості свердловин при похованні сольових розчинів і промислових відходів в підземних пластах .