На сегодняшний день как в России, так и в мире ежегодно увеличивается доля добычи нефти из объектов ТРИЗ [1]. В разработку вводятся запасы ачимовских пластов и их аналогов, а также запасы баженовской свиты со сверхнизкой проницаемостью (менее 0,5 мД) [2]. Такие объекты разрабатываются системами горизонтальных скважин с МГРП. Применение дизайнов ГРП на основе сшитого геля не обеспечивает необходимую для рентабельной добычи нефти продуктивность скважин.
В настоящее время ведутся работы по созданию новых и оптимизации существующих дизайнов ГРП с учетом строения и распределения фильтрационно-емкостных свойств продуктивного пласта. Проектирование дизайнов ведется в корпоративном симуляторе гидроразрыва пласта
«РН-ГРИД» [3].
Применяются гибридные технологии, характеризующиеся различной долей линейного геля в объеме жидкости разрыва, в сочетании с различной массой и концентрацией пропанта [4]. Актуальным становится вопрос оценки эффективности спроектированных дизайнов ГРП и выбор нескольких дизайнов с максимальной продуктивностью перед проведением опытно-промышленных испытаний на объектах разработки. С этой целью из симулятора выгружаются параметры трещины ГРП: полудлина x_f, средняя ширина w_f, высота h_f,
проницаемость k_f. В качестве полудлины и высоты трещины ГРП на практике берутся максимальные значения из дизайна ГРП. Обязательно выполняется проверка сохранения материального баланса: объем закрепленной трещины ГРП равен объему закачанного пропанта (1). Подгоночным параметром для соблюдения материального баланса обычно выбирают среднюю ширину трещины ГРП w_f.

где M_p — масса пропанта; ρ_p — насыпная плотность пропанта.
Полученные параметры далее используются для оценки продуктивности скважин с ГРП, которая выполняется с применением аналитических формул, корреляционных зависимостей и гидродинамического моделирования.
Целью работы является создание методики корректного расчета продуктивности горизонтальных скважин с МГРП со сложной геометрией и неоднородным распределением свойств в объеме трещины с использованием гидродинамического симулятора.

В работе для оценки продуктивности горизонтальных скважин с МГРП использовано гидродинамическое моделирование с применением корпоративного гидродинамического симулятора ПК «РН-КИМ» [5]. В симуляторе реализованы следующие методы моделирования трещин ГРП (рис. 1) [6]:

• метод локального измельчения сетки;
• метод источников.

Метод локального измельчения является явным, так как использует для расчета уравнения фильтрации, такие как уравнение движения и закон сохранения. Плюсами применения метода измельчения являются точность расчета, учет нестационарного течения, влияние гравитации на фильтрацию флюидов. К минусам относятся обязательная ориентация сетки модели вдоль направления развития трещины ГРП, сложность задания геометрии и свойств трещины в симуляторе, долгое время расчета, отсутствие возможности активации трещины во времени, то есть высокопроницаемая трещина присутствует в модели с начала расчета.
Метод источников для расчета притока к трещине ГРП использует математическую модель, описывающую стационарный приток. Плюсами применения метода источников являются простота и скорость задания трещины ГРП, произвольная ориентация трещины относительно расчетной сетки, высокая скорость расчета по сравнению с методом измельчения, возможность активации на любую дату. Минусами являются простая геометрия и равномерное распределение свойств в объеме трещины.
Рассмотрим задачу по выбору дизайна трещины ГРП методом гидродинамического моделирования на следующем примере. Продуктивный пласт в районе бурения куста скважин характеризуется проницаемостью менее 0,5 мД, толщиной 27 м. Сверху и снизу расположены водонасыщенные пласты, отделенные от целевого пласта тонкими глинистыми перемычками. Целью проектирования дизайна ГРП является создание длинной трещины, не выходящей по высоте за границы продуктивного пласта. Процедура проектирования дизайна состоит из следующих этапов:

1. на целевом участке выбираются опорная скважина с наличием специального комплекса геофизических исследований скважин (ГИС) (широкополосный акустический каротаж, плотностной каротаж) и со статическими геомеханическими исследованиями керна и скважина с проведенным ГРП;
2. в случае необходимости (потеря целостности, отсутствие данных, некачественные данные) восстанавливаются плотностной каротаж и интервальные времена пробега продольной и поперечной волн в целевом интервале;
3. по результатам керновых исследований рассчитываются статические модули, необходимые для построения 1D геомеханической модели;
4. 1D геомеханическая модель калибруется на результаты мини-ГРП и ГРП;
5. проектируются дизайны ГРП, отвечающие заданным условиям: полудлина превышает заданное минимальное значение, трещина не выходит за границы продуктивного пласта.

По результатам проектирования было выбрано 2 дизайна трещины ГРП с близкими
параметрами (рис. 2). Геометрические размеры трещин определены следующим образом: x_f и h_f взяты максимальными, w_f рассчитана по формуле (1). Эти значения были использованы для гидродинамических расчетов.

Для выполнения расчетов по оценке продуктивности построена секторная гидродинамическая модель, учитывающая фактическое строение и распределение фильтрационно-емкостных свойств продуктивного пласта в районе бурения куста. Физико-химические свойства пластовых флюидов и относительные фазовые проницаемости заданы по результатам лабораторных исследований глубинных проб нефти и образцов керна. Распределение фильтрационно-емкостных свойств в объеме пласта задано по результатам интерпретации ГИС в опорной скважине.
Для выбора дизайна трещины ГРП, обеспечивающей максимальную продуктивность, проведены гидродинамические расчеты. Для этого в модели вертикальной скважины с трещиной ГРП указывались параметры, рассчитанные в дизайне (табл. 1).

Трещина ГРП задавалась методом источников и методом измельчения. Контроль работы скважины осуществлялся по забойному давлению, период расчета — 12 месяцев. Различие в дебитах жидкости между методами измельчения и источников наблюдается только при неустановившемся режиме, на установившемся режиме — менее 5 %. Сравнение результатов расчетов показало, что дебит скважины на установившемся режиме для рассматриваемых дизайнов трещины ГРП отличается менее чем на 8 %. Сделать однозначный выбор между дизайнами трещин ГРП по результатам гидродинамических расчетов не удалось (рис. 3).

С целью решения задачи повышения точности прогнозирования продуктивности трещины ГРП было предложено перенести геометрию и свойства трещины ГРП из симулятора ГРП «РН-ГРИД» в гидродинамический симулятор ПК «РН-КИМ». Разработка обоих симуляторов ведется в корпоративном институте ООО «РН-БашНИПИнефть», что позволяет быстро решить задачу интеграции данных. Методика интеграции включает следующие действия:
реализовать выгрузку из «РН-ГРИД» параметров локального измельчения сетки, точки привязки к порту ГРП/интервалу инициализации, карты распространения свойств трещины ГРП;
загрузить 2D-сетку и карты свойств трещины ГРП в гидродинамический симулятор;
привязать трещину ГРП к одному или нескольким портам/интервалам инициации;
в файле событий (schedule) активировать трещину на дату проведения ГРП;
выполнить расчеты в гидродинамическом симуляторе ПК «РН-КИМ».
На рисунке 4 представлены результаты гидродинамических расчетов, выполненных методом измельчения и методом интеграции для спроектированных дизайнов ГРП. Анализ результатов расчетов позволяет сделать однозначный выбор дизайна ГРП. Продуктивность скважины для разных дизайнов трещины ГРП отличается на 30 % на установившемся режиме, что позволяет сделать однозначный выбор. Для проведения испытаний на опытном участке был выбран дизайн 1.

Опытно-промышленные работы по испытанию эффективности предложенной технологии ГРП проведены на пласте с проницаемостью 0,3 мД. Была пробурена скважина с длиной горизонтального участка 1 124 м, проведено 16 операций ГРП по дизайну 1 с ориентацией трещин поперек горизонтального ствола. Скважина была запущена в эксплуатацию в 2022 году и проработала более 9 месяцев. На данной скважине была опробована методика интеграции симулятора гидравлического разрыва пласта и гидродинамического симулятора. Был построен дизайн по фактическим данным проведенной операции ГРП. Карты свойств трещины были загружены в гидродинамическую модель и привязаны к портам ГРП (рис. 5).

Выполнены гидродинамические расчеты с контролем работы скважины по фактическому дебиту жидкости. Сравнение фактических и рассчитанных показателей эксплуатации скважины показало хорошую сходимость (рис. 6). Это позволило сделать вывод об эффективности предложенного метода интеграции и возможности его применения в дальнейшем для расчета продуктивности трещин с неоднородной геометрией и распределением свойств в трещине ГРП. Для сравнения были выполнены расчеты для трещин ГРП по дизайну 2. Сравнение результатов расчетов для ГС с МГРП по дизайну 2 с фактическими показателями эксплуатации скважины (рис. 6) также подтвердили эффективность предложенного метода интеграции (табл. 2).