Турон (Т) — один из приоритетных и стратегически важных объектов с залежами свободного газа (СВ). Ресурсы газовых залежей турона относят к категории трудноизвлекаемых, они характеризуются наличием значительной неоднородности, низкими продуктивными характеристиками скважин, ухудшенными фильтрационно-емкостными (ФЕС) и коллекторскими свойствами пластов [1].
В пределах рассматриваемого в данной работе одного из лицензионных участков (ЛУ) Красноселькупского района Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) доля объекта Т составляет 42 % от всей его ресурсной
базы (РБ). Рекомендуемая технология заканчивания для проектных скважин — горизонтальное окончание ствола с применением гидравлического разрыва пласта (ГРП) [2].
ГРП — один из методов интенсификации притока пластового флюида к нефтяным и газовым скважинам. Широко распространен в мировой и отечественной практике ввиду высокой рентабельности.
Суть метода ГРП заключается в создании сети трещин в продуктивном пласте на больших глубинах (ниже 500 м от поверхности земли) путем закачки в скважину рабочей жидкости с созданием высокого давления. Сеть созданных трещин улучшает гидравлическую проводимость породы пласта и увеличивает зону дренирования скважины.
Реализация ГРП включает в себя следующие типовые операции:
• выбор ЖР и расклинивающего агента (песок, проппант и т.п.);
• определение расчетных показателей процесса гидроразрыва;
• выбор технологической схемы и необходимых агрегатов;
• подготовка скважины (определение поглощающей способности, очистка забоя, прибытие флота ГРП на объект, монтаж оборудования);
• проведение мини-ГРП, основного ГРП;
• освоение и проведение гидродинамического исследования скважины (ГДИС) после гидроразрыва.
Важнейшим фактором успешности выполнения ГРП является качество и свойства ЖР, основными характеристиками которой являются:
• реологические (инфильтрационные) свойства;
• несущая способность (обеспечение переноса и закрепления проппанта по трещине);
• совместимость с горной породой (отсутствие взаимодействия для минимизации ухудшения коллекторских свойств).
Жидкости для ГРП можно классифицировать по типу применяемой в их составе основы: водной, углеводородной (УВ) или кислотной. Также применяются многофазные эмульсионные системы
и пены [3].

Рассмотрим накопленную базу знаний в части проведения ГРП и выбора ЖР по ближайшим месторождениям-аналогам, обладающим значительной РБ по объекту Т.
На м/р-аналоге 1 (находится на стадии ОПР) на объекте Т проведен ГРП на водной основе. Несмотря на низкую температуру и водочувствительность пласта гидроразрыв показал стабильную эффективность. Все проведенные работы по ГРП показали прирост продуктивности скважин, в среднем более чем в два раза [4].
ЖР на водной основе обладает рядом преимуществ: экономическая рентабельность, высокое гидростатическое давление столба жидкости, пожаробезопасность и относительно простой способ приготовления.
Однако в работе [5] авторы отмечают, что при высоком содержании глинистой фракции возможна достаточно сильная гидратация (набухание) образца породы при взаимодействии с водой (до 10–15 %). В связи с тем, что объект Т сложен преимущественно глинистыми породами, в т.ч. монтмориллонитом (ММ) существуют риски набухания породы и связанные с этим негативные последствия с точки зрения эффективности ГРП.
Принимая во внимание характерные особенности объекта Т на рассматриваемом ЛУ (высокая чувствительность минералов коллектора к воде, низкая проницаемость и низкая пластовая температура), сформирован вывод о том, что реализация классического ГРП на водной основе может повлечь за собой ряд негативных последствий:
• снижение проницаемости проппантной пачки (в 1,5–2 раза относительно УВ основы) и уменьшение ее ширины [6];
• закупоривание фильтрационных каналов при набухании и миграции чувствительных глин;
• уменьшение остаточной проводимости и загрязнение трещин [7];
• образование газовых гидратов, водных блоков и изменение смачиваемости породы-коллектора.
На м/р-аналоге 2 (введено в промышленную разработку) на объекте Т проведен ГРП на дизельном топливе (ДТ) [7]. Авторами отмечается неудовлетворительный результат при использовании ЖР на водной основе — скважины, работающие без ГРП, обладают более высокими дебитами, чем с ГРП на водной основе. В свою очередь подчеркивается высокая эффективность использования в основе ЖР ДТ ввиду его инертности при взаимодействии с ММ, а также большей эффективности в условиях низкой пластовой температуры.
Несмотря на отсутствие ухудшения коллекторских свойств при выборе ДТ в качестве основы, происходит значительное удорожание капитальных затрат (в сравнении с водной основой), а также возрастают требования к пожарной безопасности и экологичности процесса.
Необходимо отметить и другие работы по подбору ЖР для осложненных геологических условий, в т.ч. для заглинизированного коллектора турона: применение сжиженных углеводородных газов (СУГ) [8], использование гидрофильных и гидрофобных составов (метанол + активные нелетучие компоненты) [9]
и использование пластовой воды из высокопроницаемых пластов (высокоминерализованная вода сеноманского горизонта) как основы для буферной и песконесущей
жидкости [10].
Данные технологические подходы практически неосуществимы для районов с неразвитой инфраструктурой, а также нерентабельны по причине высоких капитальных затрат при отсутствии фактической добычи газа (рассматриваемый ЛУ).
На основе озвученной проблематики сформирована нетривиальная задача по подбору такой альтернативной ЖР, применение которой позволит снизить негативное воздействие на продуктивный пласт (относительно пресной воды), а также увеличить экологическую и экономическую составляющую работ в целом относительно ЖР на УВ (в частности ДТ).
Логическим итогом настоящей работы будут являться выводы и рекомендации по применению альтернативной ЖР для целей ОПР на рассматриваемом активе.

Для решения задачи по подбору альтернативной ЖР, удовлетворяющей поставленным критериям, авторами сформированы ключевые этапы работы, каждый из которых направлен на достижение конкретных целей:
• этап 1: аналитический обзор ЖР применяемых в мировой и отечественной практике;
• этап 2: выделение ЖР, потенциально применимых на объекте Т;
• этап 3: анализ результатов лабораторных исследований (ЛИ), ОПР и НИР на м/р-аналогах;
• этап 4: проведение ЛИ на собственном керне (в т.ч. апробация ЖР применяемых на м/р-аналогах);
• этап 5: выявление альтернативной ЖР с последующей выдачей рекомендаций с целью ее апробации в рамках ОПР.

Этап 1–2: в результате выполнения аналитического обзора отечественного и зарубежного опыта в части выбора той/иной ЖР при проведении ГРП авторами сформирована обзорная таблица
(табл. 1), в которой:
• приведены и структурированы существующие основы, типы и компоненты ЖР;
• проанализирован и учтен опыт апробации для условий объекта Т — в случае наличия факта применения ЖР на объекте Т/аналоге ей присвоен весовой коэффициент 0,5;
• сформированы и оценены условия применимости ЖР на объекте Т — в случае фактической/теоретической применимости ей присвоен весовой коэффициент 0,5.

На основании сформированной обзорной таблицы произведена ранжировка ЖР по приоритетности их применения на объекте Т. Мицеллярная жидкость + ПАВ, водонефтяная эмульсия и пена на водной/спиртовой основе соответствуют геологическим условиям объекта Т (терригенный гидрофильный коллектор, низкое пластовое давление и температура), однако в рамках ОПР/НИР не испытывались. По этой причине им присвоен условно приоритет II.
Как показывает практический опыт, в приоритете у недропользователей ЖР на водной и УВ основе с применением полимеров (безгуаровые маловязкие системы, сшитый гель). По этой причине для таких ЖР условно присваивается приоритет I. При всем этом, как было озвучено ранее, авторы ставят перед собой задачу поиска синергического решения по подбору альтернативной ЖР для условий, относящихся к рассматриваемому ЛУ.
Этап 3: рассмотрим результаты ЛИ на м/р-аналогах. На керне объекта Т м/р-аналога 1 проведены ЛИ по определению набухающей способности глин (линейное расширение) при прокачке пресной воды (с варьированием доли содержания стабилизатора глин) (рис. 1).

Кроме того, на керне березовской свиты этого же м/р (согласно РСА содержание ММ сопоставимо с объектом Т) оценено влияние на породу ряда других растворов на водной и УВ основе (рис. 2).

Резюме по ЛИ на м/р-аналоге 1:
• линейное расширение глин при прокачке пресной воды для объекта Т в среднем 14 %, для березовской свиты 16 % (подтверждение схожести коллекторских свойств);
• применение растворов на УВ основе позволяет снизить набухание глин на 99 %, солевых растворов на водной основе на 50 % (относительно пресной воды).
На рисунке 3 приведены результаты ЛИ на керне объекта Т м/р-аналога 2.

Резюме по ЛИ на м/р-аналоге 2 (на основе НИР на объекте Т):
• применение водно-солевых растворов способствует снижению набухания глин в целом до 2 %;
• отмечен приемлемый результат взаимодействия с породой гелирующего комплекса
«Сурфогель Д» (0–1,5 %).
Этап 4: Как отмечают авторы в работе [2], несмотря на схожесть одновозрастных отложений объекта Т рассматриваемого ЛУ и м/р-аналогов, имеется ряд геологических отличий
(объект Т исследуемого ЛУ представлен двумя пластами: Т₁ и Т₂, отделенными друг от друга
тонкой глинистой перемычкой; пласт Т₂ повсеместно подстилается подвижной подошвенной водой), в связи с чем трансляция результатов c аналогов в явном виде нецелесообразна и необходимо формирование собственного видения.
В качестве экспериментальных растворов для проведения ЛИ по оценке линейного расширения глин на собственном керне объекта Т (впервые) выбраны растворы, зарекомендовавшие себя в рамках ОПР и НИР на м/р-аналогах (ДТ, водно-солевой раствор NaCl/KCl/CaCl₂/KCOOH), а также пресная и пластовая вода, характеризующиеся максимальными величинами набухания глинистых материалов. Кроме того, с целью расширения накопленной базы знаний, в качестве испытуемых также рекомендованы: пресная вода + гидрофобизатор глин (с варьированием пропорций), водно-изопропиловый, водно-
этиловый, водно-пропиленгликолевый и водно-глицериновый раствор (с варьированием пропорций). Суммарно в ходе ЛИ проведено 100 опытов (апробация 25 растворов на 4 образцах керна).
С целью последующей минимизации технологических рисков для каждого рассматриваемого раствора (потенциальной ЖР) определены максимальные величины линейного расширения глин
и проведено сопоставление с результатами м/р-аналогов (рис. 4, табл. 2).

Этап 5: в результате анализа полученных результатов можно сформировать ключевые тезисы проделанной работы по отношению к рассматриваемому ЛУ:
• ДТ — бескомпромиссная альтернативная ЖР, применение которой фактически не вызывает набухание глинистых фракций;
• приемлемый % набухания характерен для водно-солевых растворов KCOOH (7 %) и KCl (9 %) плотностью 1,15 г/см³;
• удовлетворительный % набухания характерен для водно-спиртовых растворов
пропиленгликоля (9,2 %) и этила (9,8 %) в пропорции спирт/вода 75/25, а также геля на ВУПАВ «Сурфогель Д» (9,7 %). С точки зрения экономической рентабельности применение любой из перечисленных выше ЖР менее эффективно относительно пресной воды (в первую очередь спиртов и ДТ). По экспресс-оценке проведение одностадийного малотоннажного ГРП в вертикальной скважине на водно-солевом растворе дороже на 23 %, чем ГРП на пресной воде. Проведение ГРП на ДТ в свою очередь приводит к удорожанию технологии на 38 %.
Однако, ориентируясь на поставленную задачу поиска синергического решения для условий, относящихся к рассматриваемому ЛУ, а также недостатки традиционных ЖР (раздел «Накопленная база знаний»), отметим следующее: в рамках ОПР на объект Т рассматриваемого ЛУ в качестве оптимальной и альтернативной ЖР предлагается использование водно-солевого раствора KCOOH/KCl. Применение водно-солевой основы однозначно позволит снизить негативное воздействие на продуктивный пласт и минимизировать процесс линейного расширения глин (относительно пресной воды, что подтверждено ЛИ), а также увеличить экологическую и экономическую составляющую работ в целом относительно ЖР на УВ основе (ДТ).
При этом всем важно понимать, что для приготовления водно-солевого раствора потребуется большой объем воды. В качестве предложения следует рассмотреть добычу пластовой воды водозаборными скважинами из сеноманского (ПК) высокопроницаемого горизонта, что позволит урегулировать вопросы доставки, подготовки и нагрева. Стабильность такой ЖР необходимо поддерживалась как снижением концентрации сшивающего агента, так и введением медленно растворимой щелочи [10].
В конечном итоге необходимо помнить и о том, что любая ЖР характеризуется реологическими свойствами, способностью нести расклинивающий агент и разрушаться после отработки (деструкция). В связи с этим рекомендуется проведение дополнительных лабораторных тестов для подтверждения правильности выбора альтернативной основы для проведения ГРП.