Экспресс-расчет параметров трещин гидравлического разрыва пласта
в гидродинамическом симуляторе
ПК «РН-КИМ»
в гидродинамическом симуляторе
ПК «РН-КИМ»
Волков М.Г., Исламов Р.А.,
Андреев Е.Ю.
ООО «РН-БашНИПИнефть»
(ОГ ПАО «НК «Роснефть»), УГНТУ
В статье описана методика, разработанная для расчета прогнозных показателей эксплуатации горизонтальной скважины с многостадийным гидравлическим разрывом пласта с гибридными дизайнами, пробуренной в неоднородном
по строению и свойствам пласте. Методика основана на восстановлении геомеханических свойств в интервале инициации трещины гидравлического разрыва пласта по данным из кубов свойств в гидродинамической модели, автоматическом расчете параметров трещины в симуляторе гидроразрыва пласта по заданному дизайну, использовании рассчитанных параметров трещины в гидродинамическом симуляторе.
по строению и свойствам пласте. Методика основана на восстановлении геомеханических свойств в интервале инициации трещины гидравлического разрыва пласта по данным из кубов свойств в гидродинамической модели, автоматическом расчете параметров трещины в симуляторе гидроразрыва пласта по заданному дизайну, использовании рассчитанных параметров трещины в гидродинамическом симуляторе.
Введение
В Западной Сибири активно вводятся в эксплуатацию объекты разработки с трудноизвлекаемыми запасами (ТРИЗ) в ачимовской толще и тюменской свите [1, 2]. Коллекторы характеризуются сложным строением, большой неоднородностью распределения свойств, низкой проницаемостью
(менее 10-15 м2). Для разработки объектов с ТРИЗ используются горизонтальные скважины с многостадийным гидравлическим разрывом пласта (МГРП). Современные направления развития технологий заканчивания горизонтальных скважин направлены на увеличение длины горизонтального участка, увеличение количества стадий гидравлического разрыва пласта (ГРП),
применение инновационных гибридных дизайнов ГРП с большим объемом технологической жидкости и массой пропанта на стадию [3, 4].
(менее 10-15 м2). Для разработки объектов с ТРИЗ используются горизонтальные скважины с многостадийным гидравлическим разрывом пласта (МГРП). Современные направления развития технологий заканчивания горизонтальных скважин направлены на увеличение длины горизонтального участка, увеличение количества стадий гидравлического разрыва пласта (ГРП),
применение инновационных гибридных дизайнов ГРП с большим объемом технологической жидкости и массой пропанта на стадию [3, 4].
Для выбора эффективной системы заканчивания и прогнозирования динамики показателей эксплуатации новой скважины выполняются расчеты в расчетных формах с использованием средних темпов падения и характеристик вытеснения или в гидродинамическом симуляторе. Параметры трещин ГРП (геометрия и проницаемость) берутся из отчетов по выполненным операциям. Параметры трещины (полудлина xf, высота hf, ширина wf и проницаемость kf ) предполагаются постоянными, трещина располагается симметрично относительно интервала перфорации (порта ГРП). Такой подход к моделированию применим для трещины ГРП
с ограниченной массой пропанта (полудлина xf меньше размера песчаных тел) в выдержанном
по площади и разрезу пласте. В случае неоднородного по строению пласта, бурения длинного горизонтального ствола и применения большеобъемных обработок (объем рабочей жидкости больше 1 000 м3, масса пропанта больше 200 т) такой подход приводит к значительным отклонениям расчетной продуктивности скважины от фактической. Основная причина —
это отличие геомеханической модели в интервале инициации трещины ГРП от эталонной геомеханической модели, которая строится в опорной скважине и используется для всех портов. Интервал инициации трещины ГРП также может значительно отличаться от принятого интервала
в эталонной модели.
с ограниченной массой пропанта (полудлина xf меньше размера песчаных тел) в выдержанном
по площади и разрезу пласте. В случае неоднородного по строению пласта, бурения длинного горизонтального ствола и применения большеобъемных обработок (объем рабочей жидкости больше 1 000 м3, масса пропанта больше 200 т) такой подход приводит к значительным отклонениям расчетной продуктивности скважины от фактической. Основная причина —
это отличие геомеханической модели в интервале инициации трещины ГРП от эталонной геомеханической модели, которая строится в опорной скважине и используется для всех портов. Интервал инициации трещины ГРП также может значительно отличаться от принятого интервала
в эталонной модели.
Целью работы является создание методики экспресс-расчета геомеханической модели для каждой стадии ГРП по данным из кубов свойств в гидродинамической модели, расчета параметров трещины ГРП в симуляторе гидроразрыва пласта «РН-ГРИД» [5] по заданному дизайну, расчет прогнозных показателей эксплуатации скважины с параметрами трещин ГРП в гидродинамическом симуляторе ПК «РН-КИМ» [6].
Построение 1D геомеханической модели
в гидродинамическом симуляторе
в гидродинамическом симуляторе
Для решения задачи построения 1D геомеханической модели (включает минимальное горизонтальное напряжение, модуль Юнга и коэффициент Пуассона) и расчета параметров трещины ГРП на первом этапе в опорной скважине [7, 8] по результатам специального комплекса ГИС (широкополосный акустический каротаж, плотностной каротаж) и геомеханическим исследованиям керна рассчитываются статические модуль Юнга, коэффициент Пуассона, горизонтальные и вертикальное напряжения. По результатам выполненного ГРП производится настройка модели на фактические данные динамики давления, производится корректировка модели на смыкающее напряжение. На втором этапе в опорной скважине из гидродинамической модели выгружаются одномерные массивы (по вертикальной координате) из кубов свойств (пористость, проницаемость, литология, связанная водонасыщенность). Методом регрессии находится зависимость, наилучшим образом описывающая 1D геомеханическую модель
(по максимальной достоверности аппроксимации). В случае отсутствия опорной скважины используются данные по литологии: в ячейках со значениями песчанистости больше нуля рассчитываются геомеханические свойства для коллектора, при значениях, равных нулю — геомеханические свойства для неколлектора.
(по максимальной достоверности аппроксимации). В случае отсутствия опорной скважины используются данные по литологии: в ячейках со значениями песчанистости больше нуля рассчитываются геомеханические свойства для коллектора, при значениях, равных нулю — геомеханические свойства для неколлектора.
Для проверки работоспособности предложенного решения выбрана наклонно-направленная скважина, пробуренная в интервале ачимовской толщи. В скважине проведен расширенный комплекс ГИС, выполнены геомеханические исследования керна, что позволило построить 1D геомеханическую модель. По результатам ГРП в скважине была выполнена адаптация модели
на фактические данные. В секторной гидродинамической модели построены одномерные массивы свойств пористости, проницаемости, литологии, связанной водонасыщенности по ячейкам, которые пересекла траектория скважины. Эти массивы использованы для построения 1D геомеханической модели. Параметры для восстановления зависимости геомеханической модели от свойств гидродинамической модели подбирались методом регрессии. На рисунке 1 представлено сравнение минимального горизонтального напряжения, рассчитанного по данным ГИС и данным
из кубов свойств в гидродинамической модели.
на фактические данные. В секторной гидродинамической модели построены одномерные массивы свойств пористости, проницаемости, литологии, связанной водонасыщенности по ячейкам, которые пересекла траектория скважины. Эти массивы использованы для построения 1D геомеханической модели. Параметры для восстановления зависимости геомеханической модели от свойств гидродинамической модели подбирались методом регрессии. На рисунке 1 представлено сравнение минимального горизонтального напряжения, рассчитанного по данным ГИС и данным
из кубов свойств в гидродинамической модели.
Рис. 1. Сравнение минимального горизонтального напряжения, рассчитанного
по данным ГИС
и данным из гидродинамической модели
по данным ГИС
и данным из гидродинамической модели
На рисунке 2 показаны карты ширины трещин, в таблице 1 представлено сравнение средних параметров трещин ГРП, рассчитанных для двух геомеханических моделей.
Рис. 2. Сравнение результатов расчетов для геомеханических моделей:
а — построенной по данным ГИС;
б — построенной по данным из гидродинамической модели
а — построенной по данным ГИС;
б — построенной по данным из гидродинамической модели
Табл. 1. Параметры трещин ГРП, выбранных для испытания
На рисунке 3 приведено сравнение динамики дебитов скважины для трещины ГРП. Получена хорошая сходимость результатов, накопленная добыча жидкости за 12 месяцев отличается на 3 %. Решение может быть использовано для прогнозирования параметров трещин ГРП.
Рис. 3. Сравнение динамики дебита для скважины
с трещиной ГРП
с трещиной ГРП
Методика экспресс-расчета параметров трещин
в ГС с МГРП
в ГС с МГРП
Разработана методика автоматического расчета параметров трещины для каждой стадии ГРП
в гидродинамическом симуляторе ПК «РН-КИМ», которая включает:
в гидродинамическом симуляторе ПК «РН-КИМ», которая включает:
- построение в опорной скважине эталонной 1D геомеханической модели по данным специального комплекса ГИС, геомеханических исследований керна, результатов ГРП;
- восстановление в опорной скважине зависимостей для расчета геомеханических свойств по данным кубов проницаемости, пористости и литологии из гидродинамической модели;
- построение пользовательских кубов геомеханических свойств (минимальное горизонтальное напряжение, модуль Юнга и коэффициент Пуассона) по восстановленным зависимостям в гидродинамическом симуляторе;
- для выбранной скважины автоматическое построение 1D геомеханической модели из пользовательских кубов в каждом интервале инициации трещины ГРП;
- передача 1D геомеханической модели и дизайна закачки в симулятор гидроразрыва пласта «РН-ГРИД»;
- расчет параметров и распределения свойств в трещине ГРП;
- передача карты проводимости в гидродинамический симулятор ПК «РН-КИМ», привязка к интервалу перфорации, инициализация, гидродинамический расчет [8].
Для апробации разработанной методики выбрана горизонтальная скважина, траектория которой пересекает пласт от кровли до подошвы. По предложенной методике рассчитаны параметры
и распределение свойств для трещин ГРП, интервалы инициации которых расположены в начале
и конце горизонтального ствола. На рисунке 4 показано распределение ширины трещин ГРП,
в таблице 2 показаны средние параметры. Трещины отличаются по средним параметрам
и распределению свойств.
и распределение свойств для трещин ГРП, интервалы инициации которых расположены в начале
и конце горизонтального ствола. На рисунке 4 показано распределение ширины трещин ГРП,
в таблице 2 показаны средние параметры. Трещины отличаются по средним параметрам
и распределению свойств.
Рис. 4. Сравнение результатов расчетов для трещин ГРП, инициированных в разных портах ГРП: а — порт 1; б — порт 16
Табл. 2. Параметры трещин ГРП, инициированных
в разных портах
в разных портах
Выполнены гидродинамические расчеты для определения продуктивности каждой трещины ГРП. Проведено сравнение с вариантом моделирования унифицированной трещины ГРП в каждом порту. В этом варианте указывается точка привязки унифицированной трещины к стволу скважины, относительно которой задаются полудлина и высота. Обычно в качестве такой точки выбирается геометрический центр трещины. Интервал проводки горизонтальной скважины при этом не учитывается. В итоге для порта, расположенного вблизи кровли пласта, часть трещины оказывается выше коллектора и не вносит вклад в продуктивность скважины. Аналогично для порта вблизи подошвы пласта. На рисунке 5 представлены результаты гидродинамических расчетов для унифицированной трещины ГРП и трещины, рассчитанной по разработанной методике.
Рис. 5. Сравнение результатов для трещин ГРП, рассчитанных по разным методикам:
а — порт 1, б — порт 16
а — порт 1, б — порт 16
Для порта, расположенного в середине продуктивного интервала (порт 1), среднее отличие в дебитах по абсолютному значению составляет 15 %, накопленная добыча отличается на 1 %. Для порта, расположенного в кровле продуктивного интервала (порт 16), среднее отличие в дебитах по абсолютному значению составляет 58 %, накопленная добыча отличается в 2,3 раза. По результатам расчетов в симуляторе гидроразрыва трещины ГРП в портах 1 и 16 отличаются полудлиной на 60 м и безразмерной проводимостью в 1,4 раза (табл. 2). В результате различие по накопленной добыче из каждой трещины составило 17 %. Таким образом, применение при прогнозировании показателей эксплуатации горизонтальной скважины унифицированной трещины и трещин, рассчитанных по разработанной методике, может привести к разным решениям при выборе системы заканчивания скважины, различным выводам при анализе темпов падения дебита и выработке запасов.
Разработанная методика может быть рекомендована для прогнозирования показателей эксплуатации горизонтальных скважин с МГРП по следующим причинам:
- учитывается неоднородность строения продуктивного пласта вдоль горизонтального участка скважины;
- индивидуально рассчитывается геомеханическая модель для каждого порта ГРП;
- при расчете параметров и свойств трещины ГРП учитывается расположение порта относительно кровли и подошвы пласта.
Решена задача восстановления 1D геомеханической модели по кубам свойств в гидродинамическом симуляторе. Получена хорошая сходимость параметров трещины ГРП, рассчитанной для двух геомеханических моделей: построенной по ГИС и результатам исследования керна, восстановленной по кубам свойств гидродинамической модели. В гидродинамическом симуляторе ПК «РН-КИМ» разработана методика автоматического расчета свойств трещины в симуляторе гидроразрыва пласта «РН-ГРИД» для каждой стадии ГРП. Методика учитывает неоднородное распределение геомеханических свойств
в объеме пласта, интервал инициации трещины ГРП, дизайн закачки. Сравнение результатов расчетов позволяет сделать вывод о практической применимости предложенной методики расчета параметров трещины ГРП для прогноза динамики показателей эксплуатации новой скважины. Данная методика может быть применима для уточнения системы заканчивания горизонтальной скважины с МГРП перед спуском компоновки хвостовика
и выполнения операций гидравлического разрыва.
в объеме пласта, интервал инициации трещины ГРП, дизайн закачки. Сравнение результатов расчетов позволяет сделать вывод о практической применимости предложенной методики расчета параметров трещины ГРП для прогноза динамики показателей эксплуатации новой скважины. Данная методика может быть применима для уточнения системы заканчивания горизонтальной скважины с МГРП перед спуском компоновки хвостовика
и выполнения операций гидравлического разрыва.
Разработана методика экспресс-расчета параметров трещины ГРП, инициируемой в произвольном интервале скважины. Методика позволяет учесть неоднородное распределение геомеханических свойств в моделируемом объекте разработки, что может улучшить прогностическую способность гидродинамической модели. Методика реализована
в гидродинамическом симуляторе ПК «РН-КИМ».
в гидродинамическом симуляторе ПК «РН-КИМ».
1. Рязанцев М.В., Мироненко А.А., Кузин И.Г. и др. Приобское месторождение — 40 лет на благо родины! // Нефтяное хозяйство. 2022. № 6. С. 20–25.
2. Капишев Д.Ю., Рахимов М.Р., Мироненко А.А. и др. Выбор оптимальной системы разработки сверхнизкопроницаемых коллекторов на примере Эргинского лицензионного участка Приобского месторождения // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 7. С. 62–65.
3. Садыков А.М., Ерастов С.А., Федоров А.Э. и др. Опыт и перспективы применения низковязких жидкостей при гидроразрыве пласта в зонах с пониженными фильтрационно-емкостными свойствами и близким водонефтяным контактом // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 7. С. 72–77.
4. Садыков А.М., Капишев Д.Ю., Ерастов С.А. и др. Инновационные дизайны ГРП и рекомендации по выводу скважин на режим в условиях сверхнизкопроницаемых коллекторов на примере Эргинского ЛУ Приобского месторождения // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 7. С. 80–85.
5. Ахтямов А.А., Макеев Г.А., Байдюков К.Н. и др. Корпоративный симулятор гидроразрыва пласта «РН-ГРИД»: от программной реализации к промышленному внедрению // Нефтяное хозяйство. 2018. № 5. С. 94–97.
6. Бадыков И.Х., Байков В.А., Борщук О.С. Программный комплекс «РН-КИМ» как инструмент гидродинамического моделирования залежей углеводородов // Недропользование XXI век. 2015. № 4. С. 96–103.
7. Латыпов И.Д., Надеждин О.В., Шагимарданова Л.Р. и др. Моделирование упругих характеристик для оптимизации заканчивания горизонтальных скважин с многостадийным гидроразрывом пласта // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 6. С. 40–44.
8. Андреев Е.Ю., Волков М.Г., Исламов Р.А. и др. Моделирование показателей эксплуатации скважин со сложной геометрией трещин гидравлического разрыва пласта // Экспозиция Нефть Газ. 2023. № 2. С. 51–54.
2. Капишев Д.Ю., Рахимов М.Р., Мироненко А.А. и др. Выбор оптимальной системы разработки сверхнизкопроницаемых коллекторов на примере Эргинского лицензионного участка Приобского месторождения // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 7. С. 62–65.
3. Садыков А.М., Ерастов С.А., Федоров А.Э. и др. Опыт и перспективы применения низковязких жидкостей при гидроразрыве пласта в зонах с пониженными фильтрационно-емкостными свойствами и близким водонефтяным контактом // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 7. С. 72–77.
4. Садыков А.М., Капишев Д.Ю., Ерастов С.А. и др. Инновационные дизайны ГРП и рекомендации по выводу скважин на режим в условиях сверхнизкопроницаемых коллекторов на примере Эргинского ЛУ Приобского месторождения // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 7. С. 80–85.
5. Ахтямов А.А., Макеев Г.А., Байдюков К.Н. и др. Корпоративный симулятор гидроразрыва пласта «РН-ГРИД»: от программной реализации к промышленному внедрению // Нефтяное хозяйство. 2018. № 5. С. 94–97.
6. Бадыков И.Х., Байков В.А., Борщук О.С. Программный комплекс «РН-КИМ» как инструмент гидродинамического моделирования залежей углеводородов // Недропользование XXI век. 2015. № 4. С. 96–103.
7. Латыпов И.Д., Надеждин О.В., Шагимарданова Л.Р. и др. Моделирование упругих характеристик для оптимизации заканчивания горизонтальных скважин с многостадийным гидроразрывом пласта // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 6. С. 40–44.
8. Андреев Е.Ю., Волков М.Г., Исламов Р.А. и др. Моделирование показателей эксплуатации скважин со сложной геометрией трещин гидравлического разрыва пласта // Экспозиция Нефть Газ. 2023. № 2. С. 51–54.
Волков М.Г., Исламов Р.А.,
Андреев Е.Ю.
ООО «РН-БашНИПИнефть»
(ОГ ПАО «НК «Роснефть»),
Уфа, Россия,
УГНТУ, Уфа, Россия
islamovra@bnipi.rosneft.ru
Андреев Е.Ю.
ООО «РН-БашНИПИнефть»
(ОГ ПАО «НК «Роснефть»),
Уфа, Россия,
УГНТУ, Уфа, Россия
islamovra@bnipi.rosneft.ru
Для решения задачи в работе предлагается:
• восстановление кубов геомеханических свойств по данным из кубов свойств в гидродинамической модели;
• автоматическое построение 1D геомеханической модели из кубов геомеханических свойств в каждом интервале инициации трещины гидравлического разрыва пласта;
• передача 1D геомеханической модели и дизайна закачки в симулятор гидроразрыва пласта, автоматический расчет параметров и распределения свойств в трещине;
• передача карты проводимости в гидродинамический симулятор, гидродинамический расчет.
• восстановление кубов геомеханических свойств по данным из кубов свойств в гидродинамической модели;
• автоматическое построение 1D геомеханической модели из кубов геомеханических свойств в каждом интервале инициации трещины гидравлического разрыва пласта;
• передача 1D геомеханической модели и дизайна закачки в симулятор гидроразрыва пласта, автоматический расчет параметров и распределения свойств в трещине;
• передача карты проводимости в гидродинамический симулятор, гидродинамический расчет.
гидравлический разрыв пласта, гидродинамическое моделирование, геомеханическая модель, низкопроницаемый пласт
Волков М.Г., Исламов Р.А., Андреев Е.Ю. Экспресс-расчет параметров трещин гидравлического разрыва пласта в гидродинамическом симуляторе ПК «РН-КИМ» // Экспозиция Нефть Газ. 2023.
№ 5. С. 47–50. DOI: 10.24412/2076-6785-2023-5-47-50
№ 5. С. 47–50. DOI: 10.24412/2076-6785-2023-5-47-50
01.08.2023
УДК 622.276.3
DOI: 10.24412/2076-6785-2023-5-47-50
DOI: 10.24412/2076-6785-2023-5-47-50
Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88