Научный журнал

Вестник Алтайской академии экономики и права

Print ISSN 1818-4057

Online ISSN 2226-3977

Перечень ВАК

Введение

Сегодня на большинстве нефтяных месторождений запасы нефти извлекаются с трудом. Для повышения объема добычи применяют технологию гидравлического разрыва пласта. В скважину под большим давлением закачивают специальную жидкость, раздвигая тем самым слои породы и создавая трещину, которая обеспечивает более свободный поток нефти. Однако высокая стоимость такой операции требует ее качественного контроля. Сам процесс распространения трещины внутри пласта тяжело отследить. В статье выявлена связь между величиной пластового давления и тем, как образуется трещина гидроразрыва в пространстве. В статье также рассмотрена сравнительная характеристика гуара и полиакриламида, как ключевых расходных материалов для жидкости ГРП.

Цель исследования – увеличение экономической эффективности применения гидроразрыва пласта при использовании нейронных связей и применения высоко технологических материалов.

Материал и методы исследования

При написании исследования использовались методы анализа и синтеза, а также сравнительный и описательный методы.

Также при исследовании и оценивании трещин в пласте были использованы методы искусственного интеллекта, а именно нейронные сети и случайный лес. Нейронная сеть является оптимальной при исследовании нефтегазовых месторождений так как позволяет охватывать большой объем данных при геологических работах.

Так предлагается создать вместо двух полей, одно поле, которое позволит отображать изменение коэффициента корреляции (Δr) непосредственно по всей площади элементов разработки. Для проведения анализа использовались следующие коэффициенты: дебит скважины, коэффициент эксплуатации каждой скважины [6].

Результаты исследования и их обсуждение

На основании предлагаемой методики использования искусственного интеллекта, на рисунке 1 представлена оценка направлений трещин скважины № 423 компании ПАО «Газпромнефть», именно на данной скважине был применен кислотный ГРП с закреплением непосредственной трещины проппантом.

Стоит отметить, что для всех исследуемых скважин были рассчитаны непосредственные значения Δr до проведения ГРП и после, а также определена разница [3].

Согласно рисунку 1, max изменение Δr между дебитами по скважинам № 433 и № 427, что подтверждается данными рисунка 2.

В общей сложности было проведено 26 операций. Где была проведена оценка направлений трещины ГРП.

Следующий этап заключался в выявлении причин новых трещин, так, было установлено, что ключевой причиной является давление пласта. Все значения были определены с помощью ИИ. По критерию Δr между фактическим и модельным давлением была определена достоверность воспроизведения (табл. 1) [7].

Согласно представленным результатам оба метода имеют высокую достоверность, однако предпочтение было отдано нейронной связи, так как среднее значение оказалось больше. Последующим этапом стало исследование динамики давления пласта по скважине 9070 (рис. 3).

Рис. 1. Схема изменения параметра Δr на площади элемента системы разработки: 1 – скважина ГРП; 2 – добывающая скважина

Рис. 2. Пространственное положение трещины ГРП по ВАК-Д: 1 – скважина действующая добывающая; 2 – действующая нагнетательная; 3 – скважина-объект ГРП; 4 – направление трещины после ГРП

Таблица 1

Сравнение коэффициентов корреляции фактических и модельных пластовых давлений

Рис. 3. Динамика фактического и модельного пластового давлений при эксплуатации скв. 9070: 1 – модельное пластовое давление; 2 – фактическое (ГДИ)

Рис. 4. Схема распределения пластового давления в пределах элемента системы разработки до проведения ГРП [5]

Высокая достоверность представленных результатов, позволяет произвести оценку энергетического состояния элемента перед проведением ГРП на скважине № 423 Визуальный анализ графика подтверждает высокую достоверность используемого метода. Так на рисунке 4 представлены результаты распределения пластового давления, где max зоны отборы определены на скважинах № 433 и № 427, при этом именно на данных участках отмечено наиболее активное развитие самих трещин [2].

Согласно рисунку 4, в зонах с наибольшим пластовым давлением наблюдается размещение непосредственно трещин ГРП. Представленное исследование и итоги анализа свидетельствуют о возможности более эффективного планирования ГРП с целью извлечения дополнительной прибыли, при снижении технологических рисков [3].

Также остается открытым вопрос, качества расходных материалов, применяемых при ГРП. Стоит отметить тот факт, что использование синтетических полимеров вызывает всю большую актуальность в нефтегазовом секторе, несмотря на успешное использование жидкостей на основе гуара. Ключевым же преимуществом использования синтетических полимеров является остаточная проводимость и эффективный контроль роста трещин на высоте.

Преимущества и недостатки полиакриламида по сравнению с гуаровыми системами отражены на рисунке 5 [4].

Стоит отметить тот факт, что жидкости на основе синтетических полимеров используется и в зарубежных странах, в частности, в США используются определенные виды полимеров, которые обеспечивают высокую проводимость и продуктивность после проведения ГРП. Если рассматривать нефтегазовый сектор России, то, стоит отметить, что высокая продуктивность полимером обеспечивает правильным подбором рецептур для проведения исследований [3]. С этой целью необходимо безусловное развитие программных и прикладных продуктов, а также закуп высоко технологического оборудования, так использование синтетических полимеров тесно связно с изменением технологии закачки жидкостей и модернизацией имеющегося у предприятий оборудования.

Рис. 5. Преимущества и недостатки полиакриламида по сравнению с гуаровыми системами [8]

Таблица 2

Анализ химического состава сеноманской воды

Также стоит отметить оптимальная геометрия трещины с использованием синтетических полимеров позволяет снизить объем закачиваемого проппанта, относительно жидкостей на основе гуара, и как следствие, снижает общую себестоимость работ.

Однако, стоит отметить тот факт, что будь то жидкости на основе гуара или использование синтетических полимеров, для закачки в скважину необходимо разбавить раствор определенным объемом воды, что порой приводит к различного рода проблемам.

Развитие новых удалённых месторождений в Западной Сибири осложнено отсутствием традиционных источников воды. А её транспортировке мешает отсутствие постоянных автодорог. В качестве решения он предлагает использовать воду из сеноманских скважин. Конечно, это связано с определёнными сложностями, однако, как полагают в «Технологической компании Шлюмберже», все они решаемы (табл. 2) [8].

В то же время использование сеноманской воды имеет ряд преимуществ:

– снижение стоимости за счёт оборудования и химических реагентов на 5%;

– производительность флотов ГРП ‒ среднее время на операцию уменьшено 20%;

– снижение аварийности ‒ сокращено количество рейсов автоцистерн;

– воздействие на окружающую среду ‒ на 6% снижен объём выбросов СО2 [8].

Ещё один интересный подход ‒ проведение ГРП на холодной воде. Известно, что нагрев жидкости до нужной технологии занимает значительную долю в общей себестоимости операции, что непосредственно связано с временными задержками. Данная технология позволяет сократить непроизводительности времени и как следствие снизить затраты.

В рамках эксперимента на месторождениях той же компании ПАО «Газпромнефть» в ХМАО и ЯНАО по применению гуаровых жидкостей без нагрева воды весной и осенью использовалась вода температурой от +6 до +15 °С с применением определенной стабилизирующей добавки, а при температуре свыше 16 °С без использования какого-либо рода добавок и подогрева воды.

Представленное исследование подтвердило изначальные предположения, а именно: время нагрева одной емкости сократилась в 3 раза, а именно с полутора часов до получаса, а количество операций увеличились с 1,7 до 2,6 [6].

Таким образом, представленное исследование говорит о необходимости перехода российских компаний с гуаровых систем на ПАА, ввиду получения дополнительных достоинств данных технологий.

Заключение

Сегодня на большинстве нефтяных месторождений запасы нефти извлекаются с трудом. Для повышения объема добычи применяют технологию гидравлического разрыва пласта. В скважину под большим давлением закачивают специальную жидкость, раздвигая тем самым слои породы и создавая трещину, которая обеспечивает более свободный поток нефти. Однако высокая стоимость такой операции требует ее качественного контроля. Сам процесс распространения трещины внутри пласта тяжело отследить.

В работе была предложена усовершенствованная методика подразумевает анализ лишь одного поля ‒ схемы изменения величины Δr. Для расчета пластовых давлений применялись два метода машинного обучения: случайный лес и искусственная нейронная сеть.

Согласно проведенному анализу, стоит отметить подтверждение размещения трещин ГРП в зонах с наиболее высоких давлением пласта. Представленное исследование и итоги анализа свидетельствуют о возможности более эффективного планирования ГРП с целью извлечения дополнительной прибыли, при снижении технологических рисков.

А также опираясь на использование высоко технологических материалов, в целом можно дать следующие рекомендации по проведению работ с полиакриламидом:

– обязательное проведение оценки по времени закрытия трещины и оседания проппанта, перед началом проведения работ и после;

– разработка мероприятий по сокращению скорости оседания проппанта;

– применение мер по контролю расхода высоко технологических жидкостей при оценке скорости оседания проппанта и закрытия трещины;

– необходимость оценки времени закрытия трещины и времени оседания проппанта перед

– гибридные работы, сочетание ПАА (буфер + проппантные стадии) и гуаровой системы (проппантные стадии).

При текущих обстоятельствах, важно учитывать пористость и проницаемость, температуру и давление заполнения жидкостями ГРП, образование эмульсий при взаимодействии с пластовыми флюидами и набухание глинистых минералов при контакте с жидкостью гидроразрыва».