Введение
В увеличении добычи нефти большое значение, несомненно, имеют методы воздействия на призабойную зону скважин.
Для обеспечения высокого уровня добычи нефти и газа, наряду с разведкой и освоением новых месторождений, особое внимание уделяется увеличению нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти.
Во многих случаях для этого необходимо проводить интенсификацию притока, которая позволяет очистить призабойную зону, загрязненную после бурения и цементирования, освоения и ремонта или после продолжительной эксплуатации.
Восстановление проницаемости продуктивных отложений можно достичь путем проведения химических и физико-химических операций, комплексно воздействующих на призабойную зону пласта. В связи с тем, что существует множество причин нарушения гидродинамической связи пласта со скважинами, в настоящее время разработано и используется довольно большое число способов устранения этих нарушений.
Одним из таких способов является гидравлический разрыв пласта. Этот способ используется в пластах, представленных твердыми, плотными породами (песчаники, известняки, доломиты и т.д.) с низкой проницаемостью.
Гидравлический разрыв, воздействуя на пласты и призабойную зону, повышает производительность скважин, одновременно ускоряет отбор нефти и увеличивает нефтеотдачу. Повышение производительности скважин и нефтеотдачи пласта обусловливает широкое применение метода при разведке и разработке нефтяных месторождений.
Гидравлический разрыв может быть определен как физический процесс, при котором порода разрывается по плоскостям минимальной прочности благодаря воздействию на пласт давления, создаваемого закачкой в скважину флюида. После разрыва давление флюида увеличивает трещину, обеспечивая ее связь с системой естественных, природных трещин, не вскрытых скважиной, а также с зонами повышенной проницаемости, расширяя, таким образом площадь дренажа скважины и способствуя значительному увеличению ее дебита.
Совершенствование теоретических знаний одновременно с улучшением характеристик функционирования, жидкостей разрыва и расклинивающих материалов обеспечили достижение коэффициента успешности операции трещинообразования, близкого к 90%. Положительные результаты привели к общему признанию этого способа в качестве необходимого этапа в освоении эксплуатационных или нагнетательных скважин, которые вскрывают плотные пласты, представленные твердыми породами.
В настоящее время накоплен достаточно
большой опыт по применению ГРП, обработка и анализ которого дадут возможность
усовершенствовать технику и технологию метода.
1. Геологическое строение Малодушинского
месторождения
1.1 Общие сведения о
месторождении
В административном отношении Малодушинское нефтяное месторождение находится в Речицком районе Гомельской области.
Ближайшими к территории месторождения населёнными пунктами являются Василевичи, Бабичи, Луки, ближайшие города ― Речица, Гомель. Ближайшей шоссейной дорогой является трасса Речица ― Хойники. Имеется сеть грунтовых дорог, трудно проходимых в осеннее-весений дождливый период. К северо-западу от месторождения вдоль шоссейной дороги Гомель―Калинковичи проходит нефтепровод «Дружба».
Территория Малодушинского месторождения представляет слегка всхолмленную, заболоченную равнину, значительная часть которой покрыта хвойным и лиственным лесом.
Абсолютные отметки поверхности земли составляют +100 ― +130 м. Гидрографическая сеть района представлена реками: Днепром и Березиной и их притоками, а также имеется широкая сеть мелиоративных каналов и небольших водоёмов. Реки характеризуются широкими заболоченными поймами и спокойным течением.
Климат умеренно-континентальный. Средняя температура января -4,4ºС, июля +17ºС, среднегодовая температура воздуха +7ºС. Годовое количество осадков достигает 585―648 мм, причем наибольшее количество их выпадает в летнее время.
Месторождение введено в промышленную
разработку в 1979 г.
1.2 Краткая характеристика стратиграфии и
литологии осадочного разреза месторождения
Геологический разрез Малодушинского месторождения сложен архейско-протерозойскими породами кристаллического фундамента и осадочными образованиями, начиная с верхнего протерозоя и заканчивая мезокайнозойскими отложениями. Полная мощность осадочного чехла вскрыта тремя скважинами и составляет от 3344,2 м до 4430 м.
Архей-протерозойская группа. Породы архей-протерозойской группы в пределах Малодушинского месторождения представлены: биотитово-амфиболитовыми плагиогнейсами чёрными, трещиноватыми; гранито-гнейсами, биотитовыми гнейсами с реликтами гранитов, в кровле ─ корой выветривания гранитов, т.е. глиноподобной гидрослюдистой монтмориллонитовой ожелезненной массой (3,3 м). Вскрытая мощность составляет от 3 м до 37 м.
Верхнепротерозойская группа, эокембрий. Эокембрийскими отложениями начинается осадочный чехол месторождения. Литологически породы представлены песчаниками светло-серыми, кварцевыми, слюдистыми, массивными, среднезернистыми с прослоями глин тёмно-серых, песчанистых, массивных, и ангидритов светло-розовых крупнозернистых, массивных.
Вскрытая мощность составляет от 3 м до 15 м.
Палеозойская группа. Отложения палеозойской группы залегают на нижележащих породах с резким угловым и стратиграфическим несогласием. В пределах описываемого района палеозойская группа представлена девонской, каменноугольной и пермской системами.
Девонская система. Представлена средним и верхним отделами.
Средний отдел. Подразделяется на эйфельский и живетский ярусы.
Эйфельский ярус. Включает витебско-пярнуские и наровские отложения.
Витебско-пярнусский горизонт. На описываемой территории отложения витебско-пярнусского горизонта распространены повсеместно, на нижележащих отложениях залегают с несогласием. Представлены глинами аргилитоподобными, зеленовато-серыми с тёмно-красными пятнами, микрочешуйчатыми, гидрослюдистыми, не слоистыми, песчано-алевритовыми, неравномерно доломитизированными. Ниже глины постепенно переходят в гравелиты светло-серые, разнозернистые, полешпатово-кварцевые с глинисто-карбонатным сульфатным цементом, с тонкими прослоями глины. В нижней части интервала встречаются обломки розовато-серых гранитов. Мощность отложений составляет 16-17 м.
Породы наровского горизонта согласно залегают на пярнуских, распространены по всей площади.
Отложения представлены в нижней части мергелями доломитовыми, пестроцветными, с прослоями глин гидрослюдистых, доломитовых, с примесью песчано-алевритового материала и ангидрита, с прослоями песчаников и глин; выше по разрезу преобладающее положение постепенно занимают глины красновато-бурые или тёмно-серые, доломитистые, слабослюдистые, с прослоями песчаников и алевролитов. Мощность горизонта варьирует от 50 м до 62,2 м.
Живетский ярус. Отложения староскольского горизонта с перерывом залегают на нижележащих породах, имеют повсеместное распространение и представлены пестроцветными песчано-алевролитово-глинистыми породами, равномерно чередующихся между собой. Мощность горизонта составляет 47 м―108,4 м.
Верхний отдел. Представлен отложениями франского и фаменского ярусов.
Франский ярус. Включает ланский, саргаевский, семилукский, речицкий, воронежский, евлановский и ливенский горизонты.
Ланский горизонт имеет повсеместное распространение. Представлен песчаниками, алевролитами, глинами аргилитоподобными. Мощность горизонта меняется от 21 м до 60,6 м.
Саргаевский горизонт повсеместно распространён на месторождении. Представлен карбонатными породами: известняками, доломитами, мергелями. В нижней части горизонта наблюдается переслаивание глинистых и слабоглинистых доломитов. Мощность горизонта меняется от 37,2 м до 48 м.
Семилукский горизонт на описываемой территории распространён повсеместно. Представлен в основном доломитами ангидритизированными, кавернозными с многочисленными нефтяными признаками. Местами наблюдаются глинистые прослои, встречаются остатки фауны. В нижней части горизонта встречаются прослои известняков. Мощность горизонта составляет от 24,4 м до 28 м.
Речицкий горизонт регионально перекрывает семилукские отложения. Представлен глинами слоистыми, гидрослюдистыми, известняковыми, с растительными остатками и микрозёрнами пирита, в верхней части горизонта встречаются прослои мергелей, а также известняков. Мощность горизонта изменяется от 18 м до 35 м.
Воронежский горизонт имеет повсеместное распространение, залегает согласно на отложениях речицкого горизонта. Отложения горизонта подразделяются на две пачки: нижнюю и верхнюю.
Нижняя пачка представлена, в основном, известняками серыми, глинистыми, неясно слоистыми с редкими остатками фауны. Мощность пачки ― от 34 м до 42 м.
Верхняя пачка представлена известняками тёмно-серыми, с прослоями ангидрита светло-серого; в нижней части пачки ― доломиты. Мощность пачки 40―42 м.
Общая мощность воронежского горизонта меняется от 75 м до 95,6 м.
Евлановский горизонт повсеместно перекрывает воронежские отложения. Литология горизонта довольно разнообразна. Глинисто-ангидритовые породы переслаиваются с известняками, доломитами, мергелями, песчаниками. Мощность горизонта составляет 124 м ― 174 м.
Ливенский горизонт распространён повсеместно. Отложения ливенского горизонта представлены каменной солью с прослоями глинистых, карбонатных и сульфатных пород. Мощность горизонта меняется в пределах: от 299 м до 943 м.
Фаменский ярус. Подразделяется на домановичский, задонский, елецкий, петриковский, лебедянский и полесский горизонты.
Отложения домановичского, задонского, елецкого и петриковского горизонтов в пределах площади отсутствуют в узкой полосе простирающейся с северо-запада на восток. В северном и южном направлениях от зоны отсутствия этих отложений происходит постепенное увеличение мощности горизонта.
Отложения этих горизонт представлены известняками, мергелями. Широко распространены прослои туфогенных пород. Мощность отложений изменяется от 0 м до 842 м.
Лебедянский горизонт. Представлен переслаиванием терригенно-карбонатных пород: ангидритов, песчаников, глин, известняков, доломитов, мергелей с каменной солью. Мощность горизонта составляет 334―2643 м.
Нерасчленённые отложения каменноугольной системы и дансковского горизонта верхнего девона залегают согласно на нижележащих породах, представлены преимущественно глинами с прослоями различных песчано-карбонатных пород: песчаников, алевролитов, доломитов, мергелей, известняков. Мощность меняется от 59 м до 1534 м.
Пермская система представлена переслаиванием песчаников, песков и алевролитов. Мощность варьирует от 34 м до 204 м.
Мезозойская группа включает отложения триасовой, юрской и меловой систем.
Триасовая система. Представлена пестроцветными глинами с редкими прослоями песчаников. Мощность― от 38 м до 361 м.
Юрская система. Нижняя часть ― песчано-глинистая; верхняя ― известково-мергелистая. Мощность колеблется от 100 до 170 м.
Меловая система. Отложения представлены внизу ― тёмно-серыми плотными глинами; выше ― глауконитовыми песчаниками; вверху ― писчим мелом. Мощность ― от 58 м до 184 м.
Кайнозойская группа. Палеогеновая и
четвертичная системы. Представлены кварцевыми песками с редкими прослоями серой
глины; выше―песками с галькой изверженных пород и
суглинками. Мощность меняется от 0 до 154 м.
1.3 Тектоническая
характеристика продуктивных горизонтов
Малодушинское месторождение относится к северной тектонической зоне Припятской впадины.
В осадочном чехле в пределах Малодушинской структуры, как и всей Северной тектонической зоне впадины, по данным структурно-формационных исследований выделяются три структурных этажа, отражающие основные этапы её развития: нижний, средний и верхний.
Нижний структурный этаж представлен подсолевыми отложениями, соответствует платформенному этапу развития впадины. Он характеризуется блоковым строением, сложившимся в результате тектонических подвижек фундамента по разломам. Локальные структуры подсолевых отложений представляют собой моноклинали или слабо выраженные гемиантиклинали. Моноклинальный блок обычно ограничен субширотным региональным разломом и субмеридиальными разломами. Малодушинское месторождение ограничено с запада, юга и востока региональным сбросом. Амплитуда регионального субширотного сброса составляет 1000 м.
Поднятие характеризуется моноклинальным залеганием пород с общим падением в северном направлении, угол падения пород составляет, в среднем, 20º, амплитуда поднятия 400 м в пределах изогипсы 3700 м, площадь поднятия составляет 15 км×1,4 км.
Средний структурный этаж объединяет нижнесоленосные, межсолевые, верхнесоленосные, надсолевые девонские и каменноугольные отложения, соответствует авлакогеновому этапу развития впадины. Он характеризуется пликативно-блоковыми структурными формами, обусловленными как тектоническими движениями фундамента, так и влиянием соляного тектогенеза нижней соленосной толщи.
Верхний структурный этаж включает пермские и мезо-кайнозойские отложения, соответствует позднеплатформенному этапу развития припятской впадины. Он характеризуется уменьшением степени дислоцированности пород.
Палеогеновые и антропогеновые отложения залегают почти
горизонтально.
1.4 Нефтегазоносность
Промышленная нефтеносность Малодушинского месторождения связана с подсолевыми отложениями (воронежский и семилукский горизонты). Непромышленные притоки получены при испытании межсолевых отложений (скв. 31, 16).
Пласты-коллекторы семилукской залежи представлены, в основном, доломитами трещиноватыми и кавернозными.
Тип залежи пластовая, тектонически экранированная. Нефтенасыщенная толщина в среднем составляет 16 м, максимальные её значения приурочены к северо-западной части залежи, закономерно увеличиваясь от приконтурной зоны к её сводовой части.
В настоящее время залежь разрабатывается с поддержанием пластового давления методом приконтурного заводнения.
Коллекторами воронежской залежи являются доломитизированные известняки пористо-кавернозные, трещиноватые. Они выделены только в нижней пачке воронежского горизонта. Максимальные нефтенасыщенные толщины приурочены к приконтурной зоне западного блока воронежской залежи. Залежь имеет линзовидное строение и разрабатывается единичными скважинами. Разработка её осуществляется на естественном режиме.
Основным объектом разработки является залежь семилукского горизонта. Залежь воронежского горизонта эксплуатируется единичными скважинами.
Залежь нефти семилукского горизонта имеет блоковое строение (центральный и восточный) и содержит основной объём (98,4%) извлекаемых запасов.
Запасы нефти:
Воронежский горизонт
Балансовые 222 у. е.
Извлекаемые 44 у. е.
Семилукский горизонт
Балансовые 5792 у. е.
Извлекаемые 2675 у. е.
2. Описание технологии разрыва пластов для
различных условий
Гидравлический разрыв пласта (ГРП) - это метод образования новых трещин или расширение некоторых существующих в пласте вследствие нагнетания в скважину жидкости или пены под высоким давлением. Чтобы обеспечить высокую проницаемость, трещины наполняют закрепляющим агентом, например кварцевым песком. Под действием горного давления закрепленные трещины смыкаются не полностью, в результате чего значительно увеличивается фильтрационная поверхность скважины, а иногда включаются в работу и зоны пласта с лучшей проницаемостью.
ГРП применяется для:
интенсификации скважин (в первую очередь с загрязнённой призабойной зоной) путём увеличения эффективного радиуса за счёт создания высокопроводящих трещин;