Сравнительный анализ эффективности одностадийного и многостадийного гидравлического разрыва пласта в горизонтальных скважинах

Введение

Технологии горизонтального бурения и интенсивного ГРП стали ключевыми для разработки низкопроницаемых и сланцевых коллекторов.

Если одностадийная обработка создаёт ограниченную по протяжённости зону повышенной проводимости, то многостадийный подход предназначен для равномерного стимулирования всей латерали и вовлечения в фильтрацию ранее недренируемых объёмов. Практический выбор стратегии зависит от геологии, доступной инфраструктуры, ограничений по ННК (насосной мощности) и требований к экономике проекта. [6; 7] Технологические схемы одностадийного и многостадийного ГРП Одностадийный ГРП в горизонтальной сква- жине чаще реализуется как локальная обработка участка латерали (например, по результатам ГИС/ ПГИ) либо как обработка короткого горизонтального интервала. Основные преимущества - меньшая продолжительность работ и упрощённая логистика, однако охват пласта по длине ствола остаётся ограниченным. [6] Многостадийный ГРП предполагает поинтервальное воздействие вдоль горизонтального ствола. Наиболее распространены: а) поинтервальная перфорация с пробками с последовательной установкой разобщающих пробок и перфорацией стадий; б) муфтовые системы (муфтовые системы) с пакерами/муфтами, позволяющие открывать порты последовательно. В каждом случае важны длина стадии и шаг кластеров перфорации, определяющие взаимодействие трещин и распределение проппанта. [6; 7] Рисунок 1. Схема размещения стадий и кластеров перфорации в горизонтальной скважине.

Критерии и методика сравнительной оценки Для сопоставления эффективности в статье используются нормированные показатели (0-1), позволяющие сравнивать подходы без привязки к конкретному месторождению: (1) технологический эффект (прирост дебита/извлечения), (2) охват стимулированного объёма пласта, (3) управляемость и воспроизводимость дизайна, (4) капитальные затраты на единицу длины латерали, (5) операционные риски (скрин-аут, недораскрытие, неравномерная закачка по кластерам).

Таблица 1. Сравнение технологических параметров — см. PDF статьи.

Параметр Ед. Одностадийный Многостадийный Длина стимулируемого интервала м 100–400 800–2500 Число стадий шт. 1 10–40 Кластеры в стадии шт. 2–6 3–6 Шаг кластеров м 20–60 8–20 Типичная проблема — ограниченный охват эффект тени напряжений, снижение эффективности кластеров Примечание: диапазоны приведены как типовые по открытым публикациям и практическим каталогам оборудования. [6] Обсуждение влияния геомеханики и дизайна стадий Ключевое отличие многостадийного ГРП связано с взаимодействием одновременно или последовательно растущих трещин. Эффект тени напряжений приводит к изменению поля напряжений между соседними трещинами и может как увеличивать сложность сети, так и подавлять раскрытие части кластеров, снижая равномерность распределения проппанта. Чувствительными параметрами являются вертикальная неоднородность минимального горизонтального напряжения и выбранный шаг кластеров; в ряде случаев оптимизация требует моделирования и калибровки по диагностике (распределённые акустические измерения, микросейсмический мони- торинг, диагностический тест падения давления). Для одностадийной обработки геомеханическое взаимодействие трещин обычно слабее из-за меньшего числа активных источников, что повышает воспроизводимость результата. Однако ограниченный охват вдоль латерали приводит к недоиспользованию потенциала горизонтального ствола, особенно в неоднородных коллекторах. [6] Рисунок 2. Сравнение нормированных показателей эффективности (примерная оценка).

Выводы

1) Многостадийный ГРП обеспечивает более высокий охват стимулированного объёма пласта и, как правило, больший устойчивый прирост добычи по сравнению с одностадийной обработкой, что особенно важно для низкопроницаемых коллекторов.

2) Цена повышения охвата - рост сложности и требований к качеству исполнения: выбор длины стадий, плотности кластеров, ограничение влияния эффекта тени напряжений и контроль распределения проппанта критичны для сохранения эффективности кластеров. [2; 6] 3) Одностадийный ГРП остаётся рациональным решением при коротких латералях, ограничениях по инфраструктуре, необходимости точечного воздействия или при высокой неопределённости модели пласта, когда предпочтительнее минимизировать риски и стоимость эксперимента. [6]