Перспективы повышения эффективности гидроразрыва пласта с использованием высокотехнологичных проппантов на месторождениях Атырауского региона

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. История проведения гидроразрыва пласта (далее – ГРП) на месторождениях Атырауского региона насчитывает более 20 лет, однако виды и функциональные характеристики проппанта, основного материала, используемого при ГРП, остаются неизменными. С учётом быстрого темпа технологического развития и растущей потребности в оптимизации процессов добычи, актуальность изучения новых видов проппантов становится очевидной. Возможность моделирования и адаптации высокотехнологичных проппантов под конкретные условия месторождений может стать ключом к увеличению эффективности ГРП и, как следствие, росту объёмов добычи углеводородов в Атырауском регионе.

Цель. В статье представлены последние достижения, мировые тенденции, опыт и лабораторные исследования, связанные с использованием инновационных проппантов, а также оценён потенциал применения облегчённых проппантов на месторождениях А и Б. Целью работы является изучение возможностей внедрения многофункциональных проппантов для оптимизации ГРП.

Материалы и методы. Для решения поставленной задачи была разработана модель геомеханических и фильтрационных характеристик пласта для месторождений А и Б с использованием специализированного программного обеспечения FracPro, а также выполнена симуляция дизайна ГРП с различными параметрами закачки. На основе результатов моделирования ГРП с применением облегчённых проппантов произведён расчёт показателей добычи нефти.

Результаты. Результаты моделирования демонстрируют экономическую целесообразность использования облегченных проппантов, о чём свидетельствует увеличение дополнительной добычи на месторождении А на 23,8%. Для месторождения Б прогнозируемый годовой объем добычи значительно превышает текущие показатели, что обеспечивает рост доходности в 4,5 раза.

Заключение. Многофункциональные проппанты обладают значительным потенциалом для повышения эффективности ГРП. Применение инновационных проппантов способствует улучшению контроля геометрии трещины, минимизируя риск прорыва в водонасыщенные зоны и увеличивая объем стимулируемой зоны, что позволяет оптимизировать добычу углеводородов.

Об авторах

Айдана Нурлановна Бухарбаева

Атырауский филиал ТОО «КМГ Инжиниринг»

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.bukharbayeva@kmge.kz
ORCID iD: 0009-0001-3861-7888
Казахстан, Атырау

Карим Балхашевич Асанов

Атырауский филиал ТОО «КМГ Инжиниринг»

Email: k.asanov@kmge.kz
ORCID iD: 0009-0002-1005-6959
Казахстан, Атырау

Адилбек Айткалиевич Башев

Атырауский филиал ТОО «КМГ Инжиниринг»

Email: a.bashev@kmge.kz
ORCID iD: 0009-0009-7050-7249
Казахстан, Атырау

Талгат Сайнович Джаксылыков

Атырауский филиал ТОО «КМГ Инжиниринг»

Email: t.jaxylykov@kmge.kz
ORCID iD: 0000-0002-1530-3974
Казахстан, Атырау

Алтынбек Сүлейменұлы Марданов

Атырауский филиал ТОО «КМГ Инжиниринг»

Email: a.mardanov@kmge.kz
ORCID iD: 0000-0002-8342-3046
Казахстан, Атырау

Список литературы

  1. Smith M., Montgomery C. Hydraulic Fracturing. Boca Raton : CRC Press, 2015.
  2. Economides M., Oligney R., Valkó P. Unified Fracture Design. Alvin : Orsa Press, 2004.
  3. Kun A., Longchen D., Gao H., Guangliang J. Hydraulic Fracturing Treatment Optimization for Low Permeability Reservoirs Based on Unified Fracture Design // Energies. 2018. Vol. 11, N 7. P. 12–23. doi: 10.3390/en11071720.
  4. Al-Muntasheri G. A Critical Review of Hydraulic-Fracturing Fluids for Moderate to Ultralow-Permeability Formations Over the Last Decade // SPE Prod & Oper. 2014. Vol. 29. N 04. P. 243–260. doi: 10.2118/169552-PA.
  5. Danso D.K., Negash B.M., Ahmed T.Y., et al. Recent Advances in Multifunctional Proppant Technology and Increased Well Output with Micro and Nano Proppants // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021. Vol. 196. doi: 10.1016/j.petrol.2020.108026.
  6. Radwan A. A Multifunctional Coated Proppant: A Review of Over 30 Field Trials in Low Permeability Formations // SPE Annual Technical Conference and Exhibition; Oct 9–11, 2017; San Antonio, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/17ATCE/2-17ATCE/193346. Дата обращения: 12.07.2024.
  7. Green J., Dewendt A., Terracina J., Abrams B. First Proppant Designed to Decrease Water Production // SPE Annual Technical Conference and Exhibition; Sept 24–26, 2018; Dallas, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/18ATCE/3-18ATCE/D032S061R003/214394. Дата обращения: 15.07.2024.
  8. Dong K., He W., Wang M. Effect of surface wettability of ceramic proppant on oil flow performance in hydraulic fractures // Energy Science and Engineering. 2018. Vol. 7, Issue 2. P. 504–514. doi: 10.1002/ese3.297.
  9. Palisch T., Chapman M., Leasure J. Novel Proppant Surface Treatment Yields Enhanced Multiphase Flow Performance and Improved Hydraulic Fracture Clean-up // SPE Liquids-Rich Basins Conference; Sept 2–3, 2015; Midland, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPELRBC/proceedings-abstract/15LRBC/1-15LRBC/D012S009R003/184841. Дата обращения: 18.07.2024.
  10. Bestaoui-Spurr N., Sun S., Williams V., et al. Using Properties in Nature to Modify Proppant Surfaces and Increase Flow // SPE International Conference on Oilfield ChemistryMontgomery; Apr 3–5 , 2017; Montgomery, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEOCC/proceedings-abstract/17OCC/2-17OCC/D021S007R005/195566. Дата обращения: 20.07.2024.
  11. Bestaoui-Spurr N., Stanley D., Williams V., et al. Optimizing Proppant Surface Properties to Improve Formation Flow in Offshore Frac-Packs // Offshore Technology Conference; May 1–4, 2017; Houston, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/OTCONF/proceedings-abstract/17OTC/2-17OTC/D021S017R001/93802. Дата обращения: 20.07.2024.
  12. Fan F., Li F.-X., Tian S.-C., et al. Hydrophobic epoxy resin coated proppants with ultra-high self-suspension ability and enhanced liquid conductivity // Petroleum Science. 2021. Vol. 18, Issue 6. P. 1753–1759. doi: 10.1016/j.petsci.2021.09.004.
  13. Saldungaray P., Palisch T., Leasure J. Can Proppants Do More Than Hold The Fracture Open? // SPE Saudi Arabia Section Annual Technical Symposium and Exhibition; Apr 21–23, 2015; Al-Khobar, Saudi Arabia. Режим доступа: https://onepetro.org/SPESATS/proceedings-abstract/15SATS/All-15SATS/SPE-177978-MS/196745. Дата обращения: 25.07.2024.
  14. Gadekea L.L., Smith H.D. Trancerscan: A Spectroscopy Technique For Determining The Distribution Of Multiplte Radioactive Tracers In Downhole Operations // The Log Analysts. 1987. Vol. 28, N 1.
  15. Duenckel R.J., Smith H.D., Warren W.A., Abram D.G. Field Application of a New Proppant Detection Technology // SPE Annual Technical Conference and Exhibition; Oct 30 – Nov 2, 2011; Denver, Colorado, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/11ATCE/All-11ATCE/SPE-146744-MS/148522. Дата обращения: 26.07.2024.
  16. Forno L., Latronico R., Saldungaray P., et al. Non-Radioactive Detectable Proppant First Applications in Algeria for Hydraulic Fracturing Treatments Optimization // SPE North Africa Technical Conference and Exhibition; Sept 14–16, 2015; Cairo, Egypt. Режим доступа: https://onepetro.org/SPENATC/proceedings-abstract/15NATC/3-15NATC/D031S022R001/183604?redirectedFrom=PDF. Дата обращения: 26.07.2024.
  17. Grae A.D., Duenckel R.J., Nelson J.R. Field Study Compares Fracture Diagnostic Technologies // SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference; Feb 6–8, 2012; The Woodlands, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEHFTC/proceedings-abstract/12HFTC/All-12HFTC/SPE-152169-MS/159703. Дата обращения: 27.07.2024.
  18. Ortiz A.C., Hryb D.E., Martínez J.R., Varela R.A. Hydraulic Fracture Height Estimation in an Unconventional Vertical Well in the Vaca Muerta Formation Neuquen Basin, Argentina // SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference; Feb 9–11, 2016; The Woodlands, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEHFTC/proceedings-abstract/16HFTC/2-16HFTC/D021S006R006/187052. Дата обращения: 30.07.2024.
  19. Liu J., Zhang F., Gardner R.B., et al. A method to evaluate hydraulic fracture using proppant detection // Applied Radiation and Isotopes. 2015. Vol. 105. P. 139–143. doi: 10.1016/j.apradiso.2015.08.003.
  20. Yao S., Chang C., Hai K., et al. A review of experimental studies on the proppant settling in hydraulic fractures // Petroleum Science and Engineering. 2021. Vol. 208, Part B. doi: 10.1016/j.petrol.2021.109211.
  21. Churakov A.V., Pichugin M.N., Fayzulin I.G., et al. Non-Guar Synthetic Hydraulic Fracturing Gels – Successful Concept of Choice // SPE Russian Petroleum Technology Conference; Oct 26–29, 2020; Virtual. Режим доступа: https://onepetro.org/SPERPTC/proceedings-abstract/20RPTC/3-20RPTC/D033S010R005/450136?redirectedFrom=PDF. Дата обращения: 31.07.2024.
  22. Mahoney R.P., Soane D., Kincaid K.P., et al. Self-Suspending Proppant // SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference; Feb 4–6, 2013; Woodlands, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEHFTC/proceedings-abstract/13HFTC/2-13HFTC/D021S005R007/173751?redirectedFrom=PDF. Дата обращения: 31.07.2024.
  23. Goldstein B., VanZeeland A. Self-Suspending Proppant Transport Technology Increases Stimulated Reservoir Volume and Reduces Proppant Pack and Formation Damage // SPE Annual Technical Conference and Exhibition; Sept 28–30, 2015; Houston, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/15ATCE/1-15ATCE/180321. Дата обращения: 01.08.2024.
  24. Cao W., Xie K., Lu X., et al. Self-suspending proppant manufacturing method and its property evaluation // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2020, Vol. 192. doi: 10.1016/j.petrol.2020.107251.
  25. Isah A., Hiba M., Al-Azani Kh., et al. A comprehensive review of proppant transport in fractured reservoirs:Experimental, numerical, and field aspects // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021. Vol. 88. doi: 10.1016/j.jngse.2021.103832.
  26. Brannon H.D., Starks T.R. II. Maximizing Return on Fracturing Investment by Using Ultra-Lightweight Proppants to Optimize Effective Fracture Area: Can Less Really Deliver More? // SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference; Jan 19–21, 2009; Woodlands, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEHFTC/proceedings-abstract/09HFTC/All-09HFTC/SPE-119385-MS/147598?redirectedFrom=PDF. Дата обращения: 01.08.2024.
  27. Bestaoui-Spurr N., Hudson H. Ultra-Light Weight Proppant and Pumping Design Lead to Greater Conductive Fracture Area in Unconventional Reservoirs // SPE Oil and Gas India Conference and Exhibition; Apr 4–6, 2017; Mumbai, India. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEOGIC/proceedings-abstract/17OGIC/2-17OGIC/D021S009R003/197639. Дата обращения: 02.08.2024.
  28. Han J., Pirogov A., Li Ch., et al. Maximizing Productivity with Ultra-Lightweight Proppant in Unconventional Wells: Simulations and Field Cases // SPE Asia Pacific Hydraulic Fracturing Conference; Aug 24–26, 2016; Beijing, China. Режим доступа: https://onepetro.org/speaphf/proceedings-abstract/16APHF/2-16APHF/D022S010R048/185197. Дата обращения: 02.08.2024.
  29. Chambers R., Meise K. Comparison of Fracture Geometries Utilizing Ultralightweight Proppants Provide Evidence That Partial Monolayers Can Be Created: A Case History // SPE Annual Technical Conference and Exhibition; Oct 9–12, 2005; Dallas, Texas, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/05ATCE/05ATCE/SPE-96818-MS/89316. Дата обращения: 03.08.2024.
  30. Pavlova S., Demkovich M., Loginov A. et al. Successful Implementation of Light Weight Proppant for Stimulation of Tight Sandstones in Russia on Vinogradova Oilfield // SPE Russian Petroleum Technology Conference; Oct 22–24, 2019; Moscow, Russia. Режим доступа: https://onepetro.org/SPERPTC/proceedings-abstract/19RPTC/3-19RPTC/D033S020R004/219302. Дата обращения: 06.08.2024.
  31. Liang F., Sayed M., Al-Muntasheri G., et al. A comprehensive review on proppant technologies // Petroleum. 2016. Vol. 2, Issue 1. P. 26–39. doi: 10.1016/j.petlm.2015.11.001.
  32. Chen T., Gao J., Zhao Y., et al. Progress of Polymer Application in Coated Proppant and Ultra-Low Density Proppant // Polymers. 2022. Vol. 14, N 24. doi: 10.3390/polym14245534.
  33. Zoveidavianpoor M., Gharibi A., Zaidi bin Jaafar M. Experimental characterization of a new high-strength ultra-lightweight composite proppant derived from renewable resources // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 170. P. 1038–1047. doi: 10.1016/j.petrol.2018.06.030.
  34. Rickards A.R., Brannon H.D., Wood W.D., Stephenson C.J. Ultra-Lightweight Proppant Development Yields Exciting New Opportunities in Hydraulic Fracturing Design // SPE Annual Technical Conference and Exhibition; Oct 5–8, 2003; Denver, Colorado, USA. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/03ATCE/03ATCE/SPE-84308-MS/137740. Дата обращения: 08.08.2024.
  35. Sun W-Y., Yao X. Performance of resin coated unburned ultra-low density fracturing proppant // Bulletin of the Chinese ceramic society. 2015. Vol. 34, N 10. doi: 10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2015.10.030. (In Chinese).
  36. Chen T., Wang Y., Yan C., Wang H. Preparation of heat resisting poly (methyl methacrylate)/silica fume composite microspheres used as ultra-lightweight proppants // Micro & Nano Letters. 2014. Vol. 9, Issue 11. P. 757–828. doi: 10.1049/mnl.2014.0486.
  37. Liang T., Yan C., Zhou S., et al. Carbon black reinforced PMMA-based composite particles: preparation, characterization, and application // Journal of Geophysics and Engineering. 2017. Vol. 14, Issue 5. P. 1225–1232. doi: 10.1088/1742-2140/aa6e7e.
  38. McDaniel G., Abbott J., Mueller F., et al. Changing the Shape of Fracturing: New Proppant Improves Fracture Conductivity // SPE Annual Technical Conference and Exhibition; Sept 19–22, 2012; Florence, Italy. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/10ATCE/All-10ATCE/SPE-135360-MS/102149. Дата обращения: 16.08.2024.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1. Результаты исследования высоты трещин ГРП [18]

Скачать (133KB)
Метаданные
3. Рисунок 2. Тестирование потока проппанта: кварцевый песок [23]

Скачать (37KB)
Метаданные
4. Рисунок 3. Тестирование потока проппанта: самосуспендирующийся проппант [23]

Скачать (38KB)
Метаданные
5. Рисунок 4. Сравнение плотности расклинивающего материала [27–28, 34–38]

Скачать (38KB)
Метаданные
6. Рисунок 5. Распределение используемых проппантов по фракциям и производителям

Скачать (33KB)
Метаданные
7. Рисунок 6. Динамика показателей добычи после проведения ГРП на скв. 1

Скачать (143KB)
Метаданные
8. Рисунок 7. Профили трещин ГРП на скв. 1

Скачать (316KB)
Метаданные
9. Рисунок 8. Сравнение фактической и прогнозной добычи нефти

Скачать (99KB)
Метаданные
10. Рисунок 9. Динамика показателей добычи после проведения ГРП на скв. 2

Скачать (104KB)
Метаданные
11. Рисунок 10. Профили трещин ГРП на скв. 2

Скачать (232KB)
Метаданные
12. Рисунок 11. Сравнение фактической и расчётной кумулятивной добычи

Скачать (131KB)
Метаданные

© Бухарбаева А.Н., Асанов К.Б., Башев А.А., Джаксылыков Т.С., Марданов А.С., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».