Статья:

МАТРИЦА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ГРП

Конференция: XCV Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»

Секция: Математическая физика

Выходные данные

Сахибгараев Р.Р. МАТРИЦА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ГРП / Р.Р. Сахибгараев, И.Г. Фаттахов, И.А. Аленькин, М.В. Кузьмина // Научный форум: Технические и физико-математические науки: сб. ст. по материалам XCV междунар. науч.-практ. конф. — № 4(95). — М., Изд. «МЦНО», 2026.

К условиям публикации Скачать сборник

Конференция завершена

Мне нравится

XCV Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»

на печатьскачать .pdf поделиться

МАТРИЦА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ГРП

Сахибгараев Рамис Расилевич

аспирант, главный специалист (по проектированию), «Татнефть-Добыча» ПАО «Татнефть» им. В.Д. Шашина, РФ, г. Альметьевск

Фаттахов Ирик Галиханович

д-р техн. наук, директор по повышению нефтеотдачи пластов, волновым и биотехнологиям, Институт «ТатНИПИнефть», РФ, г. Альметьевск

Аленькин Илья Алексеевич

аспирант, младший научный сотрудник центра научно-технических исследований Передовой инженерной нефтяной школы, Альметьевский государственный технологический университет «Высшая школа нефти», РФ, г. Альметьевск

Кузьмина Марина Валентиновна

научный сотрудник, Институт «ТатНИПИнефть» РФ, г. Альметьевск

MATRIX FOR SELECTING THE OPTIMAL HYDRAULIC FRACTURING TECHNOLOGY

Sakhibgaraev Ramis Rasilevich

Postgraduate Student, Chief Specialist (Design), Tatneft-Dobycha, PJSC Tatneft named after V.D. Shashin, Russia, Almetyevsk

Fattakhov Irik Galikhanovich

Doctor of Engineering Sciences, Director of Enhanced Oil Recovery, Wave and Biotechnology, TatNIPIneft Institute, Russia, Almetyevsk

Alenkin Ilya Alekseevich

Postgraduate Student, Junior Researcher, Center for Scientific and Technical Research, Advanced Petroleum Engineering School, Almetyevsk State Technological University "Higher School of Oil", Russia, Almetyevsk

Kuzmina Marina Valentinovna,

Researcher, TatNIPIneft Institute, Russia, Almetyevsk

Аннотация. Целью данной работы является разработка практической матрицы, которая даёт возможность обоснованно выбирать оптимальную технологию ГРП с учетом реологических свойств применяемых рабочих жидкостей и геологических условий целевого пласта. Для этого используется метод моделирования пластовых условий в симуляторе ГРП для пашийского горизонта Ромашкинского месторождения. В результате получается аналитическая матрица выбора технологии ГРП, которая учитывает пластовые условия, вязкость жидкости ГРП, общие потери давления на трение, градиент давлений, а также мощность межпластовой перемычки и расход жидкости при ГРП. Таким образом, благодаря применению матрицы выбора оптимальной технологии ГРП становится возможным повышение эффективности добычи на месторождениях, переходящих к завершающей стадии разработки.

Abstract. The objective of this study is to develop a practical matrix that enables the informed selection of the optimal hydraulic fracturing technology, taking into account the rheological properties of the hydraulic fluids used and the geological conditions of the target formation. This is achieved by modeling reservoir conditions in a hydraulic fracturing simulator for the Pashiysky horizon of the Romashkinskoye field. The resulting analytical matrix for selecting the hydraulic fracturing technology takes into account reservoir conditions, hydraulic fracturing fluid viscosity, total friction pressure losses, pressure gradient, as well as the thickness of the hydraulic barrier and the hydraulic fracturing flow rate. Thus, by using the matrix for selecting the optimal hydraulic fracturing technology, it is possible to improve production efficiency at fields entering the final stages of development.

Ключевые слова: гидроразрыв пласта (ГРП), нефтеотдача пластов, технологические параметры, рабочие жидкости, осложнённые геологические условия, практическая матрица выбора технологии.

Keywords: hydraulic fracturing, oil recovery, process parameters, working fluids, complex geological conditions, practical technology selection matrix.

В условиях роста доли трудноизвлекаемых запасов углеводородов технология гидроразрыва пласта (ГРП) продолжает оставаться одним из основных методов, позволяющих эффективно повысить нефтеотдачу пластов [1, c. 53]. При этом эффективность проведения ГРП в значительной мере определяется точностью подбора технологических параметров операции и обоснованностью выбора типа рабочих жидкостей [2, c. 7]. Особенно важно учитывать данные аспекты при работе в осложнённых геологических условиях [3, c. 39].

В связи с этим особую актуальность приобретает разработка практической матрицы, которая даёт возможность обоснованно выбирать оптимальную технологию ГРП. Такой инструмент учитывает одновременно реологические свойства применяемых рабочих жидкостей и геологические условия целевого пласта. Разработка матрицы производилась на основе результатов моделирования в симуляторе ГРП для условий пашийского горизонта Ромашкинского месторождения. Основной задачей стала формирование трещины с оптимальной геометрией и оптимальным значением безразмерной проводимости C [4, c. 30]:

где x_f – полудлина трещины;

k_f – проницаемость пропанта;

k – проницаемость породы;

w – средняя ширина трещины

В рамках моделирования сравнивались два типа жидкостей: высоковязкие
(500-700 сП) и маловязкие (60-150 сП). Для каждого типа жидкости задавались расход жидкости в диапазоне 2,8-3,8 м³/мин и объём буферной стадии в диапазоне 10-30м³. Анализ результатов показал явную зависимость геометрии трещины от реологических свойств рабочих жидкостей [5, c. 6024].

При использовании высоковязких жидкостей оптимальная безразмерная проводимость достигается при расходе 3,0-3,2 м³/мин. Для высоковязких жидкостей характерно незначительное изменение длины трещины, но из-за высокой эффективности жидкости ГРП трещина значительно увеличивается в высоту. Для маловязких жидкостей оптимальный расход смещается в диапазон 3,6-3,8 м³/мин и более [6, c. 206]. Длина трещины растёт пропорционально увеличению расхода, но её высота остаётся практически неизменной, а ширина снижается. Такой характер развития трещины идеально подходит для проведения ГРП в условиях маломощных барьеров до водонасыщенных пластов.

Объем жидкости в буферной стадии основного ГРП также существенно влияние на геометрию трещины [7, c. 111]. Высоковязкие жидкости, обладают более лучшими песконесущими свойствами и меньшими утечками в пласт. Поэтому оптимальный объёме буферной стадии варьируется в диапазоне 10-15 м³ (31-39 % от общего объёма закачки). Это обеспечивает надёжную транспортировку 8т пропанта и достижение необходимой проводимости. Маловязкие жидкости характеризуются повышенными утечками из-за низкой вязкости жидкости [8, c. 12]. Поэтому для поддержания гидравлической ширины трещины требуется увеличенный объём буферной стадии в диапазоне 25-30 м³ (50-56 % от общего объёма) [9, c. 95].

Фактические результаты проведения ГРП с применением высоковязких и маловязкие жидкостей приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Результаты сравнительно анализа ГРП за 2022-2024 гг

Статистический анализ показывает снижение высоты трещины на 40-47% по сравнению с трещинами, образованными при использовании традиционных жидкостей ГРП. Данный эффект обусловлен реологическими характеристиками маловязкой жидкости, которая не создает в трещине высокое давление и позволяет ограничивать рост трещины по вертикали [10-12, c. 71, 89, 141].

Система ВВЖ-1 демонстрирует наилучшие показатели по ширине трещины и проводимости, что указывает на оптимальное сочетание реологических и песконесущих свойств.

Система ВВЖ-2 показывает сбалансированные характеристики, занимая промежуточное положение по всем параметрам.

В работе [13-14, c.42] для Ромашкинского месторождения были определены критерии подбора скважин-кандидатов для производства ГРП с использованием маловязких жидкостей ГРП:

- общие трения по результату ниже 90 атм;

- градиент напряжений ниже 0,140 атм/м;

- эффективность жидкости ГРП выше 25%.

На основе полученных данных разработана аналитическая матрица выбора технологии ГРП [5-14].

Таблица 1.

Аналитическая матрица выбора оптимальной технологии ГРП

Параметр	Гуар (высокая вязкость)	Ксантан (низкая вязкость)
Условия	стандартные	риски прорыва в нижележащий водонасыщенный пласт
Вязкость жидкости ГРП, сП	500-1200	100-150
Общие потери давления на трение, атм	нет ограничений	230
Градиент давлений, атм/м	до 0,220	до 0,175
Эффективность жидкости, %	нет ограничений	выше 25
Мощность межпластовой перемычки, м	более 4	более 2
Расход жидкости при ГРП (для CfD≈1.6), м3/мин	3-3,2	3,6-5,0
Объем буферной стадии для (для CfD≈1.6), %	30-40	50-60

Практическая значимость работы заключается в создании инструмента, позволяющего инженерам‑проектировщикам принимать обоснованные решения при планировании ГРП. Использование матрицы даёт возможность:

прогнозировать геометрию трещины с учётом конкретных геомеханических условий;
минимизировать риски прорыва в водонасыщенные пласты;
оптимизировать затраты за счёт точного подбора параметров закачки и типа жидкости.

Таким образом, предложенный подход способствует повышению эффективности добычи на месторождениях поздней стадии разработки, где доля трудноизвлекаемых запасов неуклонно растёт. Разработанная матрица может быть использована как при проектировании новых операций ГРП, так и при оптимизации существующих технологий, обеспечивая баланс между технической реализуемостью, экономической целесообразностью и экологической безопасностью.

Список литературы:

1. Повышение эффективности гидравлического разрыва пласта на зрелых месторождениях / А. В. Чураков, М. Н. Пичугин, Я. И. Горбачев [и др.] // Вестник нефтегазовой отрасли Казахстана. – 2024. – Т. 6, № 2. – С. 50-60. – DOI 10.54859/kjogi108722. – EDN YOOQCB.

2. Нуриев, А. А. Результаты применения полученных коэффициентов вдавливания расклинивающего материала при составлении дизайна гидравлического разрыва пласта для нефтематеринских пород / А. А. Нуриев, Д. В. Кашапов, Ш. Х. Султанов // Вестник евразийской науки. – 2022. – Т. 14, № 1. – EDN SCULXD.

3. Егорова, Е. В. Подходы к разработке гидроразрыва пласта и оптимизация к повышению продуктивности скважин / Е. В. Егорова, О. А. Смолянская, Н. А. Пименова // Нефтегазовые технологии и экологическая безопасность. – 2023. – № 3. – С. 37-41. – DOI 10.24143/1812-9498-2023-3-37-41. – EDN RJCXEH.

4. Влияние вязкости технологической жидкости на геометрию трещин гидроразрыва / А. В. Насыбуллин, О. В. Салимов, Р. З. Сахабутдинов, В. Г. Салимов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2017. – № 4. – С. 29-34. – EDN ZCJIWN.

5. Диагностический анализ вопроса эффективности проведения гидравлического разрыва пласта / И. Г. Фаттахов, П. М. Малышев, А. Ф. Шакурова [и др.] // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 2-27. – С. 6023-6029. – EDN UBVDDB.

6. Применение современной технологии гидравлического разрыва пласта в залежах с подошвенной водой / И. Г. Фаттахов, Т. Ю. Юсифов, З. Х. Байбулатова [и др.] // Научное обозрение. – 2016. – № 17. – С. 204-208. – EDN WXRAKH.

7. Шляпкин, А. С. Формирование трещины гидроразрыва пласта высоковязким гелем / А. С. Шляпкин, А. В. Татосов // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2020. – № 9(345). – С. 109-112. – DOI 10.30713/2413-5011-2020-9(345)-109-112. – EDN SXIVSH.

8. Пономарева, И. Н. Оценка результатов гидравлического разрыва пласта на основе анализа геолого-промысловых данных / И. Н. Пономарева, Д. А. Мартюшев // Георесурсы. – 2020. – Т. 22, № 2. – С. 8-14. – DOI 10.18599/grs.2020.2.8-14. – EDN RDPEPZ.

9. Синицына, Т. И. Алгоритм планирования повторного селективного гидравлического разрыва пласта в горизонтальных скважинах / Т. И. Синицына, Я. М. Курбанов // Нефтяное хозяйство. – 2024. – № 11. – С. 92-97. – DOI 10.24887/0028-2448-2024-11-92-97. – EDN QUSHTX.

10. Экспериментальное исследование реологических свойств жидкостей для гидроразрыва пласта / Д. В. Ефремов, И. А. Банникова, Ю. В. Баяндин [и др.] // Вестник Пермского университета. Физика. – 2020. – № 4. – С. 69-77. – DOI 10.17072/1994-3598-2020-4-69-77. – EDN XGKUIC.

11. Шляпкин, А. С. Математическое моделирование процесса гидроразрыва пласта с учетом особенностей движения проппанта в трещине и фильтрационных утечек в пласт: диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук / Шляпкин Алексей Сергеевич, 2022. – 139 с. – EDN PKCZVM.

12. Повторный гидроразрыв с уменьшением массы проппанта / Т. Ю. Юсифов, И. Г. Фаттахов, Э. Ю. Юсифов [и др.] // Научное обозрение. – 2014. – № 11-1. – С. 139-142. – EDN TJXNCD.

13. Оценка рисков проведения гидроразрыва пласта в скважинах для ряда значений зенитного угла ствола скважины на основе статистического анализа / И. Г. Фаттахов, А. В. Кочетков, Р. Р. Степанова, И. Ф. Галиуллина // Нефтепромысловое дело. – 2022. – № 2(638). – С. 31-36. – DOI 10.33285/0207-2351-2022-2(638)-31-36. – EDN KMMDTF.

14. Сахибгараев, Р. Р. Применение облегченных сверхлегких пропантов для повышения эффективности гидравлического разрыва пласта / Р. Р. Сахибгараев, И. Г. Фаттахов, А. А. Пименов // Нефтегазовое дело. – 2025. – Т. 23, № 2. – С. 38-47. – DOI 10.17122/ngdelo-2025-2-38-47. – EDN CSIBDA.

МАТРИЦА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ГРП

Похожие статьи