Для здійснення ГРП глибокозалягаючих міцних порід з високою температурою запропоновано застосовувати скляні і пластмасові кульки, зерна корунду і агломерованого бокситу, молоту шкаралупу грецького горіха і т.д.

У газоносних пластах проникністю до 0,001 мкм застосовують масований ГРП, при якому розвивають тріщини довжиною до 1000 м, закріплені до 300 тон піску.

Масивний ГРП дуже дорогий, тому передбачається кошторисною вартістю свердловин і збільшує її на 30-50 %.

За технологічними схемами здійснення розрізняють однократний, скерований (поінтервальний) та багатократний ГРП. При однократному гідророзриві під тиском рідини закачування перебувають всі розкриті перфорацією пласти одночасно (інтервал, який має, наприклад, занижену продуктивність), а при багатократному ГРП - здійснюється дія послідовно на кожний окремий пласт або пропласток.

Операція ГРП складається з наступних послідовних етапів: закачка в пласт рідини розриву для утворення в ньому тріщин; закачка рідини пісконосія; закачка рідини для продавлювання піску в свердловину. Для проведення цих операцій за відома встановлюють якість і об'єм робочої і продавочної рідини, кількість піску та його вміст в робочій рідині, а також темпи їх закачування. Часто рідину розриву використовують і в якості рідини пісконосія.

До рідин розриву ставляться наступні основні вимоги:

- сумісність їх з породою і флюїдами продуктивного пласта;

- мала фільтрація через поверхні утворених тріщин;

- простота технології отримання і відносно невисока вартість.

Крім того, рідина пісконосій повинна мати утримуючу здатність по відношенню до розклинюючих агентів.

За фізико-хімічними властивостями рідини розриву поділяються на рідини на вуглеводневій основі і рідини на водній основі. Вони не повинні зменшувати фільтраційні характеристики пласта, не спричиняти набухання глинистого цементу порід, не утворювати осади при контакті з флюїдами і водночас бути доступними і дешевими.

Раніше широко використовувались рідини на вуглеводневій основі (нафта; та загущена мазутом, бітумом, асфальтенами; дизельне паливо) і емульсії гідрофобні та гідрофільні водонафтові; нафто-кислотні; кислотно-гасові). Їх. Застосування може бути доцільним при проведенні ГРП у видобувних свердловинах. У наш час в основному (десь біля 20 % операцій ГРП) використовують на водній основі (вода, розчини полімерів, кислотні розчини, міцелярні розчини). Збільшенням витрат таких рідин забезпечується розрив пласта і компенсується їх недостатня пісконесучість. Загустіння води досягається вдаванням ПАА (поліакриламід), ССБ (сульфат-спиртова барда), КМЦ (карбоксилметилцелюлоза). Для попередження набухання глин (стабілізації глин) воду додають ПАР, полімери, хлористий амоній та ін.

У якості розклинюючого агенту використовують зернисті матеріали: пісок, шкарлупа грецького горіха, нейлонові і пластмасові кульки, корунд, суміші цих матеріалів.

Розклинюючим матеріалом (наповнювачем тріщин) звичайно служить кварцевий пісок з діаметром частинок 0,5.1,2 мм. Гранульований розклинювальний агент має володіти високою міцністю на зім'яття і не втискуватися в поверхню тріщин, мати невелику густину, сферичну форму і однорідний фракційний склад.

На практиці, як правило, при проведенні ГРП в 1 м³ рідини-пісконосія вводять 200-250 кг розклинюючого агента. Відомі технології гідророзриву із змінною концентрацією розклинюючого агента в рідині пісконосія, при цьому звичайно масовий вміст частинок в ній рекомендується поступово збільшувати від 100-150 кг до 500 кг на 1 м³.

Оптимальний об'єм розклинюючого агенту встановлюється в результаті накопиченого досвіду. Разом з тим, найбільш доцільно закачувати при гідророзриві 5-6 м³ наповнювача тріщин.

Гідравлічний розрив пласта (ГРП) застосовується практично на всіх родовищах підприємств ВАТ "Укрнафта". На початковому етапі розробки родовищ (1257-1270 р. р.) ГРП проводили нютонівськими рідинами (нафта, загущена нафта) об'ємом до 100 м3 при витраті 0,6-1,5 м/хв із закріпленням тріщини 4-12 т кварцевого піску. Пізніше (1271-1226 р. р.) ГРП проводили водою, або водним розчином полімеру з витратою 1,5-2,0 м/хв і нагнітанням біля 400 м рідини і 7-10 т піску. Додатковий видобуток нафти становив біля 500 т на один ГРП. Потім збільшували кількість рідини до 1200 м3 і піску до 24 т, а балі до 4800 м3 і піску до 72-24 т. однак це не дозволило підвищити продуктивність процесів. У 1286-1226 р. р. додатковий видобуток на один ГРП знизився в середньому до 300 т нафти.

У 1227 році почалось впровадження нової технології - потужних ГРП (ПГРП). Особливостями ПГРП є використання ненютонівської рідин - водного гелю та високоміцного закріплювача тріщин - пропанту, з високими концентраціями 300-600 кг/ м в пульпі на основі гелю.

Отже з 1227 року впроваджено потужний гідравлічний розрив пласта спецтехнікою, розрахованої на тиск до 100 МПа, з комп'ютерним контролем і управлінням, застосуванням ненютонівської рідини - водного гелю фірми Кліарвотер та закріплювача тріщини - керамічного пропанта ІРР 16/30 міцністю на стиск 85,0 МПа, тобто в двічі більшою міцністю піску. Гель фірми Кліарвотер відзначається особливими фізичними властивостями - уявною в'язкістю 1500-500 мПа-с, при швидкостях зсуву 100-800 1/с, можливістю кіркоутворення, низькою теплопровідністю і інше. З'явилась можливість розвивати в пластах широкі високопровідні тріщини будь-якої довжини.

Потужний ГРП (ПГРП) здійснюють для створення в пластах широких (0,7 - 1,2 см) тріщин високої провідності (0,4-1,2 мкм2) довжиною 30-50 м, що дозволяє збільшувати продуктивність свердловин в 2-4 рази для створення таких тріщин і якісного закріплення їх під час ПГРП в пласти нагнітають 60-80 м3 високов'язкої ненютонівської рідини (гелю) з витратою 1,6-304 м3/хв. і 6-10 т закріплювача тріщин (пропанту) із зростаючою його концентрацією - від 100 кг/м³ на початку 600кг/м в кінці процесу. Градієнти вибійного тиску досягають величини 2,1 - 2,36 МПа на 100 м, а тиски на гирлі в свердловинах глибиною 2500-3700 знаходяться на рівні 50-65 МПа. Запорукою ефективного застосування процесу є обґрунтований вибір свердловини, підбір рецептури гелю та закріплювача тріщин, розрахунок метрів ПГРП, добра організація проведення процесу, дослідження свердловини до і після нього для оцінки ефективності.

Перед ПГРП у більшості випадків проводять МініГРП для дослідження витку тріщини, визначення коефіцієнта втрат рідини та параметрів пласта.

Повторно проектують ПГРП за одержаними під час МініГРП уточненими даними і виконують процес на свердловині. У ході процесу контролюють основні його параметри і, за потребою, вводять корективи в технологію.

Під час ПГРП здійснюється управління процесом з використанням системи керування змішувача (блендера) та станції управління. Паралельно здійснюється запис параметрів гідророзриву та зниження тиску після закінчення нагнітання для поточного та післяопераційного аналізу. Застосування комп'ютерного оснащення проектування та керування процесом та системами радіозв'язку між агрегатами забезпечує його високу оперативність і зручність для персоналу.

Досягнення у технології проведення потужних гідравлічних розривів пластів (ПГРП) значною мірою пов'язані з розробками високоефективних рецептур рідин-носіїв, зокрема гелів на водній і вуглеводневій (нафтовій) основі, с гелях частини дисперсної фази зв'язані між собою в сітчатий каркас, а дисперсне середовище замикається в проміжках між ними. Таким чином одержують еластичні структурові системи - гелі, які мають типову коагуляційну структуру, характеризуються високою несучою здатністю, невисокою фільтратовіддачею.

Особливість утворення гелів із компонентів фірми "Clearwater Inc." полягає в тому, що точка гелеутворення (раптова втрата текучості) наступає в момент добавки зшивача, коли виникає трьохмірна молекулярна сітка, яка пронизує весь об'єм суміші. Компонентами суміші є гелеутворювач (ГЛЧ), інгібітор (ІНГ), деемульгатор (ДЕЕ), біоочищувач (БІО), руйнівник (БРК) і зшивач (ЗШВ). Точна хімічна формула кожного з компонентів є власністю фірми. За даними Американського нафтового інституту (АНІ) всі компоненти належать до класу малотоксичних сполук.

Власне гелеутворювач (ГЛЧ) порівняно з полімерними реагентами, які традиційно застосовувались у вітчизняній практиці одержання рідин для ГРП, зокрема з поліакриламідом (ПАА), за одинакових умов і при рівних концентраціях через добу досягають приблизно однакового абсолютного значення приросту об'єму при заміру їх набухання у воді на приладі ПНГ-1. що ж до швидкості набухання, то в перші секунди і хвилини вона є в 4-5 разів більшою для ГЛЧ порівняно з ПАА.

Характерним є те, що водний розчин ГЛЧ стає гелеподібним при 1 % -ній концентрації, а із збільшенням температури до 80°С зміна показників пластичної в'язкості і динамічної напруги зсуву його розчинів як прісних так і мінералізованих є незначною, що не властиве більшості відомих полімерних реагентів, які застосовують у вітчизняному нафтогазовидобутку. Якщо врахувати, що для одержання водного гелю потрібно 0,34-0,48 % ГЛЧ, то визначальною у досягненні точки гелеутворення є роль зшивача, тому й класифікують водний гель фірми "Clearwater Inc.", як рідину-носій на основі зшитих гелів.

До технологічних особливостей даного водного гелю треба віднести те, що після зшивання золів ГЛЧ імобілізація водного дисперсного середовища є стільки міцною, що явища синерезису (вивільнення захопленої рідкої фази з часом) ми не спостерігаємо. Тому подальший розклад (деструкція) гелю пов'язаний з хімічними реакціями між компонентами. Рецептурним складом гелю значають як температуру так і тривалість розкладу, що диктують конкретні умови проведення ПГРП.

Гель із компонентів фірми "Clearwater Inc." Дуже чутливий до зміни температури. Експериментами при температурах від 36 до 23 виявлено, що деструкція його наступає відповідно через 300 і 20 хв., навіть при найкращих співвідношеннях ГЛЧ, ЗШЧ і БРК. Для температури більшої 20 необхідно осовувати додатково - стабілізатор і тільки тоді час деструкції зростає до 30 хв., що достатньо для проведення ПГРП.

Такі критерії оцінки реологічних характеристик водного гелю фірми "Кліарвотер", як зміна уявної в'язкості в залежності від швидкості зсуву і від температури ілюструють дані, наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Зміна уявної в'язкості водного гелю в залежності від температури для швидкостей зсуву в НКТ і тріщині

З таблиці 1.1 видно, що гель є ненютонівською рідиною, яка характеризується дуже високою уявною в'язкістю, здатною змінюватися в залежності від швидкості зсуву і температури. Позитивним є здатність для зростання в'язкості при невеликих швидкостях зсуву, які очікуються в тріщині, і зниження - при великих швидкостях зсуву в трубах, що спричиняє зменшенню гідравлічних втрат під час руху гелю до пласта.

1.2 Розрахунок параметрів здійснення гідравлічного розриву пласта та вибір обладнання для його здійснення

Перед здійсненням ГРП виконують великий об'єм підготовчих робіт, пов'язаних з вивченням геологопромислових матеріалів, дослідженням свердловини і обстеженням її технічного стану, а також з техніко-технологічного забезпечення процесу.

По свердловині, по якій буде проводитися гідророзрив, проводиться аналіз усіх геолого-промислових матеріалів і встановлюється глибина залягання і Товщина пласта, винос породи з пласта, обводненість і джерело поступлення води, газовий фактор і причини його підвищення, технологія і результати обробок, проведених у свердловині. За результатами аналізу геолого-промислових матеріалів намічаються об'єми додаткових геолого-промислових та гідродинамічних досліджень для отримання достовірної інформації про свердловину і пласт, необхідну при плануванні гідророзриву пласта. Підготовка свердловини містить наступні операції:

- підготовка майданчика біля свердловини для розміщення основних і додаткових агрегатів, ємностей для робочих і додаткових рідин;

- оснащення підйомного обладнання або монтаж підйомної пересувної установки типу А-50У для проведення спуско-підіймальних операцій;

- підйом з свердловини фонтанного або компресорного ліфта або ж насосної установки, замір глибини розміщення вибою свердловини, а при наявності пробки її промивка;

- шаблонування експлуатаційної колони при здійсненні гідравлічного розриву по НКТ або опресування її при гідророзриві по експлуатаційній колоні;

- замір фону гама-активності при ГРП з контролем місцерозташування і ширини розкриття тріщин методом стоків;

- спуск у свердловину підземного обладнання: НКТ з пакером і якорем при гідророзриві по трубах або ж НКТ при гідророзриві по експлуатаційній колоні;

- монтаж обладнання гирла свердловини.

Одночасно з підготовкою свердловини готується необхідне обладнання, рідини для проведення ГРП і пісок.

Технологія гідравлічного розриву пласта містить такі операції:

- промивка свердловини;

- спускання у свердловину високоміцних НКТ з пакером і якорем на нижньому кінці;

- обв'язка і опресовка на 1,5-кратний робочий тиск гирла і наземного обладнання;

- визначення приймальності свердловини закачуванням рідини;

- закачування по НКТ у пласт рідину-розриву, рідини-пісконосія і

- протискуючої рідини;

- демонтаж обладнання;

- пуск свердловини в роботу.

Після зниження тиску із свердловини виймають підземне обладнання і заміряється глибина розміщення вибою. При наявності піщаної пробки водиться її промивка.

Освоєння і експлуатація свердловини після гідророзриву у більшості випадків проводиться тим самим способом, як і до здійснення процесу. Спосіб експлуатації вибраної нами свердловини після здійснення процесу ГРП залишаємо незмінним, а освоєння свердловини проводимо шляхом пуску штангово-насосної установки в експлуатацію.

Після встановлення постійного відбору рідини із свердловини проводиться дослідження методами усталеного і неусталеного відборів для визначення коефіцієнта продуктивності у видобувних або коефіцієнта приймальності у нагнітальних свердловинах та інших параметрів пласта, привибійної зони і свердловини. Для виявлення якісних змін, що відбулися в свердловині після гідророзриву, потрібно заміряти дебіт нафти і газу, обводненість, кількість піску, виносяться і т.д.

Для більш повної уяви про довготривалість ефекту у свердловині при її експлуатації, необхідно ще періодично (один раз у квартал) проводити дослідження по вивченню динаміки коефіцієнта продуктивності.

Технологічна карта здійснення потужного гідравлічного розриву пласта на свердловині приведена в таблиці 1.2.

Всього: 10 м³ води + 112 м³ розчину ПЕМ і 7000 кг пропанту.

Процес ПГРП проводиться у два етапи: спочатку МініГРП з нагнітанням у 20-30 м³ малов'язкої рідини, або гелю з метою визначення тиску розриву і проникності пласта, прогнозування процесу розвитку тріщини, уточнення зовних технологічних параметрів ПГРП і оцінки можливості проведення ПГРП його ефективності. Після виконується ПГРП під час якого в пласт нагнітається витраті 2,0-3,6 м³/хв рідина розриву (гель), а за нею 20-40 м³ пульпи (гелю з 6-т пропанту) і на кінець протискуюча рідина.

Процес ПГРП відрізняється від ГРП такими технологічними параметрами як: значним зменшенням об'єму пульпи-гелю з закріплювачем (а значить і тривалістю процесу) у 4-12 раз, зменшенням гідровтрат майже у два рази (а значить тиску на усті на 30 МПа), поступовим підвищенням концентрації

Таблиця 1.2 - Технологічна карта здійснення ПГРП на свердловині № 16

1.4 Розрахунок прогнозної технологічної ефективності процесу гідравлічного розриву пласта

1.5 Організація і послідовність виконання ремонтних робіт на конкретній свердловині, пов'язаних із запроектованим потужним гідравлічним розривом пласта, технологія і техніка цих робіт. План проведення робіт