Această tehnologie, care a fost folosită pentru a intensifica munca și a crește productivitatea sondelor de petrol de mai bine de jumătate de secol, este poate cea mai aprinsă dezbatere între ecologiști, oameni de știință, cetățeni obișnuiți și, adesea, chiar lucrătorii din industria extractivă. Între timp, amestecul care este pompat în puț în timpul fracturării hidraulice este 99% apă și nisip și doar 1% reactivi chimici.

Ceea ce împiedică recuperarea uleiului

Principalul motiv pentru productivitatea scăzută a puțurilor, împreună cu permeabilitatea naturală slabă a formațiunii și perforarea de calitate slabă, este o scădere a permeabilității zonei de formare a găurii de fund. Acesta este numele zonei rezervorului din jurul sondei, care este supusă celui mai intens impact al diferitelor procese care însoțesc construcția sondei și funcționarea ulterioară a acestuia și încalcă starea inițială de echilibru mecanic și fizico-chimic a rezervorului. Forajul în sine introduce modificări în distribuția tensiunilor interne în roca înconjurătoare. O scădere a productivității sondei în timpul forării are loc și ca urmare a pătrunderii fluidului de foraj sau a filtratului acestuia în zona de formare a găurii de fund.

Motivul productivității scăzute a puțurilor poate fi și perforarea de proastă calitate datorită utilizării perforatoarelor de putere redusă, în special în puțurile adânci, unde energia exploziei sarcinilor este absorbită de energia presiunilor hidrostatice ridicate.

O scădere a permeabilității zonei de formare a găurii are loc, de asemenea, în timpul funcționării sondei, care este însoțită de o încălcare a echilibrului termobaric în sistemul de rezervor și de eliberarea de gaz liber, parafină și substanțe rășinoase asfaltice din ulei, care înfundă spațiul porilor rezervorului. Contaminarea intensivă a zonei de formare a găurii de fund este, de asemenea, observată ca urmare a pătrunderii fluidelor de lucru în aceasta în timpul diferitelor operațiuni de forare a puțurilor. lucrări de reparații. Ridica puţuri de injecţie se deteriorează din cauza blocării spațiului poros al formațiunii cu produse de coroziune, nămol, produse petroliere conținute în apa injectată. Ca urmare a unor astfel de procese, rezistențele de filtrare a lichidelor și gazelor cresc, debitele de sondă scad și este nevoie de stimularea artificială a zonei de formare a puțului pentru a crește productivitatea puțului și a îmbunătăți legătura hidrodinamică a acestora cu formațiunea.

Tehnologiefracking

Pentru a crește recuperarea petrolului, a intensifica funcționarea sondelor de petrol și gaze și a crește injectivitatea sondelor de injecție, se utilizează metoda de fracturare hidraulică sau fracking. Tehnologia constă în crearea unei fracturi foarte conductive în formațiunea țintă sub acțiunea unui fluid injectat în aceasta sub presiune pentru a asigura curgerea fluidului produs către fundul puțului. După fracturarea hidraulică, debitul sondei, de regulă, crește brusc - sau tragerea scade semnificativ. Tehnologia de fracturare hidraulică face posibilă „reanimarea” puțurilor inactiv, unde producția de petrol sau gaze prin metode tradiționale nu mai este posibilă sau neprofitabilă.

Fracturarea hidraulică (HF) este una dintre cele mai multe mijloace eficiente creșterea productivității puțului, deoarece duce nu numai la intensificarea dezvoltării rezervelor situate în zona de drenaj a puțului, dar, de asemenea, în anumite condiții, vă permite să extindeți semnificativ această zonă prin adăugarea de zone și straturi intermediare slab drenate la dezvoltare - și, prin urmare, pentru a obține o recuperare finală mai mare a uleiului.

Istoriemetoda de fracturare hidraulica

Primele încercări de a intensifica producția de petrol din puțurile de petrol au fost făcute încă din anii 1890. În Statele Unite, unde producția de petrol se dezvolta într-un ritm rapid la acea vreme, a fost testată cu succes o metodă de stimulare a producției din roci strânse folosind nitroglicerină. Ideea a fost de a folosi nitroglicerină pentru a sparge rocile dense din zona de fund a puțului și pentru a crește fluxul de petrol către fundul găurii. Metoda a fost folosită cu succes de ceva timp, în ciuda pericolului ei evident.

Prima fracturare hidraulică de succes comercial a fost efectuată în 1949 în Statele Unite, după care numărul acestora a început să crească dramatic. La mijlocul anilor 1950, numărul de fracturări hidraulice efectuate a ajuns la 3.000 pe an. În 1988, numărul total de fracturări hidraulice efectuate a depășit 1 milion de operațiuni, iar aceasta este doar în SUA.

În practica casnică, metoda de fracturare hidraulică a fost utilizată din 1952. Apogeul aplicării metodei a fost atins în 1959, după care numărul operațiilor a scăzut, iar apoi această practică a încetat cu totul. De la începutul anilor 1970 până la sfârșitul anilor 1980, fracturarea hidraulică în producția autohtonă de petrol la scară industrială nu a fost efectuată. În legătură cu punerea în funcțiune a câmpurilor mari de petrol din Siberia de Vest, nevoia de intensificare a producției a dispărut pur și simplu.

… Și ziua de azi

Regenerarea practicii fracturării hidraulice în Rusia a început abia la sfârșitul anilor 1980. În prezent, pozițiile de frunte în ceea ce privește numărul de fracturări hidraulice sunt ocupate de Statele Unite și Canada. Ele sunt urmate de Rusia, unde utilizarea tehnologiei de fracturare hidraulică se realizează în principal pe campuri petroliere Vestul Siberiei. Rusia este practic singura țară (fără a număra Argentina) în afara SUA și Canada în care fracturarea hidraulică este o practică comună și este percepută destul de adecvat. În alte țări, aplicarea tehnologiei de fracturare hidraulică este dificilă din cauza părtinirii locale și a neînțelegerii tehnologiei. Unele dintre ele au restricții semnificative privind utilizarea tehnologiei de fracturare hidraulică, până la interzicerea directă a utilizării acesteia.

O serie de experți susțin că utilizarea tehnologiei de fracturare hidraulică în producția de petrol este o abordare irațională și barbară a ecosistemului. În același timp, metoda este utilizată pe scară largă de aproape toate marile companii petroliere.

Aplicarea tehnologiei de fracturare hidraulică este destul de extinsă - de la rezervoare cu permeabilitate scăzută până la înaltă în gaz, condensat de gaz și puțuri de petrol. În plus, prin utilizarea fracturării hidraulice, este posibilă rezolvarea unor probleme specifice, de exemplu, eliminarea nisipului din puțuri, obținerea de informații despre proprietățile rezervorului obiectelor de testare din sondele de explorare etc.

În ultimii ani, dezvoltarea tehnologiilor de fracturare hidraulică în Rusia are ca scop creșterea volumului de injectare a agentului de susținere, producția de fracturare cu azot, precum și fracturarea hidraulică în mai multe etape în rezervor.

Echipament ptfracturare hidraulica

Echipamentele necesare fracturării hidraulice sunt produse de o serie de întreprinderi, atât străine, cât și interne. Una dintre acestea este firma TRUST-ENGINEERING, care prezinta o gama variata de echipamente pentru fracturare hidraulica in varianta standard, precum si sub forma unei modificari efectuate la cererea clientului. .

La fel de avantaj competitiv produse ale SRL „TRUST-ENGINEERING” este necesar să se remarce ponderea mare de localizare a producției; aplicarea celor mai moderne tehnologii de proiectare și producție; utilizarea componentelor și componentelor de la liderii mondiali din industrie. Este important de remarcat cultura înaltă a designului, producției, garanției, postgaranției și service post-vânzare. Echipamentele pentru fracturare hidraulică fabricate de TRUST-ENGINEERING LLC sunt mai ușor de achiziționat datorită prezenței reprezentanțelor la Moscova ( Federația Rusă), Tașkent (Republica Uzbekistan), Atyrau (Republica Kazahstan), precum și în Pancevo (Serbia).

Desigur, metoda de fracturare hidraulică, ca orice altă tehnologie folosită în industria extractivă, nu este lipsită de anumite dezavantaje. Unul dintre dezavantajele fracking-ului este că efectul pozitiv al operațiunii poate fi anulat de situații neprevăzute, al căror risc este destul de mare cu o intervenție atât de extinsă (de exemplu, este posibilă o încălcare neprevăzută a etanșeității unui rezervor de apă din apropiere. ). În același timp. Fracturarea hidraulică este una dintre cele mai eficiente metode de stimulare a puțurilor astăzi, deschizând nu numai rezervoare cu permeabilitate scăzută, ci și rezervoare cu permeabilitate medie și mare. Cel mai mare efect al fracturării hidraulice poate fi obținut prin introducerea unei abordări integrate a proiectării fracturării hidraulice ca element al sistemului de dezvoltare, ținând cont de diverși factori, cum ar fi conductivitatea rezervorului, sistemul de distanță a puțurilor, potențialul energetic al rezervorului, fractura. mecanică, fluidul de fractură și caracteristicile agentului de susținere, limitări tehnologice și economice.

ÎN În ultima vremeîn industria petrolului, fracturarea hidraulică (HF) este din ce în ce mai utilizată. Fracturarea hidraulică este una dintre cele mai eficiente metode de influențare a zonei de fund a puțurilor. Prima experiență de fracturare hidraulică în regiunea Kogalym a fost realizată în 1989 la câmpul Povkhovskoye. De atunci, a trecut mult timp, au fost introduse diverse tehnologii fracturare hidraulica, iar acest proces a devenit o parte integrantă a funcționării tuturor domeniilor întreprinderii. Dacă mai devreme sarcina principală a fracturării hidraulice era restabilirea productivității naturale a lacului de acumulare, degradată în procesul de forare și exploatare a sondei, acum prioritatea este creșterea recuperării petrolului din zăcăminte la câmpurile aflate într-un stadiu târziu de dezvoltare, atât datorită implicării în dezvoltarea zonelor și intervalelor slab drenate în obiecte cu un grad ridicat de dezvoltare a rezervelor și implicării în dezvoltarea obiectelor cu permeabilitate scăzută, foarte disecate. Cele mai importante două evoluții în producția de petrol din ultimii 15 ani sunt fracturarea hidraulică și forarea puțurilor orizontale. Această combinație are un potențial foarte mare. Sondele orizontale pot fi forate fie perpendicular, fie de-a lungul azimutului fracturii. Practic fără tehnologie industria petrolului si gazelor nu oferă un randament economic atât de mare. Angajații câmpului Tevlinsko-Russkinskoye au fost convinși de acest lucru prin testarea metodei de fracturare a intervalului la puțul 1744G. Yury Miklin, inginer principal al Departamentului EOR, ne-a povestit despre experiența de succes.

Într-o eră a prețurilor ridicate la energie, companiile producătoare caută să extragă maximum din activele lor prin extragerea a câte hidrocarburi este justificat din punct de vedere economic, - spune Yury, - în acest scop, intervalele extinse ale rezervoarelor sunt adesea implicate în dezvoltarea prin puțuri orizontale. Rezultatele fracturării hidraulice tradiționale în astfel de puțuri pot fi nesatisfăcătoare din punct de vedere economic și motive tehnologice. Metoda intervalului sau, după cum se spune, multi-interval fracturare hidraulica, este capabil să ofere o producție mai eficientă a rezervelor de petrol prin creșterea zonei de contact a fracturii cu formațiunea și creând căi foarte conductoare pentru mișcarea petrolului. Proprietățile zăcământului degradate obligă companiile petroliere să caute modalități din ce în ce mai rentabile de a construi un puț pentru a stimula în continuare rezervoarele de interes folosind cele mai recente progrese în știință și tehnologie. Dându-și seama de acest lucru, companiile caută să reducă timpul și, în consecință, costul operațiunilor suplimentare de declanșare și munca echipajelor de reparare a puțurilor cu ajutorul echipamentelor speciale, care devine parte integrantă fântâni.

O ieșire este completarea puțului cu o căptușeală orizontală cu supape de circulație pe ansamblu, care servesc la pomparea amestecului de lichid cu proppanit. Acest ansamblu include ambalaje umflabile concepute pentru a asigura și stabiliza căptușeala într-o gaură deschisă.

Proces fracturare hidraulica formațiunilor constă în crearea artificială și extinderea fisurilor existente în rocile din zona de fund sub influența presiunilor crescute ale fluidului injectat în puț. Acest întreg sistem de fracturi conectează puțul cu părțile productive ale formațiunii îndepărtate de fundul găurii. Pentru a preveni închiderea fisurilor, în ele se introduce nisip cu granulație grosieră, care se adaugă la fluidul injectat în puț. Lungimea fisurilor poate ajunge la câteva zeci de metri.

Aici trebuie luat în considerare faptul că distanța dintre locurile de instalare a supapelor de circulație și, în consecință, locurile de inițiere a fracturilor într-un puț orizontal va afecta productivitatea fiecărei secțiuni, - notează Yury, - adică este este necesar să se aleagă distanța optimă dintre fracturi, pe baza geometriei fracturilor proiectate. Trebuie să ne protejăm cât mai mult de fracturile încrucișate în rezervor, care pot provoca complicații în timpul fracturării hidraulice. În mod ideal, debitul maxim este posibil cu o distanță între fracturi egală cu raza de drenaj. Această condiție nu este fezabilă, având în vedere proiectarea sondei 1744G, astfel încât locația fracturilor a trebuit să fie aleasă cu distanța maximă posibilă unele de altele.

Ținând cont de așternutul înclinat, puțuri orizontale cel mai bun mod crește aria de contact cu formația productivă. Deținere fracturare hidraulica conform tehnologiei „Zone Select” este după cum urmează: mai întâi, fracturare hidraulica cel mai îndepărtat interval prin aranjamentul în care supapa de circulație este deja deschisă. După aceea, o minge este lansată de la suprafață în șirul de tuburi (tub), împreună cu fluidul de deplasare, care, ajungând la fundul puțului, deschide mai întâi a doua supapă de circulație pentru a trata următoarea secțiune, apoi se așează într-un scaun special, tăind intervalul tratat. Cu două intervale de tratament, se folosește o minge. Odată cu creșterea numărului de intervale de procesare, crește și numărul de bile. Mai mult, fiecare bilă următoare ar trebui să aibă un diametru mai mare decât cea anterioară. Bilele sunt fabricate din aluminiu, iar acest lucru este important. După stimularea numărului necesar de intervale și pomparea cantității calculate dintr-un amestec de fluid și nisip, flota de fracturare hidraulică părăsește puțul. Pe sondă este instalată o flotă de tuburi spiralate (coiled tubing), care spălează, măcină bile și dezvoltă puțul odată cu determinarea profilului de intrare și a capacităților de producție ale sondei. Dezvoltarea se realizează cu azot - aceasta este direcția cea mai promițătoare pentru reducerea presiunii pe fundul puțului. TPE „Kogalymneftegaz” a folosit această tehnologie pentru a trata două intervale de puț 1744G din câmpul Tevlinsko-Russkinskoye. În comparație cu puțurile orizontale și direcționale învecinate după fracturarea hidraulică folosind tehnologia standard, această sondă a obținut performanțe tehnologice mai mari. Debitul inițial de ulei la puțul 1744G a fost de aproximativ 140 de tone pe zi.

În cele din urmă, aș dori să remarc că este aplicația la scară largă fracturare hidraulica permite oprirea scăderii producției de petrol la zăcămintele de TPE „Kogalymneftegaz” și crește producția de rezerve din rezervoare cu productivitate medie și scăzută. Avantajele efectuării fracturării hidraulice pe intervale în puțuri orizontale utilizând tehnologia „Zone Select” nu sunt doar o creștere a zonei efective de contact dintre rezervor și puțul care drenează rezervorul, ci și depășirea deteriorării zonei de fund a găurii. sondă după forare, precum și aducerea în dezvoltare a zonelor slab drenate cu porozitate și permeabilitate scăzute. Acest lucru indică faptul că puțurile orizontale care utilizează fracturarea hidraulică interval sunt mai eficiente și mai rentabile.

Director ICT SB RAS Serghei Grigorievici Cherny.

De ce este necesară fracturarea hidraulică (HF), de ce trebuie simulată, ce este un model avansat și cine este interesat de el - la aceste întrebări și la alte întrebări răspunde directorul Institutului de Tehnologii Computaționale al Filialei Siberiene a Rusiei Academia de Științe, doctor în științe fizice și matematice Serghei Grigoryevich Cherny.

1. De ce este necesară fracturarea hidraulică

Fracturarea hidraulică a fost inventată pentru dezvoltarea zăcămintelor minerale și construcția de structuri subterane în condiții geologice și fizice dificile - atunci când sunt necesare metode de distrugere controlată și descărcare a maselor de rocă, crearea unor sisteme de drenaj în acestea, ecrane izolante și așa mai departe. . Fracturarea hidraulică ocupă un loc aparte printre metodele de intensificare a funcționării sondelor de producție de petrol și gaze și de creștere a injectivității sondelor de injecție. În 2015-2017, în Rusia au fost efectuate 14-15 mii de operațiuni de fracturare hidraulică pe an și aproximativ 50 de mii în SUA.

Metoda de fracturare hidraulică constă în crearea unei fracturi puternic conductoare într-o masă de rocă neatinsă pentru a asigura curgerea gazelor, petrolului, amestecului acestora, condensului etc., către fundul puţului.acizi. Presiunea de injectare este mai mare decât presiunea de fractură, deci se formează o fractură. Pentru a-l fixa în stare deschisă, se folosește fie un agent de susținere, care îmbină fractura, fie un acid, care corodează pereții fracturii create. Numele proppant provine de la abrevierea engleză „propping agent” - proppant. În această capacitate, de exemplu, se utilizează nisip de cuarț sau bile ceramice speciale, care sunt mai puternice și mai mari și, prin urmare, mai permeabile.

2. De ce este nevoie de modelarea fracturării

Crearea tehnologiei de fracturare hidraulică necesită modelarea procesului acesteia. Acest lucru face posibilă prezicerea geometriei fracturii și optimizarea întregii tehnologii de fracturare hidraulică. În special, este foarte important să se asigure forma corectă a fracturii în secțiunea inițială a propagării acesteia în vecinătatea puțului. Este necesar ca acesta să nu aibă coturi ascuțite, ceea ce poate duce la dopuri care înfundă canalul de pompare a petrolului sau gazului produs. Apare o întrebare firească: de unde să obțineți datele geofizice privind rezervorul necesare modelului, cum ar fi permeabilitatea, porozitatea, compresibilitatea, starea de stres și altele?

Această întrebare a apărut cu mult înainte de dezvoltarea tehnologiei de fracturare hidraulică, iar știința a oferit multe metode pentru determinarea diferiților parametri ai sarcinii. Aceasta include analiza carotelor (eșantioane de rocă obținute în timpul forajului) și senzori multipli de presiune și deformare instalați în diferite părți ale sondei și metode de cercetare seismică, în care limitele diferitelor materiale din rocă sunt determinate de momentul trecerii. a undelor elastice induse de la suprafață și parametrii acestora, și chiar măsurători ale radioactivității naturale, care pot arăta, de exemplu, localizarea straturilor intermediare de argilă.

Geofizicienii au dovedit tehnologii pentru a determina principalele tensiuni dintr-o masă de rocă curată, inclusiv cele bazate pe foraj pe teren și măsurători geofizice. Se folosește și tehnologia de mini-fracturare, în care, în funcție de parametrii obținuți în procesul de creare a unei fracturi mici, sunt calibrate modele care vor prezice comportamentul unei fracturi mai mari. Desigur, niciuna dintre abordări nu poate oferi o imagine completă, prin urmare, metodele de obținere a informațiilor despre rezervor sunt în mod constant îmbunătățite, inclusiv la institutul nostru. De exemplu, am arătat că parametrii de fracturare ai rocii din jurul sondei pot fi determinați prin rezolvarea problemelor inverse pe baza modelelor de filtrare a noroiului și a dependențelor măsurate de presiunea sondei. De asemenea, determinăm structura și parametrii zonei de lângă sondă pe baza rezultatelor înregistrării sondei, rezolvând problema inversă pe baza ecuațiilor lui Maxwell.

3. De cât timp se realizează modelarea prin fracturare hidraulică?

Cu mult timp în urmă, începând cu anii 1950, aproape imediat după fracturarea hidraulică a început să fie folosită ca metodă de creștere a productivității sondei. Apoi, în 1955, a fost propus unul dintre primele modele de fracturare hidraulică - modelul Khristianovich-Zheltov, care a fost dezvoltat în continuare de Girtsm și de Klerk și cunoscut în întreaga lume ca modelul Khristianovich-Girtsma-de Klerk (KGD). Puțin mai târziu, au fost create încă două modele cunoscute, utilizate pe scară largă și utilizate în prezent: Perkins-Kern-Nordgren (PKN) și modelul unei fisuri plan-radiale. Aceste trei modele reprezintă, respectiv, trei concepte geometrice de bază într-un set de modele plane unidimensionale:

• propagarea fisurilor rectilinie dintr-o sursă liniară de înălțime infinită;
• propagarea fisurilor rectilinie dintr-o sursă liniară de înălțime finită;
• propagarea fisurilor simetrice radiale de la o sursă punctiformă.

Cele trei concepte de bază și modificările lor descriu în mod adecvat fracturarea hidraulică pentru orientările tipice ale puțurilor în zăcămintele tradiționale de petrol și gaze, implicând foraj vertical sau deviat și o fractură hidraulică per sondă. Aceste modele nu și-au pierdut din relevanță și, datorită vitezei lor, sunt utilizate în simulatoarele moderne de fracturare hidraulică, atât pentru obținerea de informații primare despre fractură, cât și pentru optimizarea parametrilor de fracturare hidraulică.

Cu toate acestea, în prezent, din cauza epuizării rezervelor tradiționale, ușor recuperabile, dezvoltarea zăcămintelor neconvenționale, care se caracterizează printr-o structură mai complexă a zăcămintelor de petrol și gaze, devine din ce în ce mai importantă în lume. Trăsăturile distinctive ale unor astfel de rezervoare sunt permeabilitatea rezervorului scăzută (nisip etanș) și ultra-scazut (gaz de șist și petrol) sau invers extrem de mare (gresie cu petrol greu), prezența unui sistem extins de fracturi care poate conține una sau mai multe familii. orientat in diverse direcțiiși încrucișându-se. Foarte des, dezvoltarea unor astfel de câmpuri neconvenționale devine neprofitabilă din punct de vedere economic fără o astfel de stimulare a producției precum fracturarea hidraulică. În același timp, modelele tradiționale de fracturare hidraulică nu descriu în mod adecvat aceste procese și sunt necesare modele noi, mai rafinate (moderne, avansate, îmbunătățite).

4. Este ICT SB RAS capabil să rezolve problema modelării fracturării hidraulice pentru câmpuri neconvenționale

Fracturarea hidraulică este o tehnologie complexă, iar dezvoltarea unui model al întregului proces nu este în puterea unui singur institut, prin urmare, grupuri de oameni de știință din întreaga lume se concentrează asupra diferitelor părți ale acestei tehnologii. IWT are o vastă experiență în modelarea etapei inițiale a propagării fracturii hidraulice: de la formarea acesteia până la atingerea dimensiunii de câțiva metri. În această etapă, spre deosebire de fisura dezvoltată, a cărei dimensiune ajunge la sute de metri, curbura este puternic vizibilă și afectează puternic, ceea ce trebuie luat în considerare.

Prin urmare, dezvoltăm direcția de îmbunătățire a modelelor în ceea ce privește luarea în considerare a tridimensionalității procesului de propagare în acestea. Pentru o descriere realistă a propagării frontului fisurii într-un caz tridimensional arbitrar, este necesar să se aplice criteriul tridimensional pentru găsirea incrementului frontului fisurii și alegerea direcției de propagare a acestuia, ținând cont de încărcarea mixtă în toate. trei moduri de stres. Printre lucrări existente, dedicat modelelor de propagare tridimensională, abaterea frontului de fisuri este determinată doar de al doilea mod. Ei folosesc criterii plate bidimensionale. Am construit și verificat un nou model numeric complet tridimensional al propagării fracturii dintr-o cavitate sub presiunea unui lichid injectat de reologie complexă cu un criteriu de propagare tridimensional. A făcut posibilă descrierea evoluției unei fisuri din momentul formării ei până la ieșirea în direcția principală, ținând cont de curbura acesteia.

Încă una trăsătură distinctivă Acest model este luarea în considerare simultană a sondei în sine și a sarcinii variabile cauzate de fluxul de fluid într-o fractură care se propagă din sondă. În mod obișnuit, în lucrările de modelare a propagării fracturii 3D, puțul nu este prezent în model. În cel mai bun caz, se consideră o sarcină variabilă în fractură, cauzată de injectarea unui fluid newtonian în aceasta dintr-o sursă punctiformă.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că dezvoltarea tehnologică a rezervoarelor neconvenționale este însoțită de proiectarea de noi fluide hidraulice de fracturare și diferiți aditivi la acestea (fibre, flock etc.), care modifică semnificativ comportamentul reologic al acestor fluide. De exemplu, interesul tot mai mare pentru rezervoare neconvenționale etanșe și ultra-strânse, cu un conținut ridicat de argilă, a condus la dezvoltarea de compoziții speciale cu fracțiuni mari de gaz și fracțiuni scăzute de apă. Aceste fluide nu afectează proprietățile de filtrare ale rocii și nu provoacă distrugerea fizică a acesteia în timpul injectării lor.

În monografia noastră, publicată în 2016, am rezumat modelele de fractură dezvoltate de ICT SB RAS. Acesta colectează rezultate publicate în reviste de rang înalt incluse în bazele de date de citate WoS și Scopus, cum ar fi Engineering Fracture Mechanics, International Journal of Fracture și altele.

5. De ce ai nevoie de un model modificat

Cum va fi localizată fisura dezvoltată este mai mult sau mai puțin cunoscut. Există un termen de plan de fractură preferat - planul de propagare preferat a fisurilor. Dacă se cunosc tensiunile (forțele) care comprimă roca și direcțiile lor (este și o problemă să le determine, geofizicienii sunt angajați în ea), atunci acest plan nu este greu de determinat. Modelele și simulatoarele moderne se concentrează pe configurația fracturii în acest plan. Atunci când o fractură provine doar dintr-un puț, poziția și direcția sunt afectate nu numai de solicitările din rocă, ci și de puț, șirul de tubaj și perforații (găuri în rocă), forma și dimensiunea acestora. Și direcția fisurii la începutul procesului nu coincide întotdeauna cu planul în care se va afla fisura dezvoltată. În mod inevitabil, apare o curbură de fisură, în care apare compresia fisurii. O astfel de ciupire nu numai că poate duce la lipirea agentului de susținere, dar poate provoca și o scădere puternică a presiunii în puț. Acum, în simulatoare, această scădere a presiunii este luată în considerare folosind un coeficient empiric - factorul pielii, și nu cu mare succes. Modelul nostru ne permite să prezicem și să descriem mai precis acest efect.

6. Modelul modificat de fracturare hidraulică poate fi aplicat direct pe câmpuri

Inițial, IWT nu sa concentrat pe implementarea modelelor cunoscute și pe dezvoltarea tehnologiilor, ci sa concentrat pe crearea fundamentelor științifice ale acestora. Cu toate acestea, astfel de fundații au și o directă uz practic. De exemplu, la începutul procesului de fracturare hidraulică, este necesară mai multă presiune pentru a iniția o fractură decât pentru a o menține. Și nu este întotdeauna ușor să determinați această presiune, ci cantitatea și tipul de echipamentul necesar. Estimările analitice aproximative sunt prezentate în literatura mondială, au existat încercări de calcul, dar nu a fost găsită o soluție finală la problemă. Am dezvoltat un model de inițiere a fracturii, care prezice atât presiunea de fractură, tipul fracturii formate, cât și orientarea acesteia pe baza configurației și a tensiunilor din rocă.

Acest model nu poate fi aplicat direct în teren. Calculul și configurarea durează ceva timp. În plus, este necesară cunoașterea precisă a direcțiilor de tensiuni, a valorilor acestora și a direcțiilor de perforare. De obicei, această informație nu este disponibilă, deoarece acuratețea măsurătorilor nu este întotdeauna suficientă, din cauza costului ridicat, nu se măsoară toate tensiunile din rocă, direcțiile perforațiilor nu pot fi determinate cu precizie, deoarece există câțiva kilometri de loc. unde snurul carcasei este fixat de perforatii.

Dar modelul poate spune care orientări ale puțurilor sunt cele mai periculoase din punctul de vedere al fracturării hidraulice nereușite, din punctul de vedere al formării unei fracturi longitudinale (ceea ce este nedorit în fracturarea hidraulică în mai multe etape), intervalele de presiune necesare pentru începe fracturarea hidraulică. De exemplu, am realizat un astfel de studiu comandat de Schlumberger pentru un câmp din Oman, care este situat la o adâncime de peste patru kilometri și este foarte comprimat nu numai pe verticală, ci și în direcție orizontală, datorită căruia au existat mai puțin de jumătate din încercările de fracturare hidraulică reușite asupra acestuia.

7. Care este viitorul fracturării hidraulice în contextul „noului ulei”

Starea actuală a rezervelor tradiționale de petrol și gaze poate fi caracterizată prin cuvântul „epuizare”. Tot cantitate mare produs din rezervoare neconvenționale, greu de recuperat. Exemple sunt purtătorii așa-numitului „ulei de șist” sau, pentru a folosi termenul corect, „uleiuri de rezervor strâns” în SUA și Canada, sau formațiunea Bazhenov din Rusia. Acesta din urmă, deși are rezerve uriașe, este mult mai greu de dezvoltat. Stânca are multe caracteristici nu numai în comparație cu colecționarii tradiționali, ci și cu „șisturile” populare pe continentul american. În primul rând, acestea sunt slabe de sute și, respectiv, de zeci de ori, permeabilitate și porozitate. Adică conține mai puțin ulei și se mută mai rău în fântână. Uleiul din astfel de roci nu poate fi produs fără utilizarea fracturării hidraulice.

În al doilea rând, rocile de acest tip se caracterizează prin stratificare și plasticitate puternice, sau mai bine zis, fluiditate, presiune ridicată a porilor, ceea ce complică atât fracturarea hidraulică, cât și modelarea acesteia. Din punctul de vedere al acestuia din urmă, este necesar să se țină cont suplimentar de anizotropia tensiunilor, materialelor, efectelor plastice în descrierea propagării unei fracturi și neliniaritatea deformațiilor atunci când o fractură se instalează pe suport. Aș dori să remarc că, pe lângă fracturarea hidraulică în sine, dezvoltarea acestei formațiuni necesită soluționarea multor probleme științifice și tehnologice, la care lucrează oamenii de știință de la Skolkovo și Universitatea de Stat din Moscova, din Sankt Petersburg și Novosibirsk.

Rusia se așteaptă la creșterea presiunii pentru sancțiuni. Marea Britanie și SUA caută în mod activ noi motive de discriminare afaceri rusești. Cu toate acestea, rezultatele celui mai recent val de politici de sancțiuni, care a început în 2014, sunt departe de a fi lipsite de ambiguitate. Chiar și studii independente arată că complexul rusesc de combustibil și energie nu a suferit prea mult din cauza restricțiilor, în plus, au stimulat dezvoltarea industriei în Rusia. Potrivit experților din industrie, eventuala întărire a sancțiunilor anti-ruse nu va deveni critică nici pentru complexul rusesc de combustibil și energie, ci doar dacă guvernul și companiile energetice își mobilizează forțele la timp pentru a crea o industrie inginerească internă care produce echipamente pentru extracție. a rezervelor de petrol greu de recuperat (TRIZ).

Rusia trebuie să învețe cum să extragă TRIZ

Cu o zi înainte, Centrul Energetic al Școlii de Afaceri SKOLKOVO a prezentat rezultatele studiului său „ Perspective pentru producția rusă de petrol: viață sub sancțiuni”, care a analizat impactul sancțiunilor impuse în SUA și UE asupra sectorului petrolier rus, în special asupra punerii în funcțiune a noi zăcăminte tradiționale în Rusia, dezvoltării proiectelor offshore și producției de petrol Bazhenov. Autorii studiului au făcut și o prognoză scenariu a producției de petrol rusești până în 2030.

Documentul notează că la orizont până în 2020, în ciuda tuturor restricțiilor, Rusia are potențialul de a crește și mai mult volumele de producție în detrimentul câmpurilor deja pregătite. Acest avantaj pe termen scurt poate fi însă limitat de acorduri cu OPEC. Pe termen mediu până în 2025, chiar și în cazul unor restricții severe privind accesul la tehnologie și al unui preț scăzut al petrolului, volumele de producție nu vor avea de suferit catastrofal. în care Motivul principal scăderea producției în această perioadă poate fi nu atât o lipsă de acces la tehnologii occidentale să implementeze noi proiecte, câtă lipsă posibilități tehnologice pentru a intensifica producția la câmpurile existente.

Acest studiu a arătat că fracturarea hidraulică este cea mai critică tehnologie pentru menținerea producției de petrol rusești, deoarece este capabilă să mențină producția în câmpurile existente.

Utilizarea MSHF (fracturare hidraulică în mai multe etape) promite să crească producția în domenii promițătoare neconvenționale.

Autorii studiului subliniază că, în condițiile actuale, este vorba despre dezvoltarea tehnologiilor proprii de fracturare hidraulică și de fracturare hidraulică în mai multe etape, producerea de flote de fracturare hidraulică și de fracturare hidraulică multietape în țară și pregătirea personalului ar trebui să devină o prioritate tehnologică pentru companii din industrie și autorități de reglementare. Cu toate acestea, până acum, lucrările în această direcție se desfășoară într-un ritm evident insuficient. După cum a menționat în raportul său Ekaterina Grushevenko, un expert al Centrului Energetic al Școlii de Afaceri SKOLKOVO, nu a fost produsă nicio flotă de fracturare hidraulică în perioada 2015-august 2017. Sistemele rotative, conform site-ului Centrului Științific și Tehnic al Gazprom Neft PJSC, la sfârșitul anului 2016 se aflau în faza de testare. Expertul a subliniat că deja două treimi din rezervele de petrol se află în rezerve greu de găsit.

Până în 2020, nu sunt așteptate reduceri de producție

Director al Centrului Energetic al Școlii de Afaceri SKOLKOVO Tatiana Mitrovaîn discursul ei la prezentarea acestui studiu a remarcat că primele sancțiuni împotriva Rusiei și Rusiei companiile energetice au fost introduse în 2014, dar nu au fost publicate studii dedicate asupra impactului lor asupra industriei petroliere.

„Nu știam ce rezultat vom obține. Prima ipoteză a sugerat că consecințele ar fi foarte grave”, a spus Mitrova. Cu toate acestea, rezultatele au arătat o imagine ușor diferită a impactului sancțiunilor.

„În prezent, nu există consecințe grave ale sancțiunilor în activitati de operare companiile nu se simt. Într-adevăr, producția a crescut în ultimii ani, în ciuda prețurilor mici și a sancțiunilor. Industria petrolului a raportat succes. Dar pozitiv situatia actuala nu trebuie să inducă în eroare, analiza complexului de sancțiuni în sine indică interpretarea lor foarte largă, iar aceasta este principala amenințare a presiunii sancțiunilor”, a spus expertul.

Potrivit acesteia, până în 2020, conform rezultatelor simulării, nu se așteaptă nicio reducere a producției, întrucât principalele proiecte au fost deja finanțate.

„Începând din 2020, tendințele negative vor deveni din ce în ce mai vizibile și pot duce la o scădere a producției de petrol în Rusia cu 5% până în 2025 și cu 10% până în 2030 față de nivelurile actuale de producție. O scădere a producției la o asemenea scară, desigur, nu este catastrofală pentru economia rusă, dar totuși este destul de sensibilă”, a spus Mitrova.

Ea a subliniat că sancțiunile sunt o istorie lungă și pentru ca industria petrolieră rusă să se adapteze la acestea, sunt necesare eforturi suplimentare din partea statului și a companiilor pentru a-și dezvolta propriile tehnologii și a produce echipamentele necesare.

„Există o mare parte din producția de petrol care depinde direct de tehnologia de fracturare hidraulică. Disponibilitatea acestui echipament este cea care are cel mai mare impact asupra volumului producției de petrol din țară. Dar dezvoltarea și implementarea producției acestei tehnologii este mai mult o sarcină guvernul rusși industrie”, a explicat directorul Centrului Energetic.

Este necesară o nouă industrie

Șeful direcției „Gaze și Arctic” a școlii de afaceri SKOLKOVO Roman Samsonovîn discursul său, el a remarcat că, conform observațiilor sale personale, în Rusia, numai pe fundalul sancțiunilor, se pot observa progrese în dezvoltarea și producerea propriului echipament de înaltă tehnologie.

„Situația cu producția de echipamente de înaltă tehnologie este dificilă, dar poți învăța cum să o gestionezi. De fapt, vorbim despre crearea unui întreg sub-sector multifuncțional al ingineriei petrolului și gazelor”, a spus Samsonov.

Potrivit participanților la studiul „Perspective pentru producția rusă de petrol: viața sub sancțiuni”, o sarcină atât de mare de creare a unui nou subsector al ingineriei grele în vremea sovietică a fost rezolvată numai datorită directivelor guvernamentale. În condiţiile moderne economie de piata, în care se dezvoltă în prezent Federația Rusă, mecanismele de implementare a acestei sarcini nu au fost încă elaborate.

Cu toate acestea, acest lucru este doar în Rusia. Privind experiența tarile vestice, care a depășit cu succes toate dificultățile pentru producția de TRIZ, devine clar că o astfel de metodă a fost găsită de mult. Acest lucru se vede cel mai clar în exemplul industriei de șist din SUA, care a acordat în mod activ împrumuturi chiar și în perioada respectivă. preturi mici care a ajutat-o ​​să supraviețuiască. Evident, o asemenea atitudine tolerantă a băncilor față de acest sector al producției de petrol nu s-ar putea lipsi de participarea statului. Acum, jucătorii recunoscători de șist ajută autoritățile americane să restrângă OPEC și alți producători de petrol, influențând activ piața mondială de petrol și gaze.

Ekaterina Deinego