Гидроразрыв пласта

1. Гидроразрыв пласта

Хомутов А.С.
РЭНГМ 20

2. Сущность ГРП

Гидроразры́в пласта́ (ГРП) — один из
методов интенсификации работы нефтяных
и газовых скважин и увеличения
приёмистости нагнетательных скважин.
Метод заключается в создании
высокопроводимой трещины в целевом
пласте для обеспечения притока
добываемого флюида (газ, вода, конденсат,
нефть либо их смесь) к забою скважины.

3. Применение ГРП

После проведения ГРП дебит скважины, как
правило, резко возрастает. Метод позволяет
«оживить» простаивающие скважины, на
которых добыча нефти или газа
традиционными способами уже невозможна
или малорентабельна.
Метод применяется для разработки новых
нефтяных пластов, извлечение нефти из
которых традиционными способами
нерентабельно ввиду низких получаемых
дебитов.
Также применяется для добычи сланцевого
газа и газа уплотненных песчаников.

4. История

Проведение первого в мире ГРП приписывается
компании Halliburton, выполнившей его в США в 1947
году.
В качестве жидкости разрыва в тот момент
использовалась техническая вода, в качестве
расклинивающего агента — речной песок.
С тех пор этот процесс был успешно проведен более
чем на 1 миллионе скважин в США.
В СССР, разработчиками теоретической основы явились
Христианович С. А., Желтов Ю. П. (1953 год), также
оказавшие значительное влияние на развитие ГРП в
мире.
ГРП используют также для добычи метана из угольных
пластов, газа уплотненных песчаников, а также
сланцевого газа.
Впервые гидроразрыв угольного пласта был произведён
в 1954 году в Донбассе.[2]

5. Геологические ресурсы углеводородов

Источник: Якуцени В.П., Петрова Ю.Э., Суханов А.А.

6. Место сланцевого газа среди других ресурсов углеводородов

Оценка производственных издержек при добыче
традиционного и нетрадиционного газа

7. Основные виды источников газа в земной коре и перспективы их освоения

Источник: Ананенков А.Г.

8. Мировые ресурсы газа нетрадиционных источников

по оценкам ООО «Газпром ВНИИГАЗ)

9. Ресурсы сланцевого газа

Залежи сланцевого газа в недрах земли огромны, однако
достоверных данных о его геологических ресурсах и
разведанных запасах в мире не существует,
геологоразведочные и поисковые работы на сланец как
источник природного газа практически нигде, кроме США и
Канады, не проводились.
Большинство оценок базируются на исследовании ХансаХольгера Рогнера «Оценка мировых ресурсов углеводородов».
В этой работе дана оценка ёмкости газоносных пластов,
коллекторов для нетрадиционного газа и оценка ресурсов газа
не только по его видам, но и по регионам. Причём, сам Х-Х.
Рогнер специально подчеркнул, что приводимые им данные
(411 Gtoe или 456 трлн. куб. м) о сланцевом газе (Gas from
fractured shales) весьма приблизительны, гипотетические и
умозрительные, называя их «speculative», и настойчиво
подчёркивая, что тема крайне плохо изучена, особенно в плане
регионального распределения.

10.

Первоисточник данных о мировых ресурсах сланцевого газа

11.

Трансформации данных о мировых ресурсах сланцевого газа

12.

Трансформации данных о мировых ресурсах сланцевого газа - 2

13. Основные сланцевые и газоугольные бассейны Европы

14. Основные сланцевые и газоугольные бассейны Европы

Для Европы оценки возможных геологических ресурсов
сланцевого газа колеблются от 19,4 трлн. куб. м 91,4 трлн. куб. м,
а оценка технически извлекаемых ресурсов, чаще всего, лежит в
пределах 15 трлн. куб. м, хотя Управление энергетической
информации США придерживается другой цифры - 22,6 трлн.
куб. м.
Основные сланцевые бассейны простираются на территории
Северной Германии, Франции, Великобритании, Норвегии,
Швеции, Польши, Украины и стран Балтии, а технически
извлекаемые ресурсы сланцевого газа, по оценкам того же
Управления энергетической информации США, сосредоточены в
Польше 6,6 трлн. куб. м, Франции (6,4, Норвегии (2,9), Украины
(1,5), Швеции (1,4), Дании (0,8) и Великобритании - 0,7 трлн. куб.
м
Сланцевый газ в Европе ищут более 40 компаний, в числе
которых Shell, Chevron, Exxon Mobil, Conoco Phillips, OMV,
Halliburton и другие гиганты.
Golden Rules for a Golden Age of Gas

15. Прогноз добычи природного газа в ЕС в зависимости от сценария развития

16. Технология

При добыче нефти осуществляют закачку в
скважину с помощью мощных насосных
станций жидкости разрыва (гель, в некоторых
случаях вода, либо кислота при кислотных ГРП)
при давлениях выше давления разрыва
нефтеносного пласта.
Для поддержания трещины в открытом
состоянии, как правило в терригенных
коллекторах используется расклинивающий
агент — проппант, в карбонатных — кислота,
которая разъедает стенки созданной трещины.
Однако и в карбонатных коллекторах может
быть использован проппант.

17.

18. Технология

При добыче нетрадиционного газа ГРП позволяет соединить
поры плотных пород и обеспечить возможность
высвобождения природного газа.
Во время проведения гидроразрыва в скважину закачивается
специальная смесь. Обычно она на 99% состоит из воды и
песка (либо пропанта), и лишь на 1% – из химических
реагентов.
Состав химических веществ:
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
гелирующий агент, как правило, природного происхождения (более
50 % от состава хим. реагентов),
ингибитор коррозии (только при кислотных ГРП),
понизители трения,
стабилизаторы глин,
химическое соединение, сшивающее линейные полимеры,
ингибитор образования отложений,
деэмульгатор,
разжижитель,
биоцид (химреагент для разрушения водных бактерий),
загуститель. [1]

19. Технология

Реализация гидроразрывов пластов на газовых
скважинах стала возможной с появлением
насосных агрегатов, обеспечивающих скорость
закачки 3–4 куб. м/мин при давлении 100 МПа.
При закачке в скважину рабочей жидкости
с высокой скоростью на ее забое создается
высокое давление.
Если оно превышает горизонтальную
составляющую горного давления, то
образуется вертикальная трещина.
В случае превышения вертикальной
составляющей формируется горизонтальная
трещина.

20. Технология

Для того, чтобы не допустить утечки
жидкости для ГРП из скважины в почву или
подземные воды применяют различные
способы изоляции пластов, такие как
многоколонные конструкции скважин и
использование сверхпрочных материалов в
процессе цементирования.

21.

22. Технология интенсификации притока AccessFracSM

Технология AccessFracSM — это процесс
компании Halliburton, предназначенный для
оптимизации распределения проппанта с
целью улучшения показателей добычи на
длительный период.

23. Технология селективного ГРП BioVert NWB

Технология для отклонения потока кислоты
в другую часть пласта BioVert NWB — это
решение Halliburton по созданию
эффективного химического средства для
отклонения потока, обеспечивающего
временную изоляцию свежеобработанных
участков перфорации.

24. Технология жидкости для ГРП CleanStim®

В технологии ГРП CleanStim применяется
новый состав для гидроразрыва,
компоненты которого взяты в пищевой
промышленности.
В состав жидкости CleanStim входят
желирующее вещество, сшивающий агент,
буфер, разжижитель (брейкер) и ПАВ.
Перед применением состав CleanStim
разводят в воде, которую предоставляет
добывающая компания, на месте работ.

25. Технология Delta Frac®

Передовой метод компании Halliburton
основан на применении оптимизированной
борат-содержащей жидкости для ГРП с
высокой вязкостью и сниженным на 33%
содержанием геля.

26. Технология FracFactory®

Технология интенсификации притока
компании Halliburton, способная сократить
время до получения прибыли добывающей
компании, помочь повысить эффективность
эксплуатации для многоскважинных
проектов и снизить воздействие на
окружающую среду и технологические
риски.

27. Проппант MonoProp™

MonoPropTM — проппант низкой вязкости и
плотности для гидроразрыва пористых
пластов, способный образовать частичный
монослой проппанта для достижения
конечной проводимости трещин.

28. Технология ГРП SilverStimSM LT

Технология гидроразрыва SilverStim LT
поднимает планку в отношении
эксплуатационных характеристик, удобства и
стоимости жидкости для ГРП по сравнению с
обычными низкополимерными технологиями.
Технология гидроразрыва SilverStim LT
основана на улучшенной жидкости, в составе
которой в полной мере используются знания
компании Halliburton в области полимеров на
основе гуаровой смолы и реакций сшивания.

29. Технология ГРП SiroccoSM

Последнее прибавление в семействе
высокоэффективных низкополимерных
систем компании Halliburton, работает до
400° F, и устойчиво к действию солей.

30. Проблематика

Возможны ситуации, при которых
гидроразрыв пласта приводит к
поступлению в скважину не только нефти,
но и сопутствующих вод (например при
непредвиденном нарушении герметичности
близлежащего коллектора с водой), что
приводит к скачку уровня обводненности
скважины и может свести на нет
положительный эффект данной операции.

31. Критика

В последнее время метод добычи нефти и
газа с помощью ГРП все чаще оказывается в
центре самых ожесточенных экологических
дискуссий. Метод ГРП спровоцировал
возмущение людей по всему миру из-за его
негативного влияния на экологию

32. Критика

Документальный фильм «Газовая страна»
(англ. Gasland Джош Фокс) освещает целый ряд
экологических проблем, связанных с
использованием ГРП.
По мнению создателя фильма, ГРП приводит к
появлению в скважинной воде множества
примесей, вредных для человека, включая бензол,
толуол, этилбензол и диметилбензолы. Для каждой
операции гидроразрыва пласта используется от 80
до 300 тонн химикатов.
Как описывается в фильме, в местах, где
используется ГРП вода становится непригодна для
питья, люди чаще болеют, у животных выпадает
шерсть, ухудшается качество воздуха.

33. Способна ли добыча сланцевого газа вызывать землетрясения

По миру идет волна протестов против
фрекинга — технологии гидравлического
разрыва пласта, которая применяется для
добычи сланцевого газа.
Участники протестов заявляют, что
гидроразрыв несет серьезную опасность
для экологии, в том числе, он способен
вызывать землетрясения

34. Гидроразрыв — не единственная причина землетрясений в местах добычи газа

Сейсмическую активность способен вызвать не только
фрекинг, но и любые работы по освоению природных
недр, в том числе, добыча нефти и газа обычными
способами.
Месторождения истощаются, это приводит к изменению
напряженности в грунте. В результате значительно
повышается вероятность землетрясений магнитудой 3
или даже 4, но не более того.
Толчки в местах добычи природного газа в Голландии и
Нижней Саксонии были зафиксированы до применения
ГРП. Землетрясение магнитудой 3,5 в Базеле в декабре
2006 года было связано с работами по реализации
проекта использования геотермальных источников.
Анализ работы 161 скважины, где применяется ГРП,
показал, что в 90% случаев никаких толчков вообще не
отмечалось.

35. Гидроразрыв следует начинать с оценки рисков

К «группе риска» в относятся скважины,
которые находятся в пластах с
повышенным давлением. Тут просто
необходимо проводить дополнительные
исследования, заранее оценивать риски и
принимать дополнительные меры защиты.