Инновационная запатентованная система для МГРП «М4»

Сегодня процесс многостадийного гидроразрыва пласта очень распространен, особенно на территории США и России.

В 2018 году уже на трети всех новых скважин, пробуренных в России, использовался гидроразрыв пласта.

Ключевым элементом этого процесса является система заканчивания для МГРП, и именно она служит для обеспечения его «многостадийности», то есть для разделения стадий друг от друга.
Геологическим условиям большинства месторождений на территории России отвечают так называемые муфтовые системы. Основной элемент таких систем – это так называемые муфты ГРП, устройства, которые открывают сообщение между трубным и затрубным пространством в интервалах ГРП и могут быть открыты, а в случае многих современных систем и закрыты независимо друг от друга.

Существуют несколько различных принципов работы этих муфт:

1) Шаровые системы, которые активируются давлением в трубном пространстве при сбросе шара. В каждой втулке установлено посадочное седло для шара, при этом селективность обеспечивается различными диаметрами шаров и посадочных седел. Для обеспечения протока флюида необходимо либо разбуривание шаров и седел, либо использование растворимых шаров. Существенным недостатком данной технологии является тот факт, что сужение проходного диаметра, присущее седлам, не позволяет проводить внутрискважинные работы до их разбуривания. Вторым существенным недостатком является принципиальное ограничение по количеству стадий. В частности, для систем с количеством стадий более 10 необходимо использовать дорогостоящие высокопрочные материалы при производстве шаров.

2) Равнопроходные системы со сдвижными муфтами основаны на тех же принципах функционирования муфт, но вместо активации муфты шаром используется специальный инструмент, спускаемый на НКТ/ГНКТ. ГРП в этом случае проводится по малому затрубу. Такие системы позволяют получить равнопроходной хвостовик с теоретически неограниченным количеством стадий ГРП, которые можно проводить в любой последовательности, и возможностью проведения повторных ГРП. Недостатком этого класса систем является необходимость привлекать сервис по ГНКТ для проведения первичного ГРП, что существенно увеличивает стоимость строительства скважины. Кроме того, использование ГНКТ ограничивает длину горизонтального ствола и создает риски прихвата ГНКТ в стволе.

3) Равнопроходные системы с разрывными муфтами – в этом случае муфты оснащены разрывными дисками. Перед проведением ГРП в скважину спускается НКТ, оснащенная двухпакерной компоновкой, и пакеры устанавливаются над и под муфтой. В НКТ подается давление, которое выходит между пакерами и разрывает диски муфты. Затем производится закачка стадии ГРП по трубе НКТ, после чего пакеры снимаются и перемещаются к следующей муфте. Данная технология также не лишена недостатков – необходимость спуска компоновки на НКТ удорожает стоимость строительства скважины, а также возникает риск ее потери в скважине при авариях.

Наконец, конструкция разрывных муфт не предусматривает возможности отсечения зон и невозможность работы с длинными горизонтами.

В то же время современные тренды развития скважин с МГРП включают в себя:

1) Увеличение длин горизонтальных секций;
2) Разработку нетрадиционных коллекторов (баженовская свита), требующую кратного увеличения количества стадий;
3) Необходимость отсечения обводнившихся зон;
4) большой интерес к проведению повторных ГРП;
5) При этом сервисы ГНКТ в России развиваются медленно в результате чего сохраняется высокая стоимость данного сервиса.

Таким образом, развивающийся рынок систем для МГРП требует новых подходов и решения, которое бы сохраняло преимущества существующих технологий и при этом было бы лишено их недостатков. «Ойл Энерджи», одной из немногих в мире, удалось создать данное решение и получить патент, подтверждающий мировую новизну изобретения.

Разработанное решение, получившее название «М4», относится к равнопроходным муфтовым системам.

Основной принцип открытия муфты – при помощи сбрасываемого в скважину на этапе продавки предыдущей стадии ГРП ключа-пробки. Ключ-пробка имеет селективный профиль собачек и пакерующий элемент. Пробка доходит с потоком жидкости до муфты ГРП, оснащенной ответным селективным профилем, зацепляется за втулку муфты и распакеровывается в ней. Осевая сила, создаваемая против распакерованной пробки давлением в трубе, открывает муфту. Ключ-пробка на 100% выполнена из растворимых материалов собственного производства и имеет быстрорастворимый сердечник, который в течение короткого времени обеспечивает образование в пробке канала, достаточного для успешного прохождения ГНКТ на этапе освоения скважины.

Локальное производство растворимых материалов защищает от санкционного давления, а главное – позволяет подбирать скорость растворения под условия конкретного месторождения.

Также в состав системы входят ключи для ГНКТ для управления ею по методу классической равнопроходной сдвижной муфты (т. е. активация ключа подачей расхода жидкости в ГНКТ, автоматическое сцепление и расцепление с муфтой, автоматическая деактивация при прекращении прокачки жидкости по ГНКТ), а также совместимый с обычной НКТ ключ для однократного переключения одной или нескольких последовательно идущих муфт, активируемый и деактивируемый шаром.

Принцип работы на видео: https://youtu.be/ira5sf6TrOk



Рисунок 1 – Ключ-пробка М4 в процессе растворения

Данная система МГРП имеет следующие преимущества перед существующими:

1) Полнопроходной хвостовик после растворения пробок, что обеспечивает равнопроходное сечение хвостовика уже после нескольких дней после проведения ГРП;
2) Не требует привлечения дорогостоящего сервиса по ГНКТ для проведения первичного МГРП;
3) Не требует рискованных операций с двухпакерной компоновкой;
4) Возможность работы как в цементируемой, так и в нецементируемой колонне;
5) Теоретически неограниченной количество стадий;
6) Возможность проведения повторного ГРП. В настоящий момент разработанная система МГРП проходит стендовые испытания и готовится к полевым испытаниям, намеченным на первый квартал следующего года.

Технология первоначально ориентирована на высокорасходистые ГРП, но по мере масштабирования и оптимизации способна заменить шаровые системы, изменив нефтегазовую отрасль к лучшему.