Как правило, до глубины порядка 500 метров в результате гидроразрыва возникают горизонтальные и вертикальные трещины, а ниже 500 метров возникают вертикальные трещины. Поскольку продуктивные нефтенасыщенные пласты залегают, как правило, на глубине ниже 500 метров, трещины разрыва в нефтяных скважинах всегда вертикальные.

Виды ГРП. Различают проппантный гидроразрыв и кислотный гидроразрыв. Проппантный ГРП – гидроразрыв с использованием проппанта – расклинивающего материала, который закачивают в процессе ГРП для предотвращения смыкания созданной трещины. Эта разновидность ГРП используется, как правило, в терригенных пластах. Когда говорят о гидравлическом разрыве пласта, чаще всего подразумевают именно проппантный ГРП.

Процесс разрыва в большой степени зависит от физических свойств жидкости и, в частности от ее вязкости. Чтобы давление разрыва было наименьшим, нужно, чтобы она была фильтрующейся.

Повышение вязкости так же, как и уменьшение фильтруемости жидкостей, применяемых при разрыве пластов, осуществляется введением в них соответствующих добавок. Загустителями для углеводородных жидкостей, являются соли органических кислот, высокомолекулярные и коллоидные соединения нефтей (например, нефтяной гудрон и другие отходы нефтепереработки).

Значительной вязкостью и высокой песконесущей способностью обладают некоторые нефти, керосинокислотные и нефтекислотные эмульсии, применяемые при разрыве карбонатных коллекторов, и водонефтяные эмульсии. Эти жидкости и используются в качестве жидкостей разрыва и жидкостей песконосителей при разрыве пластов в нефтянных скважинах.

Кислотный ГРП – гидроразрыв, при котором в качестве жидкости разрыва используется кислота. Применяется в случае карбонатных пластов. Созданная с помощью кислоты и высокого давления сеть трещин и каверн не требует закрепления проппантом. От обычной кислотной обработки отличается гораздо большим объемом использованной кислоты и давлением закачки (выше давления разрыва горной породы).

Материалы для закрепления трещин. Современные материалы, используемые для закрепления трещин в раскрытом состоянии — проппанты — можно разделить на два вида — кварцевые пески и синтетические проппанты средней и высокой прочности. К физическим характеристикам проппантов, которые влияют на проводимость трещины, относятся такие параметры, как прочность, размер гранул и гранулометрический состав, качество (наличие примесей, растворимость в кислотах), форма гранул (сферичность и округлость) и плотность.

Первым и наиболее широко используемым материалом для закрепления трещин являются пески. Среднепрочными являются керамические проппанты. Сверхпрочные проппанты, такие как спеченный боксит и окись циркония. Кроме того, в США применяется так называемый суперпесок — кварцевый песок, зерна которого покрыты специальными смолами. Производятся и используются также синтетические смолопокрытые проппанты.

Прочность является основным критерием при подборе проппантов для конкретных пластовых условий с целью обеспечения длительной проводимости трещины на глубине залегания пласта. Проппанты имеют следующие области применения: кварцевые пески — до 2500 м; проппанты средней прочности — до 3500 м; проппанты высокой прочности — свыше 3500 м

Технологические жидкости для ГРП. Главное назначение жидкости разрыва — передача с поверхности на забой скважины энергии, необходимой для раскрытия трещины, и транспортировка проппанта вдоль всей трещины.

Технологические жидкости гидроразрыва должны обладать достаточной динамической вязкостью для создания трещин высокой проводимости за счет их большого раскрытия и эффективного заполнения проппантом; иметь низкие фильтрационные утечки для получения трещин необходимых размеров при минимальных затратах жидкости; обеспечивать минимальное снижение проницаемости зоны пласта, контактирующей с жидкостью разрыва; обеспечивать низкие потери давления на трение в трубах; иметь достаточную для обрабатываемого пласта термостабильность и высокую сдвиговую стабильность, т.е. устойчивость структуры жидкости при сдвиге; легко выноситься из пласта и трещины гидроразрыва после обработки; быть технологичными в приготовлении и хранении в промысловых условиях; иметь низкую коррозионную активность; быть экологически чистыми и безопасными в применении; иметь относительно низкую стоимость.

Первые жидкости разрыва были на нефтяной основе, однако с конца 50-х годов начали применять жидкости на водной основе, наиболее распространенные из которых — гуаровая смола и гидроксипропилгуар. В настоящее время в США более 70 % всех ГРП производится с использованием этих жидкостей. Гели на нефтяной основе используются в 5 % случаев, пены со сжатым газом применяют в 25 % всех ГРП. Для повышения эффективности гидроразрыва в жидкости разрыва добавляют различные присадки, в основном это антифильтрационные агенты и агенты снижения трения.

Выбор жидкости для ГРП осуществляют с учетом характеристик:

— пластовые давление и температура и время нахождения жидкости в трещине;

— объём, темп и давление закачки;

— литологический тип коллектораи чувствительность породы пласта к жидкости;

— фильтрационные характеристики пласта, определяющие степень инфильтрации;

— тип и количество закачиваемого закрепителя.

После завершения операций ГРП,трещины должны легко очищаться от жидкости.

В качестве основы для жидкостей применяют воду, нефть или нефтепродукты.

В состав жидкостей ГРП входят компоненты, выполняющие различные функции: структурообразующие и вызывающие деструкцию, снижающие инфильтрацию, понижающие трение, термостабилизаторы, ПАВ, эмульгаторы и деэмульгаторы, глиностабилизаторы, буферы, пенообразующие и пеноразрушающие, управляющие водоблокировкой, управляющие кислотностью, контролирующие рост бактерий.

В зарубежной практике степень инфильтрации оценивается двумя характеристиками: утечкой и коэффициентом инфильтрации. Утечка характеризует мгновенные потери жидкости в первый момент соприкосновения со стенками трещины, коэффициент инфильтрации характеризуется потерями в результате длительного фильтрования жидкости через стенки трещины.

Составы для ГРП.

1.Водные растворы полимеров из натуральной гуаровой смолы (гуара) и гидроксипропилгуара (ГПГ), а также из карбоксиметилгидроксипропилгуара (КМПГ), гидроксиэтилцеллюлозы (ГОЭЦ), карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозы (КМГОЭЦ), ксантановых смол. Все эти полимеры могут быть сшиты поперечными связями. В качестве сшивателей могут быть использованы соединения бора, хрома, титана, циркония и других поливалентных металлов.

2.Прямые эмульсии, прямые полиэмульсии и множественная полиэмульсия, где в качестве углеводородной фазы применяются газоконденсат, дизельное топливо, керосин, сырая нефть, а в качестве водной фазы — пресная, пластовая или минерализованная вода. В качестве полимера в полиэмульсиях используются полиакриламид или полисахариды, обычно гуар или гидроксипропилгуар, а также карбоксиметилцеллюлоза, а в качестве эмульгаторов неионогенные ПАВ.

3.Загущенный спирт (метанол).

4.Загущенная соляная кислота.

5.Устойчивые пены на водной основе: жидкая фаза — водный раствор гуара или гидроксипропилгуара, газообразная фаза — азот или углекислый газ.

6.Мицелярные растворы ПАВ (не полимерные жидкости ГРП).

Наибольшее распространение при проведении ГРП в терригенных коллекторах нашли сшитые гели на основе гуара или гидроксипропилгуара (ГПГ).

В карбонатных коллекторах используются загущенная соляная кислота.

Загущенный метанол или пены используются в основном на газовых месторождениях или месторождениях с низкой проницаемостью.

Мицелярные растворы ПАВ применяются в условиях, когда необходимо обеспечить наибольшую проницаемость трещины.

ПАВ улучшает смачивающие свойства воды, снижает поверхностное натяжение воды на границе с нефтью.