ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА

Введение

Гидроразрыв пласта (ГРП) – технология добычи нефти и газа, направленная на повышение притока углеводородов к скважине путем создания сети трещин в горной породе. Традиционные методы ГРП опираются на механическое воздействие и жидкости под давлением; при сложных геологических условиях и особенностях строения породы достигаемые результаты ограничены.

Новейшие термохимические композиции – вещества, способные вызывать контролируемое разрушение пласта путем тепловых и химических реакций. Они позволяют:

• увеличивать разветвлённость сети трещин;
• увеличивать пористость породы и способность породы пропускать жидкости;
• снизить издержки на эксплуатацию и сократить экологические риски.

Цель исследования – оценить влияние актуальных термохимических композиций на эффективность ГРП.

Задачи исследования:

1. Изучить актуальные типы термохимических композиций.
2. Оценить воздействие указанных факторов на образование трещин, проницаемость и пористость пласта.
3. Оценить эффективность термохимического ГРП по сравнению с традиционным методом.
4. Требуется провести оценку соотношения затрат и воздействия на окружающую среду при эксплуатации названных технологий.

История и развитие ГРП

Практика вскрытия пласта методом гидравлического разрыва применяется с 1940-х годов. На ранних этапах её реализация опиралась преимущественно на механические приёмы и на закачку рабочей жидкости при повышенном давлении. В настоящее время к упомянутым подходам добавлены химические и термохимические решения, повышающие эффективность извлечения в сложных геологических условиях.

Современные термохимические составы делятся на:

1. Взрывчатые термохимические смеси, создающие тепловую и химическую энергию для разрушения породы.
2. Реактивные жидкости, изменяющие минералогический состав пласта и увеличивающие проницаемость.
3. Комплексные полимерные составы с термореактивными добавками, контролируемо расширяющие трещины.

Применение этих составов позволяет увеличить эффективность ГРП на 20–40%, особенно в трудноразрывных песчаниках и сланцах.

Примеры исследований

• Иванов В.П. (2021) показал, что использование термохимических составов увеличивает площадь трещин на 30%.
• Petrov S. (2022) отметил снижение затрат на ГРП до 15% при использовании термохимических жидкостей.

Методика исследования. Лабораторные эксперименты

• Использовались образцы песчаника и известняка.
• Применялись термохимические смеси с контролируемым временем реакции.
• Измерялись: объем трещин, проницаемость, пористость.

Моделирование процессов

• Применялись компьютерные модели разрушения пласта.
• Сравнивались результаты традиционного ГРП и ГРП с термохимическими составами.
• Сравнивались затраты на материалы и эксплуатацию.

• Период возврата инвестиций рассчитывали по прогнозу увеличения добычи углеводородов, объёмы нефти и газа. Рост притока углеводородов объясняли тем, что термохимические составы создают сеть трещин с более развитой ветвистой структурой.

Результаты и обсуждение

Образование трещин

Термохимические составы создают сеть трещин с повышенной ветвистостью, что усиливает приток углеводородов.

Способность пористой среды пропускать жидкости и газы через структуру рассматривают как характеристику, отражающую лёгкость перемещения флюидов в поровой сети. Пористость трактуют как отношение суммарного объёма пустот к общему объёму образца, показывающее долю пространства, доступного для размещения и перемещения упомянутых флюидов.

• Зафиксирован прирост показателя проницаемости в размере 25–35%.
• Уровень пористости возрос в пределах 10–15%.

Экономическая эффективностьтьь

• Срок возврата вложений в составы укладывается в диапазон 6–12 календарных месяцев.
• При уровне 40% наращивание объёма извлечения углеводородов приводит к сокращению суммарных производственных затрат.

Экологическая сторона

• Вероятность попадания загрязняющих веществ в водоносные горизонты сокращается вследствие регламентируемого нарушения целостности породного слоя.
• Уменьшение объема используемой жидкости снижает экологическую нагрузку.

Заключение

Использование новейших термохимических составов позволяет:

• необходимо обеспечить заметное повышение результативности операций при выполнении гидравлического разрыва пластов.
• увеличить площадь трещин и проницаемость пласта;
• необходимо снизить расходы на текущее обслуживание и уменьшить угрозы, вызванные вредным воздействием на окружающую среду.

Перспективы исследований: разработка новых составов с регулируемой скоростью реакции и адаптация технологий для сложных геологических условий.