Продуктивность горизонтальных скважин с многозонным гидроразрывом пласта и способы ее расчета

Выполнен многопараметрический количественный анализ продуктивности горизонтальных скважин с многозонным гидравлическим разрывом пласта в режиме установившегося притока на основе высокоточного численного решения трехмерной задачи на подробной конечно-объемной сетке. Выявлены условия целесообразности выполнения многозонного гидроразрыва пласта и взаимосвязь основных параметров системы для достижения заданного уровня продуктивности скважины. Установлены условия и предложена аналитическая запись приближенного критерия, когда приток к стволу скважины пренебрежимо мал по сравнению с притоком к трещинам гидроразрыва. Оценена точность и установлены условия применимости наиболее обоснованных упрощенных аналитических моделей расчета продуктивности.

1. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. (1984). Движение жидкостей и газов в природных пластах. Москва: Недра, 211 с.

2. Елкин С.В., Алероев А.А., Веремко Н.А., Чертенков М.В. (2016). Учет влияния безразмерной проводимости на экспресс-расчет дебита жидкости после многозонного гидроразрыва пласта. Нефтяное хозяйство, 12, с. 110–113.

3. Каневская Р.Д. (1999). Математическое моделирование разработки месторождений нефти и газа с применением гидравлического разрыва пласта. Москва: Недра, 204 с.

4. Мазо А.Б., Поташев К.А., Хамидуллин М.Р. (2015). Фильтрационная модель притока жидкости к горизонтальной скважине с многостадийным гидравлическим разрывом пласта. Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки, 157 (4), с. 133–148.

5. Мазо А.Б., Хамидуллин М.Р. (2017). Явно-неявные алгоритмы ускорения расчета двухфазного притока к горизонтальной скважине с многостадийным гидроразрывом пласта, Выч. мет. программирование, 18 (3), с. 204–213.

6. Присмотров К.В., Варавва А.И., Воронинская Я.Г. (2023). Особенности методики моделирования многостадийного гидроразрыва пласта на скважинах газоконденсатного месторождения Х. Георесурсы, 25(4), с 82-91. https://doi.org/10.18599/grs.2023.4.5

7. Симонов М.В., Рощектаев А.П. (2017). Модель притока к горизонтальной скважине с многостадийным гидроразрывом пласта для расчета дебита сланцевого газа и нефти. PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти, с. 25-30.

8. Хамидуллин М.Р. (2016). Численное моделирование притока однофазной жидкости к горизонтальной скважине с трещинами многостадийного гидроразрыва пласта. Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки, 158 (2), с. 287–301.

9. Христианович С.А., Михлин С.Г., Девисон Б.Б. (1938). Некоторые новые вопросы механики сплошной среды. Москва: Издательство АН СССР, 407 с.

10. Butler R., Suprunowicz R. (1996). The effect of vertical fractures upon the performance of horizontal wells when coning can occur. Journal of Canadian Petroleum Technology, 35 (2), pp. 45–54.

11. Economides M., Oligney R., Valkó P. (2001). Unified Fracture Design: Bridging the Gap Between Theory and Practice. Orsa Press, 262 p.

12. Economides M., Hill, A. Ehlig-Economides C. (1994). Petroleum Production System. New Jercy: Prentice Hall. 624 p.

13. Frih N., Martin V., Roberts J.E, Saâda A. (2012). Modeling fractures as interfaces with nonmatching grids. Computer Geosciences, 16, pp. 1043–1060. https://doi.org/10.1007/s10596-012-9302-6

14. Gidley J., Holditch S, Nierode D., Veatch R. (1989). Recent Advances in Hydraulic Fracturing. Society of Petroleum Engineers, 318 p.

15. Giger F., Reiss L., Jourdan A. (1984). The Reservoir Engineering Aspects of Horizontal Drilling, paper SPE 13024 presented at SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston.

16. Guo B. Schechter D. (1997). A Simple and Rigorous Mathematical Model for Estimating Inflow Performance of Wells Intersecting Long Fractures. Paper SPE 38104 presented at the SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition, Kuala Lumpur. https://doi.org/10.2118/38104-MS

17. Guo B., Yu X., Khoshgahdam M. (2009). Simple Analytical Model for Predicting Productivity of Multifractured Horizontal Wells. SPE Reservoir Evaluation & Engineering 12 (06), pp. 879–885. https://doi.org/10.2118/114452-PA

18. Hyman J., Karra S., Makedonska N., Gabel C., Painter S., Viswanathan H. (2015). dfnWorks: A discrete Fracture network framework for modeling subsurface flow and transport. Computers & Geoscience, 84, pp. 10–19. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2015.08.001

19. Joshi S. (1988). Augmentation of Well Productivity With Slant and Horizontal Wells, Journal of Petroleum Technology, 75, pp. 729-739. https://doi.org/10.2118/15375-PA

20. Li H., Jia Zh., Wei Zh. (1996). A New Method to Predict Performance of Fractured Horizontal Wells. International Conference on Horizontal Well Technology, Calgary, Alberta, Canada. https://doi.org/10.2118/37051-MS

21. Lie K.-A. (2019). An Introduction to Reservoir Simulation Using MATLAB/GNU Octave: User Guide for the MATLAB Reservoir Simulation Toolbox (MRST). Cambridge University Press, 678 p. https://doi.org/10.1017/9781108591416

22. Long J., Remer J., Wilson C., Witherspoon P. (1982). Porous Media Equivalents for Networks of Discontinuous Fractures. Water Resources Research, v.18, pp. 645–658. https://doi.org/10.1029/WR018i003p00645

23. Mazo A., Khamidullin M., Potashev K. (2017). Numerical simulation of a one-phase steady flow towards a multistage fractured horizontal well. Lobachevskii journal of mathematics, v.38, pp. 818-826. ISSN 1818-9962. https://doi.org/10.1134/S1995080217050183

24. Mazo A., Potashev K., Khamidullin M. (2019). Simplified Model to Estimate Productivity of Horizontal Well with Multistage Hydraulic Fracturing. Lobachevskii Journal of Mathematics, v.40 (8), pp. 1186-1193. https://doi.org/10.1134/S199508021908016X

25. Mazo A., Khamidullin M., Potashev K., Uraimov A. (2024). Mathematical Model of Water- and Oil-Soluble Tracers Transfer in Studying Multistage Hydraulic Fracturing. Fluid Dynamics, v.59(3), pp. 427–443. https://doi.org/10.1134/S0015462824600287

26. Mukherjee H., Economides M. (1991). A Parametric Comparison of Horizontal and Vertical Well Performance. SPE Formation Evaluation, 6(02), pp. 209–216. https://doi.org/10.2118/18303-pa

27. Ozkan E., Brown M., Raghavan R., Kazemi H. (2009). Comparison of fractured horizontal-well performance in conventional and unconventional reservoirs. Paper presented at the SPE Western Regional Meeting, San Jose, California, pp. 345–360. https://doi.org/10.2118/121290-MS

28. Potashev K., Mazo A., Mukhina M., Uraimov A., Maklakov D., Khamidullin M. (2024). High-speed algorithm for computing the inflow to multiple-fractured horizontal wells using stream tubes. Comput Geosci, 28, pp. 1389–1411. https://doi.org/10.1007/s10596-024-10322-w

29. Prats M. (1961). Effect of Vertical Fractures on Reservoir Behavior Incompressible Fluid Case, Society of Petroleum Engineers Journal, pp. 105-118. https://doi.org/10.2118/1575-G

30. Raghavan R., Joshi S. (1993). Productivity of Multiple Drainholes or Fractured Horizontal Wells. SPE Formation Evaluation 8 (01), pp. 11–16. https://doi.org/10.2118/21263-PA

31. Robinson P. (1984). Connectivity, flow and transport in network models of fractured media. [PhD thesis]. University of Oxford.

32. Tan X.-H., Jiang L., Li X.-P., Zhang B.-J., Li X.-C. (2018). Flow model of a multi-stage hydraulic fractured horizontal well based on tree-shaped fractal fracture networks. Journal of Petroleum Science and Engineering, Volume 169, pp. 494–503. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.06.008

33. Wei Y., Economides, M.J. (2005). Transverse hydraulic fractures from a horizontal well. Proceedings. Paper presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, https://doi.org/10.2118/94671-MS

34. Xing F., Masson R., Lopez S. (2017). Parallel vertex approximate gradient discretization of hybrid dimensional Darcy flow and transport in discrete fracture networks. Computer Geoscience, v.21, pp. 595–617. https://doi.org/10.1007/s10596-016-9606-z

35. Yuan H., Zhou D. (2010). A New Model for Predicting Inflow Performance of Fractured Horizontal Wells. SPE Western Regional Meeting, Anaheim, California, USA. https://doi.org/10.2118/133610-MS

36. Zhang H., Han G., Houeto F., Lessard R., Wang W., Li J. (2012). New Methods to Predict Inflow Performance of Multiply Fractured Horizontal Wells under Two-Phase Condition and Optimize Number of Fracture Stages. North Africa Technical Conference and Exhibition, Cairo, Egypt. https://doi.org/10.2118/152837-MS