Proizvodnja nafte i plina...komplementarnost dviju tehnologija Višestruke radijalne frakture Shema iniciranja i napredovanja pukotine Utiskivanje podupirača u pukotinu Podupirač:

HIDRAULIČKO FRAKTURIRANJE U

HRVATSKOJ:

Jučer, danas, sutra

Prof. dr. sc. Marin Čikeš

Iz predgovora četvorice

predsjednika SPE-a

• “… naš stav je da je nafta (i plin i ugljen), navedena kao fosilno gorivo, imala izrazito povoljan utjecaj na moderno društvo i da će se taj utjecaj nastaviti još desetljećima.”

• “Nismo protiv alternativnih izvora energije kao što su vjetar, sunčeva energija, biogoriva i slično. Ali je neodgovorno sugerirati da ovi izvori energije mogu zamijeniti čak i mali dio energije fosilnih goriva u bliskoj budućnosti, ako se to ikad i dogodi.”

Iz predgovora četvorice

predsjednika SPE-a

• “Mi ne možemo razumjeti zašto političari i novinski komentatori prezentiraju kao činjenice stvari koje se jednostavno ne mogu dogoditi. Ovo uključuje izjave da će sunčeva energija činiti 20% svjetske energije za 20 godina ili da će vjetar igrati istu ulogu čak i ranije. Nijedan od ovih izvora energije ne može činiti više od nekoliko postotaka svjetske energije u sljedećih 20 godina.”

• “ … U međuvremenu, nafta i plin su na raspolaganju.”

Višestruko frakturirana horizontalna bušotina –

komplementarnost dviju tehnologija

Višestruke radijalne frakture

Shema iniciranja i napredovanja pukotine

Utiskivanje podupirača u pukotinuPodupirač:

– Kvarcni pijesak;

– Smolom obloženi kvarcni pijesak;

– Keramička zrnca (ISP);

– Sinterizirani boksit (HSP).

Shematski

prikaz

površinske

opreme za

izvođenje

hidrauličkog

frakturiranja

Fotografija

površinske

opreme pri

izvođenju

masivnog

frakturira-

nja

Fotografije frakturiranja u knjizi “Hrvatski naftaši”

Naprezanja u ležišnim stijenama• Jedan od najvažnijih

parametara, koji utječu na geometriju, orijentaciju (vertikalno/horizontalno) i azimut hidraulički stvorene pukotine, jest in-situ naprezanje (napon), kako u ležišnim tako i u pokrovnim i podinskim stijenama.

• Opće stanje naprezanja u podzemlju određeno je s tri glavne, međusobno okomite i nejednake komponente, sx, sy, sz.

• Vertikalna komponenta, sz, predstavlja geostatički tlak, koji se može izračunati integriranjem gustoće, r, pokrovnih stijena od površine Zemlje do dubine ležišne stijene:

• Tipične vrijednosti vertikalnog naprezanja u sedimentnim bazenima kreću se u području 23 do 25 kPa/m.

Vertikalna pukotina

okomita na najmanje

naprezanje

Vertikalna pukotinaHorizontalna pukotina -

ograni~ena ve}im- vertikalno naprezanje

naprezanjima umanje od lateralnog

pokrovnim i

podinskim stijenama

DULJINA PROPORCIONALNA NAPREZANJU

s

s

s

z

y

x

s

s

s

z

y

x

0

( )

H

z h gdhs r

Naprezanja u ležišnim stijenama• Pretpostavljajući

linearnu elastičnost

ležišnih stijena,

horizontalne

komponente

naprezanja, sx, sy, određene su

jednadžbama:

• gdje je n Poissonov koeficijent, p

ležišni (porni) tlak, a sEnaprezanje prouzročeno

vanjskim utjecajima, kao što su

tektonski poremećaji, termalni

efekti itd.

Vertikalna pukotina

okomita na najmanje

naprezanje

Vertikalna pukotinaHorizontalna pukotina -

ograni~ena ve}im- vertikalno naprezanje

naprezanjima umanje od lateralnog

pokrovnim i

podinskim stijenama

DULJINA PROPORCIONALNA NAPREZANJU

s

s

s

z

y

x

s

s

s

z

y

x

1 x

x z Ep pn

s s sn

1 y

y z Ep pn

s s sn

O rizicima pri frakturiranju – u knjizi …

KGD model hidraulički stvorene pukotine• Na temelju jednadžbi

klasične mehanike stijena, razvijen je primjenjivi model, poznat pod akronimom KGD(Kristijanovič-Geertsma-de Klerk), pretpostavljajući horizontalno ravninsko stanje deformacije.

• Dakle, oblik pukotine ne ovisi o njenoj vertikalnoj poziciji, zbog čega ni širina pukotine nije funkcija njene visine, pa imamo pukotinu konstantne visine, pravokutnog uzdužnog presjeka u vertikalnoj ravnini (Slika).

• Ovakav model dobro opisuje slučaj kad je visina pukotine veća od njene duljine.

PKN model hidraulički stvorene pukotine• Ako se x zamijeni sa z, a

2L s hf, imamo slučaj vertikalne ravninske deformacije, u ravnini okomitoj na smjer napredovanja pukotine, što predstavlja osnovicu za PKN model (Perkins, Kern, Nordgren).

• Takav je slučaj u vertikalno ograničenim zonama, gdje je visina pukotine manja od njene duljine.

• Budući da nema vertikalnog protoka fluida tlak je jednoliko raspoređen po visini pukotine, pa jednadžba širine pukotine glasi:

2

21 2( ) 1 (0) 1 2

f

f

f

h p zw z w z h

G h

n

Simulacija hidrauličkog frakturiranja:

Fracture Width Contours (EOJ)

Fracture Width Contours (Closure)

Concentration/Area (Closure)

Fracture Conductivity (Closure)

Perfs

T2

T1

Temperature profiles after pre-treatment test

GR

SP

RT

Temperature log after calibration treatment

SP

RT

Temp. 3.5h

Temp. 5.5h

Perfs.

Perf.

T2

T1

GR

SP

SW

Temperaturni profil nakon hidrauličkog loma

Ustaljeni radijalni protok

• Neoštećena

bušotina, ks=k:

• Oštećena

bušotina, ks

Frakturirana bušotina – ustaljeni protok• Pseudoradijalni

protok:

• Ako je:

• Tada je: • Pa je omjer indeksa

proizvodnosti:

.

2

lnst

e

w

khJ

rB

r

100f

fD

f

k wC

kL

.

ln

ln0,5

e

st w

e

f

r

J r

rJ

L

0,5

ln 0,5

w f

f w

r L

s L r

Frakturirana bušotina – poluustaljeni protok

Frakturirana bušotina – neustaljeni protok

Frakturirana bušotina – tipske krivulje

Production Simulators

In real cases, a modern finite-difference reservoir simulator is

preferable for productivity analysis. Generally, such

simulator cover two different cases,

Constant production rate;

Constant flowing pressure;

and three different reservoir models,

Infinite reservoir;

Finite reservoir with closed outer boundary;

Finite reservoir with constant pressure at outer

boundary;

Production Simulation Example

Well Model: Fractured Well/Infinite Reservoir

Dimensionless Conductivity: 10

Propped Fracture Length: 87.5 (m)

Net Pay Zone Height: 10 (m)

Initial Reservoir Pressure: 230 (bar)

Reservoir Permeability: 1 (md)

Reservoir Porosity: 10 (%)

Reservoir Fluid Viscosity: 0.24 (cp)

Wellbore Skin Factor: 10

Začetci tehnologije HF-a u Hrvatskoj

• Na teorijskom planu, proces hidrauličkog frakturiranja nazočan je u Hrvatskoj prilično dugo. Naime, ubrzo nakon objavljivanja njegovog prvog izvođenja, 1947. godine u SAD-u,

J.B. Clark: "A Hydraulic Process for Increasing the Productivity of Wells", Transactions of AIME (1949), 186.,

• proces hidrauličkog frakturiranja opisan je i u hrvatskoj naftnoj literaturi:

J. Vučković: "Stvaranje raspuklina u slojevima", Nafta 9, rujan 1954.,

L. Berdon: "Sand-oil frac", Nafta 12, prosinac 1954.,

V. Peroš: "Sredstva koja se primjenjuju kod hidrauličkog stvaranja raspuklina u slojevima", Nafta 2, veljača 1957.

Početci primjene HF-a u Hrvatskoj

• Prvi pokušaji praktične primjene ovog procesa također su opisani u literaturi, i prezentirani na simpozijima:

L. Berdon: "Frakturiranje slojeva u Lendavi", Nafta 6, lipanj 1957.,

J. Szabo, A. Ivaniš, R. Holub: "Hidrauličko razdiranje stijena s visokim slojnim pritiscima i visokim temperaturama u ležištu Petišovci", Simpozij o razradi ležišta i pridobivanju nafte i plina, Cavtat, 18.-22. listopada 1976.

• No, sve do osamdesetih godina to su bile rijetke operacije, bez značajnijih rezultata:

Ž. Škrinjar, Z. Nađaković, B. Lončarić, M. Čikeš, M. Režek: "Tehnički problemi izvođenja specijalnih rudarskih radova u bušotinama istočne Slavonije", DIT 10, lipanj 1982.

Znanstveni i stručni napredak• Nekoliko znanstvenih radova s početka osamdesetih godina

svjedoči o zavidnom stručnom znanju u hrvatskoj naftnoj industriji:

K. Jelić: "Određivanje smjera frakturiranja u bušotini Klo-21", Zbornik radova R-G-N fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, u povodu 40 god. rada 1939-1979., Zagreb, 1979.,

B. Molak: "Hidrauličko razdiranje stijena - veća proizvodnja nafte i plina, I-III", Nafta 12, prosinac 1979., Nafta 1, siječanj 1980., Nafta 2, veljača 1980.,

M. Čikeš, J. Papo: "Gibanje i raspored podupirača u vertikalnoj pukotini", Nafta 34 (1), siječanj 1983.,

M. Čikeš: "Opći pristup projektiranju masivnog hidrauličkog frakturiranja", IV. Jadranski susret naftaša, Cavtat, 14.-17. listopada 1985.,

M. Čikeš, J. Papo: "Simuliranje procesa hidrauličkog frakturiranja stijena-ležišta nafte i plina", VIII. Međunarodni simpozij "Kompjuter na sveučilištu", Cavtat, 12.-15. svibnja 1986.; Nafta39 (7-8), srpanj-kolovoz 1988.

Operativna ograničenja

• Međutim, slaba opremljenost hrvatske naftne industrije

radnim sredstvima i popratnom mjernom tehnikom,

uzrokom su skromnih rezultata, a time i nedostatne,

pa i neadekvatne, primjene ovog procesa.

• Naime, sva dotadašnja frakturiranja izvedena su s

nedostatnim obujmom fluida i premalim protokom, uz

izrazito malu koncentraciju, pa dakle i ukupnu masu

podupirača, što je sve skupa, najčešće, rezultiralo

kratkom, vrlo slabo vodljivom pukotinom.

• S druge pak strane, izostanak značajnijih rezultata

stvorio je nepovjerenje prema ovom procesu što je

sužavalo izbor bušotina-kandidata za hidrauličko

frakturiranje na zaista najlošije.

Prekretnica• U tom smislu, prekretnicom se može smatrati 1985. godina, kada je, uz

angažman inozemne usluge, frakturirana plinsko-kondenzatna bušotina Kal-5alfa, te, unatoč iznimno teškim ležišnim uvjetima, polučen izvrstan rezultat:

M.J. Economides, M. Čikeš, H. Pforter, T.H. Udick, P. Uroda: "The Stimulation of a Tight, Very-High-Temperature Gas-Condensate Well", Unconventional Gas Technology Symposium, Louisville, SAD, 18.-21. svibnja, 1986., rad br. SPE 15239; SPE Formation Evaluation, ožujak 1989.

• Nakon toga slijedi nekoliko serija takvih poslova koji su dobrim dijelom opisani u domaćoj i stranoj literaturi:

B. Omrčen, I. Ibrahimpašić, B. Lončarić: "Svladavanje složenih prirodnih zapreka u funkciji iskorištavanja ležišta ugljikovodika u dubokom Panonu", Nafta 38 (11-12), studeni-prosinac 1987.

M. Čikeš: "Mogućnost povećanja pridobivih rezervi ugljikovodika primjenom postupka MHF", Konferencija "Strategija znanstveno-tehnološkog razvoja u geologiji, rudarstvu i metalurgiji", Opatija, 26.-28. listopada 1988.

M. Čikeš, M.J. Economides: "Fracturing of High-Temperature, Naturally Fissured, Gas-Condensate Reservoirs", 1990 SPE European Petroleum Conference, Hag, Nizozemska, 22.-24. listopada, 1990., rad br. SPE 20973; SPE Production Engineering, svibanj 1992.

M. Čikeš: "Long-Term Hydraulic Fracture Conductivities Under Extreme Conditions", EUROPEC'96, SPE European Petroleum Conference, Milano, Italija, 22.-24. listopada, 1996., rad br. SPE 36878; SPE Production & Facilities, studeni 2000.

Rezultati• Kroz to vrijeme poboljšana je i opremljenost domaće

industrije, pa je glavnina poslova nakon 1989. godine

izvedena uz minimalno ili nikakvo angažiranje strane

opreme.

• Također, od tada počinje i sustavno praćenje

ostvarenih proizvodnih rezultata.

• U nastavku je dan usporedni prikaz proizvodnih

parametara prije i poslije hidrauličkog frakturiranja u

plinskim, odnosno plinsko-kondenzatnim i naftnim

bušotinama.

• Prikupljeni podaci odnose se na razdoblje od 1985.

god. do lipnja 1994., za koje je razdoblje dana i

kumulativna proizvodnja plina, kondenzata i nafte.

Podatci …

Rezultati hidrauličkih frakturiranja u

Hrvatskoj, obrađeni u doktorskoj

disertaciji

"Mogućnost povećanja pridobivih

zaliha ugljikovodika primjenom

postupka hidrauličkog frakturiranja“

(M. Čikeš, veljača 1995., R-G-N

fakultet Sveučilišta u Zagrebu)

REZULTATI HIDRAULI^KIH FRAKTURIRANJA PLINSKIH BU[ OTINA U REPUBLICI HRVATSKOJ

DNEVNA PROIZVODNJA PLINA I KONDENZATA (m3/d) KUMULATIVNA PROIZV.

DATUM BU[ OTINA PRIJE FRAKTURIRANJA POSLIJE FRAKTURIRANJA OMJER LIPANJ, 1994. DO VI/94. (m3)

H.F. PLIN KOND. PLIN KOND. I.P. PLIN KOND. PLIN KOND.

V. 1985. Kal-5alfa 2,696.00 3.50 50,269.00 25.10 15.80 - - 8.46E+06 4,520.00

VIII. 1986. Kal-3 14,044.00 8.60 135,420.00 115.50 103.00 28,622.00 24.90 2.66E+08 234,000.00

VIII. 1986. Mol-15 125,700.00 9.30 441,974.00 37.00 10.90 121,500.00 10.70 3.26E+08 27,600.00

VIII. 1986. Mol-26 5,000.00 0.40 21,100.00 1.90 4.20 - - - -

XII. 1986. Ok-34 12,860.00 7.50 79,770.00 14.90 10.00 39,500.00 7.60 1.42E+08 38,000.00

X. 1987. StG-1 40,257.00 44.30 134,793.00 137.00 6.70 26,274.00 28.10 1.06E+08 112,000.00

X. 1987. Mol-23 5,800.00 0.40 38,600.00 3.10 8.20 - - - -

XI. 1987. Ok-23 10,857.00 1.40 23,853.00 2.00 3.60 16,800.00 2.30 3.35E+07 8,130.00

VI. 1989. StG-2 2,351.00 1.60 52,527.00 67.30 131.40 - - - -

VII. 1989. Kal-11 79,320.00 53.70 179,500.00 104.80 6.60 8,600.00 7.10 1.45E+08 124,000.00

VII. 1989. Mol-25 166,670.00 11.90 253,200.00 16.90 4.40 325,600.00 23.60 3.51E+08 27,700.00

VII. 1989. Mol-31 35,700.00 0.90 105,250.00 8.70 12.60 73,700.00 4.30 1.50E+08 10,100.00

XI. 1989. OkD-3 15,989.00 2.40 35,731.00 11.30 3.20 19,800.00 6.60 2.98E+07 11,800.00

VI. 1990. Ok-53alfa 4,599.00 2.00 23,980.00 7.70 76.50 14,900.00 5.30 1.21E+07 4,020.00

VII. 1990. Kal-14 51,322.00 31.10 159,551.00 113.70 5.50 60,189.00 34.00 1.30E+08 84,200.00

XI. 1990. StG-5 37,778.00 34.90 55,551.00 78.10 3.60 - - 2.17E+06 2,300.00

XI. 1990. StG-6 94,461.00 103.80 140,537.00 154.00 8.00 70,105.00 74.80 6.38E+07 67,800.00

XII. 1990. Ok-36alfa 4,000.00 1.40 55,828.00 20.00 170.50 87,700.00 33.10 4.94E+07 21,800.00

X. 1992. Ok-55 5,000.00 2.10 77,833.00 18.10 36.70 - - - -

III. 1994. Ok-57 36,645.00 18.70 171,682.00 51.40 11.80 - - - -

UKUPNO 751,049.00 339.90 2,236,949.00 988.50 893,290.00 262.40 1.81E+09 777,970.00

SREDNJA VRIJEDNOST 15,016.50 5.50 78,801.50 22.55 9.10 39,500.00 10.70 1.06E+08 27,600.00

PROSJE^NA VRIJEDNOST 37,552.45 17.00 111,847.45 49.43 31.66 68,714.62 20.18 1.21E+08 51,864.67

REZULTATI HIDRAULI^KIH FRAKTURIRANJA NAFTNIH BU[ OTINA U REPUBLICI HRVATSKOJ

PROIZVODNJA NAFTE PRIJE H.F. PROIZVODNJA NAFTE POSLIJE H.F - DO VI/94.

DATUM BU[ OTINA VRIJEME KUMULATIVNA DNEVNA (m3/d) VRIJEME KUMULATIVNA DNEVNA (m3/d)

H.F. (GOD.) (m3) PROSJE^ NA PRIJE H.F. (GOD.) (m3) PROSJE^ NA POSLIJE H.F. VI/94.

X. 1989. OK-14alfa 3.00 1,866.00 1.70 0.00 4.50 34,800.00 21.19 47.50 15.30

X. 1989. Ok-21alfa 4.00 5,790.00 3.97 0.00 4.50 9,110.00 5.55 24.70 1.20

XII. 1989. @u-261 0.00 0.00 0.00 1.00 4.40 14,790.00 9.21 7.80 14.50

XII. 1989. @u-266 0.00 0.00 0.00 0.80 4.40 20,790.00 12.95 14.80 9.10

I. 1990. Ok-9 14.00 23,366.00 4.57 0.00 4.30 8,670.00 5.52 21.20 1.70

I. 1990. Ok-10 11.00 48,319.00 12.03 0.00 4.30 5,790.00 3.69 16.20 1.50

XII. 1990. @u-271 0.00 0.00 0.00 1.50 3.40 10,830.00 8.73 10.90 5.50

XII. 1990. @u-270 0.00 0.00 0.00 1.20 3.40 8,960.00 7.22 8.60 5.20

XII. 1990. @u-127 11.50 4,854.00 1.16 1.20 3.40 3,640.00 2.93 5.10 1.40

VI. 1991. Jam-76alfa 4.50 1,037.00 0.63 0.00 2.60 2,640.00 2.78 10.00 1.50

VI. 1991. Bl-13 16.80 12,782.00 2.08 0.90 3.00 11,860.00 10.83 25.10 8.50

III. 1992. Bl-17 0.00 0.00 0.00 0.80 2.10 2,240.00 2.92 8.70 1.40

IV. 1992. @u-257 0.00 0.00 0.00 2.00 2.10 8,640.00 11.27 16.80 10.20

IV. 1992. @u-253 4.50 3,800.00 2.31 0.00 2.10 216.00 0.28 1.20 0.40

IV. 1992. Bn-40 33.00 11,495.00 0.95 0.00 2.10 4,870.00 6.35 14.50 3.30

I. 1993. Cr-12 0.00 0.00 0.00 3.50 0.80 2,430.00 8.32 12.60 8.10

III. 1993. Bn-57 27.00 7,427.00 0.75 0.50 1.10 2,760.00 6.87 15.40 3.50

III. 1993. Jo-2 0.00 0.00 0.00 1.20 1.10 2,500.00 6.23 34.90 4.00

V. 1993. Bl-3 18.00 3,957.00 0.60 0.60 1.00 5,910.00 16.19 23.50 10.60

V. 1993. Bl-68 14.00 21,200.00 4.15 1.80 1.00 4,030.00 11.04 19.30 14.00

V. 1993. @u-272 2.00 1,626.00 2.23 2.00 1.00 5,630.00 15.42 51.10 9.30

XI. 1993. @u-275 1.40 2,767.00 5.41 4.00 0.50 2,230.00 12.22 3.50 19.10

XI. 1993. @u-263 4.00 2,797.00 1.92 2.40 0.50 2,530.00 13.86 31.70 17.90

II. 1994. @u-273 2.00 1,610.00 2.21 3.30 0.25 599.00 6.56 12.20 5.00

UKUPNO 170.70 154,693.00 46.69 28.70 57.85 176,465.00 208.15 437.30 172.20

SREDNJA VRIJEDNOST 3.50 2316.50 1.06 0.95 2.10 5250.00 7.77 15.10 5.35

PROSJE^ NA VRIJEDNOST 7.11 6445.54 1.95 1.20 2.41 7352.71 8.67 18.22 7.18

Rezultati hidrauličkih frakturiranja

naftnih bušotina u RH do VI./94.Vrijemegod.

Qm3

qsrm3/d

qm3/d

Prosjek za grupu od 16 bušotina

Prije HF 10.67 9668 2.92 1.04

Poslije HF 2.26 6580 8.83 7.14

Prosjek za grupu od 8 bušotina

Prije HF 0 0 0 1.5

Poslije HF 2.71 8897 8.36 7.25

Prosjek za svih 24 bušotine

Prije HF 7.11 6445 1.95 1.2

Poslije HF 2.41 7353 8.67 7.18

Rezultati hidrauličkih frakturiranja

plinskih bušotina u RH do VI./94.Prosječne vrijednosti za 20 bušotina

Proizvodnja plina, m3/d 37,550

Prije

HF Proizvodnja kondenzata, m3/d 17.0


Proizvodnja kondenzata, m3/d 49.4

Poslij

eH

F Omjer indeksa proizvodnosti 31.66


Proizvodnja kondenzata, m3/d 20.18

Kumulativna proizvodnja plina, m3 1.21E+08

Nako

n 5

.55

go

din

a

Kumulativna proizvodnjakondenzata, m3

51,865

Pre-frac & Post-frac Well

Performance on Molve FieldWell Number 15 25 31

Gas production, m3/day 125,700 154,000 35,700

Condensate production,m3/day

3.9 13.5 4.3

Pre

-fra

c

Flowing pressure, bar 103 290 202



25 9.4 9.6

Po

st-

fra

c




16.8 22.6 8.4

At

2 y

ea

rs



Performance on Kalinovac FieldWell Number 3 11 14



14.2 30.9 7

Pre

-fra

c




120 74.4 104

Po

st-

fra

c




75.1 73 67

At

2 y

ea

rs



Performance on Stari Gradac FieldWell Number 1 6

Gas production, m3/day 40,200 52,900


44.5 48.6

Pre

-fra

c

Flowing pressure, bar 246 375



137.6 156.2

Po

st-

fra

c




50.1 79

At

4 y

ea

rs


“Sibirska epopeja”

• Uslijed smanjenih domaćih aktivnosti tijekom Domovinskog rata, INA-Naftaplin pokušava prodati svoje usluge na inozemnom tržištu.

• U tome uspijeva koncem 1995. god., kad s ruskom naftnom tvrtkom Varjogannjeftegaz (VNG) sklapa ugovor za projektiranje, izvođenje i nadzor pilot-projekta od tri frakturiranja na tri različita polja.

• Nakon uspješnog pilot-projekta u ožujku i travnju 1996., slijedi komercijalni ugovor za novih 150 frakturiranja, čija realizacija započinje u rujnu iste godine.

Oduševljenje lokalnog novinara nakon pilot-projekta

HF u sibirskim uvjetima• Osobitosti primijenjene tehnologije izložene su i na

znanstveno-stručnim skupovima:

Marin Čikeš, Srećko Čubrić, Mekhraly R. Moylashov: “Formation Damage Prevention by Using an Oil-Based Fracturing Fluid in Depleted Oil Reservoirs of Western Siberia", 1998 SPE International Symposium on Formation Damage Control, Lafayette, Louisiana, SAD, 18.-19. veljače 1998.

Marin Čikeš, Srećko Čubrić: "Гидравлический разрыв пласта как средство оптимизации добычи нефти из юрских залежей Западной Сибири", Научно-техническо совещание "РОВЫЩЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ", Radužni, Zapadni Sibir, Rusija, 23.-27. ožujka 1998.

Pre & Post-fracture Production

Median Average

Pre-fracture rate, m3/d 5.1 6.8

First 15 days rate, m3/d 77 77

First 15 days BHFP, bar 146 149

Early period rate, m3/d 57 60

Late period rate, m3/d 51 50

Late period water cut, % 10 20

Pressure Transient Analysis

Median Average

Last production rate, m3/d 74 74

BH flowing pressure, bar 141 145

Initial reservoir press., bar 222 229

Net reservoir thickness, m 20 20

Reservoir permeability, md 1.07 1.1

Fracture half-length, m 62 65

Fracture conductivity, md*m 1960 1760

HF u kupnji “Bijelih Noći”

• Tijekom realizacije prvih 60 frakturiranja na bazi komercijalnog ugovora, tj. nakon dostatnog upoznavanja geoloških i ležišnih karakteristika naftnih polja Zapadnog Sibira, započinju pregovori o preuzimanju 50%-tnog vlasničkog udjela VNG-a u mješovitom rusko-američkom poduzeću “Bijele Noći”, kao nadoknade za daljnjih 50 frakturiranja.

• Početkom 1999. godine “Bijele Noći” sa svoja dva naftna polja, Zapadni Varjogan i Tagrinsk, nalazi se u 100%-tnom vlasništvu INE.

• Nedugo zatim započinje intenzivna razrada ležišta, u čemu ključnu ulogu imaju hidraulička frakturiranja.

“Bijele Noći” prije i poslije …

“White Nights” Ltd. -- Reservoirs Description

B-10 Ach-2,3 U-1

Formation Lower Cretaceous Jurassic

Rock Type -------- S a n d s t o n e -----

Depth, m 2,730 2,820 3,000

Net Pay, m 4 - 15 4 - 25 4 - 10

Porosity, % 17 - 20 16 - 17 16 - 17

Permeability, mD 1 - 3 0.5 - 2 0.5-1.5

Water Sat., % 37 36 36

“White Nights” Ltd. -- PVT Properties

B-10 Ach-2,3 U-1

Initial Pressure, bar 270 280 302

Bubble Point, bar 100 154 302

Solution GOR, m3/m3 109 126 195

Oil Gravity, oAPI 43 43 44

Volume Factor, m3/m3 1.32 1.37 1.5

Oil Viscosity, cp 0.64 0.74 0.4

Temperature, oC 83 88 91

Pre & Post-fracture Well Performance

Pre-fracture production range:

Production rate, m3/d 4.5 - 9

Production time, years 1 - 10

Average post-fracture production:

First-month rate, m3/d 90

First-3-months rate, m3/d 62

Current rate, m3/d 40

Current water cut, % 21

Povijest proizvodnje bušotine ZV-3196 prije i poslije H.F.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

09.07.1999 28.08.1999 17.10.1999 06.12.1999 25.01.2000 15.03.2000

q;

WH

P;

Wa

ter

Co

nte

nt

0

50

100

150

200

250

BH

P

q liquid (m3/day)

WHP (atm)

Water content (%)

BHP (atm)

Q=149 m3Q=3858 m3

PBU Test Results

pi=276 bar

kh=7.8 mD.m

k=0.87 mD

xf=121 m

Prosječna kumulativna proizvodnja frakturiranih bušotina

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

20 40 60 80 100 120 140 160

Prosječno vrijeme rada bušotina (dana)

Ku

mu

lati

vn

a p

roiz

vo

dn

ja

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Bro

j b

ušo

tin

a

Proizvodnja nafte (t)

Proizvodnja likvida (m3)

Broj bušotina

Prosječna dnevna proizvodnja frakturiranih bušotina

0

20

40

60

80

100

120

20 40 60 80 100 120 140 160

Prosječno vrijeme rada bušotina (dana)

Dn

ev

na p

roiz

vo

dn

ja

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Bro

j b

ušo

tin

a;

Sad

ržaj v

od

e

Proizvodnja nafte (t/dan)

Proizvodnja likvida (m3/dan)

Broj bušotina

Sadržaj vode (vol %)

Stanje proizvodnje pojedinih ležišta polja Z. Varjogan

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

U-1 Ačimovka B-10 KUPOLA I. Z.VARJOGAN

30.04.1999. Broj bušotina

28.02.2000. Broj bušotina

28.02.2000. Broj H.F.

30.04.1999. q (*10 m3/d)

28.02.2000. q (*10 m3/d)

Dio izlaganja iz

2003. god.

KAKO POVEĆATI PRIDOBIVE

ZALIHE NAFTE I PLINA U

DRŽAVI HRVATSKOJ

Dr.sc. Marin Čikeš

Dipl.ing.naftnog inženjerstva

Neovisni savjetnik

Svrha izlaganja

Ponuditi odgovore na pitanja:

Može li se uopće povećati zalihe

nafte i plina jedne države?

O kolikom se potencijalnom

povećanju zaliha radi?

Koliko povećanje zaliha nudi

suvremena tehnologija?

Definicija zaliha (SPE, WPC)

“Dokazane zalihe sirove nafte, prirodnog

plina i njegovih kapljevina su procijenjene

količine za koje geološki i tehnološki

podaci ukazuju, s razumnom sigurnošću,

da će se moći pridobiti u budućnosti iz

poznatih ležišta, pod postojećim

ekonomskim uvjetima.”

Dokazane zalihe = bilančne (rentabilne)

zalihe kategorija A, B, C1 (NN 48/92).

Neformalna podjela ležišta nafte i plina

Konvencionalna, tj. ležišta, čija geološka i tehnološka svojstva omogućuju njihovo rentabilno iskorištavanje konvencionalnim metodama.

Nekonvencionalna, tj. ležišta, čija svojstva sprječavaju njihovo rentabilno iskorištavanje konvencionalnim metodama (ležišta nafte i plina u slabo propusnim stijenama, ležišta viskozne nafte, prirodni plinski hidrati ...).

Obranjena doktorska teza (1995.)

Primjenom postupka hidrauličkog frakturiranja u nekonvencionalnim ležištima povećavaju se pridobive (bilančne) zalihe, odnosno konačni iscrpak nafte i plina u otkrivenim ležištima, čime se omogućuje i povećanje neotkrivenog pridobivog potencijala u još neotkrivenim ležištima.

Distribucija neobnovljivih prirodnih

sirovina-”Trokut resursa” (Masters-Gray)

PRVA KLASA

LEŽIŠTA SLABIJE KVALITETE

LEŽIŠTA NAJSLABIJE KVALITETE

TEHNOLOŠKA

POBOLJŠANJA

VIŠA

CIJENA

MALI CILJEVI

SEIZMIKA

GEOLOGIJA

VEĆI CILJEVI

INŽENJERING

GEOLOGIJA

VELIKI CILJEVI

ZNANSTVENA

ISTRAŽIVANJA

Distribucija propusnosti ležišnih stijena-

National Petroleum Council, SAD, 1980.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000

PROPUSNOST (E-15 m2)

OB

UJA

M L

EŽIŠ

TA

(%

)

Distribucija propusnosti 191 bušotine

Travis Peak formacije (SAD)

0

20

40

60

80

100

120

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100

PROPUSNOST (E-15 m2)

KU

MU

LA

TIV

NA

VJ

ER

OJ

AT

NO

ST

(%

)

Zaključci

Kako u Hrvatskoj još nema relevantnih procjena nafte, odnosno plina "u ležištu" u nekonvencionalnim ležištima, poput one američkog Nacionalnog vijeća za naftu, ni sustavne statističke distribucije ležišnih karakteristika (propusnosti, šupljikavosti, debljine) u ležištima koja se ne iskorištava (dakle, u većini nekonvencionalnih ležišta), poput one za Travis Peak formaciju u SAD, nužno je znanstveno-istraživačku djelatnost usmjeriti u tom pravcu.

Zaključci - nastavak

Prema prioritetima, takvu djelatnost bi se moglo svrstati u slijedeće grupe:

identificiranje i kategoriziranje nekonvencionalnih ležišta;

odabir najperspektivnijih ležišta, uvažavajući aktualne mogućnosti tehnologije;

procjena proizvodnog potencijala ležišta;

određivanje optimalnog postupka za razradu i iskorištavanje ležišta.

Zaključci - nastavak

U sklopu takvog rada može se preporučiti izradu studije mogućeg povećanja (bilančnih) zaliha nafte i plina primjenom postupka hidrauličkog frakturiranja, po slijedećim skupinama ležišta ili dijelova ležišta:

izvanbilančne - nerentabilne zalihe u ležištima koja se iskorištava, ako je uzrok nerentabilnosti zaliha slaba propusnost ležišta;

slabo propusni dijelovi ležišta, na inače rentabilnim poljima;

ležišta koja se ne iskorištava jer su im cjelokupne pridobive zalihe svrstane u klasu izvanbilančnih-nerentabilnih;

brojni istražni lokaliteti, gdje su ispitivanjem u zacijevljenim bušotinama ili DST-om, dobiveni slabi pritoci nafte ili plina;

neotkrivena nekonvencionalna ležišta, koja nesumnjivo postoje, ali za čije je otkrivanje nužno primijeniti i nekonvencionalne metode.

Documents

Proizvodnja nafte i plina...komplementarnost dviju tehnologija Višestruke radijalne frakture Shema iniciranja i napredovanja pukotine Utiskivanje podupirača u pukotinu Podupirač: