способ гидроразрыва нефтяного или газового пласта

Формула изобретения

Способ гидроразрыва нефтяного или газового пласта, включающий закачку в нефтяной или газовый пласт жидкости гидроразрыва с высокой скоростью и добавление в жидкость гидроразрыва расклинивающего наполнителя, отличающийся тем, что жидкость гидроразрыва закачивают в несколько стадий с различной интенсивностью с добавлением расклинивающего наполнителя и без него, причем в первую стадию закачивают жидкость гидроразрыва без расклинивающего наполнителя в объеме не менее 5 м³ с первоначальным расходом 1,6-3 м³ /мин, во вторую и последующие четные стадии закачивают жидкость гидроразрыва с добавлением расклинивающего наполнителя в объеме не менее 5 м³ со снижением расхода на 10% от первоначального, в третью и последующие нечетные стадии закачивают жидкость гидроразрыва без расклинивающего наполнителя в объеме не менее 5 м³ с увеличением расхода на 10% от первоначального, причем добавление расклинивающего наполнителя в жидкость гидроразрыва производят порционно с возрастанием его концентрации в смеси с жидкостью гидроразрыва от 600 до 800 кг/м³, причем количество стадий закачки жидкости гидроразрыва с добавлением расклинивающего наполнителя определяют из расчета обеспечения закачки минимального количества расклинивающего наполнителя - 3500 кг на 1 м вскрытой толщины пласта, но не менее двух.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной или газовой промышленности, а именно к способам гидроразрыва продуктивного пласта, и может быть использовано для формирования в продуктивном пласте трещин гидроразрыва необходимых размеров.

Известен способ формирования трещин гидроразрыва в подземной формации (патент RU № 2347218, МПК G01N 29/04, опубл. 20.02.2009 г., бюл. № 5), включающий закачивание жидкости в нагнетательную скважину с регулируемой частотой с целью образования и распространения в формации, по меньшей мере, одной заполненной жидкостью трещины, скачкообразное изменение давления жидкости в нагнетательной скважине, регистрацию резонансных частот колебаний, по меньшей мере, одной заполненной жидкостью трещины, регулирование частоты закачки жидкости в скважину так, чтобы она совпадала с какой-либо из резонансных частот, по меньшей мере, одной заполненной жидкостью трещины.

Недостатками данного способа являются сложность и трудоемкость его выполнения, связанные с необходимостью создания скачкообразных давлений в нагнетательной скважине, регистрации резонансных частот колебаний жидкости в трещине и регулирования частоты закачки жидкости в скважину.

Также известен способ гидроразрыва пласта (патент RU № 2447278, МПК E21B 43/26, опубл. 10.04.2012 г., бюл. № 10), включающий изоляцию продуктивного интервала пакером, установленным выше продуктивного интервала, но ниже динамического уровня в скважине, нагнетание в подпакерную зону через насосно-компрессорные трубы флюида с разной интенсивностью, создание в пласте многократных гидроразрывов.

Недостатком данного способа является его низкая технологическая эффективность, обусловленная тем, что не предусмотрена закачка расклинивающего наполнителя в трещину гидроразрыва с тем условием, чтобы после спада давления удержать трещину гидроразрыва в раскрытом состоянии.

Наиболее близким по технической сущности является способ гидроразрыва нефтяного или газового пласта с использованием расклинивающего наполнителя (патент RU № 2386025, МПК E21B 43/26, опубл. 10.04.2010 г., бюл. № 10), включающий нагнетание в нефтяной или газовый пласт жидкости с высокой скоростью, добавление в жидкость расклинивающего наполнителя, причем в качестве расклинивающего наполнителя применяют материал полидициклопентадиен.

Недостатком данного способа является его низкая технологическая эффективность, обусловленная образованием одной "монотрещины" гидроразрыва.

Техническими задачами изобретения являются:

повышение технологической эффективности способа за счет изменения скорости нагнетания жидкости гидроразрыва в смеси с расклинивающим агентом и без него, а также ступенчатого изменения концентрации расклинивающего агента в жидкости гидроразрыва;

упрощение способа проведения гидроразрыва нефтяного или газового пласта.

Поставленные технические задачи решаются способом гидроразрыва нефтяного или газового пласта, включающим закачку в нефтяной или газовый пласт жидкости гидроразрыва с высокой скоростью и добавление в жидкость гидроразрыва расклинивающего наполнителя.

Новым является то, что жидкость гидроразрыва закачивают в несколько стадий с различной интенсивностью с добавлением расклинивающего наполнителя и без него, причем в первую стадию закачивают жидкость гидроразрыва без расклинивающего наполнителя в объеме не менее 5 м³ с первоначальным расходом 1,6-3 м³ /мин, во вторую и последующие четные стадии закачивают жидкость гидроразрыва с добавлением расклинивающего наполнителя в объеме не менее 5 м³ со снижением расхода на 10% от первоначального, в третью и последующие нечетные стадии закачивают жидкость гидроразрыва без расклинивающего наполнителя в объеме не менее 5 м³ с увеличением расхода на 10% от первоначального, причем добавление расклинивающего наполнителя в жидкость гидроразрыва производят порционно с возрастанием его концентрации в смеси с жидкостью гидроразрыва от 600 до 800 кг/м³, причем количество стадий закачки жидкости гидроразрыва с добавлением расклинивающего наполнителя определяют из расчета обеспечения закачки минимального количества расклинивающего наполнителя - 3500 кг на 1 м вскрытой толщины пласта, но не менее двух.

На фиг.1 схематично представлены виды создаваемых трещин гидроразрыва в продуктивных пластах, где а - так называемая "монотрещина" гидроразрыва, б - так называемая "несбалансированная" трещина гидроразрыва. На фиг.2 схематично представлена последовательность выполнения способа.

"Несбалансированной" трещиной гидроразрыва называют такую трещину, которая развивается сразу в нескольких направлениях и имеет несколько ответвлений. Эффективная поверхность фильтрации такой трещины во много раз превосходит поверхность фильтрации "монотрещины" гидроразрыва, которая развивается преимущественно в одном направлении. "Несбалансированная" трещина гидроразрыва образуется в результате резких изменений в интенсивности закачки жидкости гидроразрыва, а также закачки жидкости разрыва как без расклинивающего агента, так и вместе с ним.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В скважину по колонне насосно-компрессорных труб последовательно закачивают жидкость гидроразрыва в смеси с расклинивающим наполнителем и без него в несколько стадий. Причем для создания так называемой "несбалансированной" трещины гидроразрыва и увеличения тем самым охвата продуктивного пласта воздействием чередуют стадии закачки жидкости гидроразрыва с расклинивающим наполнителем и стадии закачки жидкости гидроразрыва без расклинивающего наполнителя. Причем стадии закачки жидкости гидроразрыва с расклинивающим наполнителем и стадии закачки жидкости гидроразрыва без расклинивающего наполнителя закачивают с различной интенсивностью (расходом). Стадии закачки жидкости гидроразрыва с расклинивающим наполнителем выполняют со снижением расхода закачки на 10% от первоначального расхода, а стадии закачки жидкости гидроразрыва без расклинивающего наполнителя выполняют с увеличением расхода закачки на 10% от первоначального расхода.

Непосредственно сам процесс гидроразрыва продуктивного пласта и создания "несбалансированной" трещины гидроразрыва выполняют следующим образом.

Для инициирования (создания) трещины гидроразрыва в первую стадию закачивают жидкость гидроразрыва без расклинивающего наполнителя (буфер). На основании промыслового опыта установлено, что, для того чтобы начала образовываться трещина гидроразрыва, необходимо закачивать жидкость гидроразрыва с вязкостью 300-500 сП с расходом 1,6-3 м³/мин в объеме не менее 5 м³ в стадию.

Во вторую и последующие четные стадии закачивают жидкость гидроразрыва в объеме, равном не менее 5 м³ в смеси с расклинивающим наполнителем, причем расклинивающий наполнитель добавляют в жидкость гидроразрыва порционно с возрастанием его концентрации в смеси от 600 до 800 кг/м³, а расход закачки снижают на 10% от первоначального значения расхода.

В третью и последующие нечетные стадии закачивают жидкость гидроразрыва в объеме, равном не менее 5 м³ без расклинивающего наполнителя, с увеличением расхода закачки на 10% от первоначального.

После закачки всего расчетного количества расклинивающего наполнителя в смеси с жидкостью гидроразрыва осуществляют закачку продавочной жидкости, в качестве которой используют техническую воду в объеме, равном внутреннему объему спущенной колонны НКТ, плюс 0,2 м³ с расходом, равным первоначальному расходу закачки.

Общий объем применяемой жидкости гидроразрыва и количество стадий закачки жидкости гидроразрыва с расклинивающим наполнителем определяют в зависимости от толщины продуктивного пласта из расчета обеспечения минимального количества закачки расклинивающего наполнителя на 1 м толщины продуктивного пласта - 3500 кг.

Примеры практического выполнения.

Пример 1.

Продуктивный пласт 2 эксплуатируется скважиной 1 (фиг.2). Параметры продуктивного пласта: толщина - 5 м, проницаемость - 180 мД. Верхняя граница интервала перфорации - 1693 м, нижняя - 1698 м.

Исходя из условия обеспечения закачки минимального количества расклинивающего наполнителя - пропанта - на 1 м вскрытой толщины продуктивного пласта - 3500 кг, общее количество пропанта на 5 м³ вскрытой толщины продуктивного пласта должно составлять не менее 17500 кг.

Объем закачиваемой жидкости гидроразрыва в смеси пропантом приняли равным 5 м в стадию. Для того чтобы закачать 17500 кг пропанта в смеси с жидкостью гидроразрыва с постепенным увеличением его концентрации в смеси с 600 до 800 кг/м³ , необходимо 25 м³ жидкости гидроразрыва. Соответственно количество стадий закачки пропанта в смеси с жидкостью гидроразрыва было пять.

Объем закачиваемой жидкости гидроразрыва без расклинивающего агента также приняли равным 5 м³ в стадию. Соответственно количество стадий закачки жидкости гидроразрыва без добавления пропанта также было пять. Итого, общий объем используемой жидкости гидроразрыва составил 50 м ³. При выполнении процесса использовали жидкость гидроразрыва с вязкостью в пределах 300-500 сП.

В скважину на колонне насосно-компрессорных труб 3 марки "К" диаметром 89 мм по ГОСТ 633-80 спустили пакер 4 с механической осевой установкой ПРО-ЯМ02-ЯГ1(Ф) производства фирмы ООО НПФ «Пакер» (г.Октябрьский, Республика Башкортостан).

Путем осевых перемещений колонны насосно-компрессорных труб установили пакер в скважине на глубине 1690 м, соответственно внутренний объем насосно-компрессорных труб диаметром 89 мм составил 7,64 м³, объем поверхностных трубопроводов - 0,2 м ³. Объем продавочной жидкости - 7,9 м³.

Устье скважины оборудовали краном высокого давления, расставили технику, участвующую в процессе гидроразрыва, и соединили узлы и агрегаты техники между собой гидравлическими нагнетательной и вспомогательными линиями (на фиг.2 не показаны). Приготовили жидкость гидроразрыва в объеме 50 м³ и пропант в количестве 18000 кг.

Провели гидравлический разрыв в следующей последовательности.

В первую стадию по НКТ закачали в скважину жидкость гидроразрыва без добавления в нее пропанта в объеме 5 м³ с первоначальным расходом 1,6 м ³/мин.

Во вторую стадию снизили расход закачки на 10% от первоначального - до 1,44 м³/мин и закачали жидкость гидроразрыва в объеме 5 м в смеси с пропантом. Причем концентрацию пропанта в смеси с жидкостью гидроразрыва постепенно увеличивали с 600 до 800 кг/м³. Т.е. из 5 м³ жидкости гидроразрыва 1 м³ жидкости гидроразрыва закачали с добавлением пропанта с концентрацией 600 кг/м, еще 2 м³ жидкости гидроразрыва закачали с добавлением пропанта с концентрацией 700 кг/м³ и еще 2 м³ жидкости гидроразрыва закачали с добавлением пропанта с концентрацией 800 кг/м³. Общее количество закачанного пропанта в стадию составило 3600 кг.

В третью стадию повысили расход закачки на 10% от первоначального - до 1,76 м³ /мин - и закачали жидкость гидроразрыва без добавления пропанта в объеме 5 м³.

В четвертую стадию параметры закачки и концентрация пропанта были такими же, как и во второй стадии. Суммарное количество закачанного пропанта по стадиям составило соответственно 7200 кг.

В пятой стадии параметры закачки жидкости гидроразрыва были такими же, как и в третьей стадии.

В шестой стадии параметры закачки и концентрация пропанта были такими же, как и во второй и четвертой стадиях. Суммарное количество закачанного пропанта составило соответственно 10800 кг.

В седьмой стадии параметры закачки жидкости гидроразрыва были такими же, как и в третьей и пятой стадиях.

В восьмой стадии параметры закачки и концентрация пропанта были такими же, как и во второй, четвертой и шестой стадиях. Суммарное количество закачанного пропанта составило соответственно 14400 кг.

В девятой стадии параметры закачки жидкости гидроразрыва были такими же, как и в третьей, пятой и седьмой стадиях.

В десятой стадии параметры закачки и концентрация пропанта были такими же, как и во второй, четвертой, шестой и восьмой стадиях. Суммарное количество закачанного пропанта за время проведения процесса составило 18000 кг.

После закачки запланированного количества пропанта осуществили закачку продавочной жидкости, в качестве которой использовали техническую воду плотностью 1,18 г/см³ в объеме 7,9 м³ с первоначальным расходом 1,6 м ³/мин.

В результате создали "несбалансированную" трещину гидроразрыва 5 со следующими параметрами: закрепленная полудлина - 110 м и закрепленная ширина в продуктивной части - 5 мм. Общая длина трещины гидроразрыва - длина трещины в обе стороны от оси скважины - составила соответственно 220 м.

Пример 2.

Продуктивный пласт 2 эксплуатируется скважиной 1 (фиг.2). Параметры продуктивного пласта: толщина - 3 м, проницаемость 150 мД. Верхняя граница интервала перфорации - 1728 м, нижняя - 1731 м.

Исходя из условия обеспечения закачки минимального количества расклинивающего наполнителя на 1 м вскрытой толщины продуктивного пласта - 3500 кг, общее количество расклинивающего наполнителя на 3 м вскрытой толщины продуктивного пласта должно составлять не менее 10500 кг.

Объем закачиваемой жидкости гидроразрыва в смеси с пропантом приняли равным 5 м³ в стадию. Для того чтобы закачать 10500 кг пропанта в смеси с жидкостью гидроразрыва, с постепенным увеличением его концентрации в смеси с 600 до 800 кг/м³, необходимо 15 м жидкости гидроразрыва. Соответственно количество стадий закачки пропанта в смеси с жидкостью гидроразрыва было три.

Объем закачиваемой жидкости гидроразрыва без расклинивающего агента также приняли равным 5 м³ в стадию. Соответственно количество стадий закачки жидкости гидроразрыва без добавления пропанта также будет три. Итого, общий объем используемой жидкости гидроразрыва составит 30 м³. При выполнении процесса использовали жидкость гидроразрыва с вязкостью в пределах 300-500 сП.

В скважину на колонне насосно-компрессорных труб 3 марки "К" диаметром 89 мм, по ГОСТ 633-80 спустили пакер 4 с механической осевой установкой ПРО-ЯМ02-ЯГ1(Ф) производства фирмы ООО НПФ «Пакер» (г.Октябрьский, Республика Башкортостан).

Путем осевых перемещений колонны насосно-компрессорных труб установили пакер в скважине на глубине 1725 м, соответственно внутренний объем насосно-компрессорных труб диаметром 89 мм составил 7,8 м³, объем поверхностных трубопроводов - 0,2 м ³. Объем продавочной жидкости - 8,0 м³.

Устье скважины оборудовали краном высокого давления, расставили технику, участвующую в процессе гидроразрыва, и соединили узлы и агрегаты техники между собой гидравлическими нагнетательной и вспомогательными линиями (на фиг.2 не показаны). Приготовили жидкость гидроразрыва в объеме 30 м³ и пропант в количестве 10800 кг.

Провели гидравлический разрыв в следующей последовательности.

В первую стадию закачали по НКТ в скважину жидкость гидроразрыва без добавления в нее расклинивающего наполнителя в объеме 5 м³ с первоначальным расходом 2,0 м³/мин.

Во вторую стадию снизили расход закачки на 10% от первоначального - до 1,8 м³ /мин - и закачали жидкость гидроразрыва в объеме 5 м в смеси с пропантом. Причем концентрацию пропанта в смеси с жидкостью гидроразрыва постепенно увеличивали с 600 до 800 кг/м³ . Т.е. из 5 м³ жидкости гидроразрыва 1 м³ жидкости гидроразрыва закачали с добавлением пропанта с концентрацией 600 кг/м³, еще 2 м³ закачали с добавлением пропанта с концентрацией 700 кг/м³ и еще 2 м³ закачали с добавлением пропанта с концентрацией 800 кг/м ³. Общее количество закачанного пропанта в стадию составило 3600 кг.

В третью стадию повысили расход закачки на 10% от первоначального - до 2,2 м³/мин - и закачали жидкость гидроразрыва без добавления расклинивающего агента в объеме 5 м³.

В четвертой стадии параметры закачки и концентрация пропанта были такими же, как и во второй стадии. Суммарное количество закачанного пропанта по стадиям составило соответственно 7200 кг.

В пятой стадии параметры закачки жидкости гидроразрыва были такими же, как и в третьей стадии.

В шестой стадии параметры закачки и концентрация пропанта были такими же, как и во второй и четвертой стадиях. Суммарное количество закачанного пропанта составило соответственно 10800 кг.

После закачки запланированного количества пропанта осуществили закачку продавочной жидкости, в качестве которой использовали техническую воду плотностью 1,18 г/см³ в объеме 8,0 м³ с первоначальным расходом 2,0 м³/мин.

В результате создали "несбалансированную" трещину гидроразрыва 5 со следующими параметрами: закрепленная полудлина - 61 м и закрепленная ширина в продуктивной части - 4,2 мм. Общая длина трещины гидроразрыва - длина трещины в обе стороны от оси скважины - составила соответственно 122 м.

Пример 3.

Продуктивный пласт 2 эксплуатируется скважиной 1 (фиг.2). Параметры продуктивного пласта: толщина - 2 м, проницаемость 200 мД. Верхняя граница интервала перфорации - 1648 м, нижняя - 1650 м.

Исходя из условия обеспечения закачки минимального количества расклинивающего наполнителя на 1 м вскрытой толщины продуктивного пласта - 3500 кг, общее количество расклинивающего наполнителя на 2 м вскрытой толщины продуктивного пласта должно составлять не менее 7000 кг.

Объем закачиваемой жидкости гидроразрыва в смеси с пропантом приняли равным 5 м³ в стадию. Для того чтобы закачать 7000 кг пропанта в смеси с жидкостью гидроразрыва с постепенным увеличением его концентрации в смеси с 600 до 800 кг/м³, необходимо 10 м³ жидкости гидроразрыва. Соответственно количество стадий закачки пропанта в смеси с жидкостью гидроразрыва было две.

Объем закачиваемой жидкости гидроразрыва без расклинивающего агента также приняли равным 5 м³ в стадию. Соответственно количество стадий также будет две. Итого общий объем используемой жидкости гидроразрыва составит 20 м³. При выполнении процесса использовали жидкость гидроразрыва с вязкостью в пределах 300-500 сП.

В скважину на колонне насосно-компрессорных труб 3 марки "К" диаметром 89 мм по ГОСТ 633-80 спустили пакер 4 с механической осевой установкой ПРО-ЯМ02-ЯГ1(Ф) производства фирмы ООО НПФ «Пакер» (г.Октябрьский, Республика Башкортостан).

Путем осевых перемещений колонны насосно-компрессорных труб установили пакер в скважине на глубине 1645 м, соответственно внутренний объем насосно-компрессорных труб диаметром 89 мм составил 7,43 м³, объем поверхностных трубопроводов - 0,2 м ³. Объем продавочной жидкости - 7,63 м³.

Устье скважины оборудовали краном высокого давления, расставили технику, участвующую в процессе гидроразрыва, и соединили узлы и агрегаты техники между собой гидравлическими нагнетательной и вспомогательными линиями (на фиг.2 не показаны). Приготовили жидкость гидроразрыва в объеме 20 м³ и пропант в количестве 7200 кг.

Провели гидравлический разрыв в следующей последовательности.

В первую стадию по НКТ закачали в скважину жидкость гидроразрыва без добавления в нее расклинивающего наполнителя в объеме 5 м³ с первоначальным расходом 3,0 м³/мин.

Во вторую стадию снизили расход закачки на 10% от первоначального - до 2,7 м³ /мин - и закачали жидкость гидроразрыва в объеме 5 м³ в смеси с пропантом.

Во вторую стадию снизили расход закачки на 10% от первоначального - до 2,7 м³ /мин - и закачали жидкость гидроразрыва в объеме 5 м³ в смеси с пропантом. Причем концентрацию пропанта в смеси с жидкостью гидроразрыва постепенно увеличивали с 600 до 800 кг/м ³. Т.е. из 5 м³ жидкости гидроразрыва 1 м ³ жидкости гидроразрыва закачали с добавлением пропанта с концентрацией 600 кг/м³, еще 2 м³ закачали с добавлением пропанта с концентрацией 700 кг/м³ и еще 2 м³ закачали с добавлением пропанта с концентрацией 800 кг/м³. Общее количество закачанного пропанта в стадию составило 3600 кг.

В третью стадию повысили расход закачки на 10% от первоначального - до 3,3 м³ /мин - и закачали жидкость гидроразрыва без добавления расклинивающего агента в объеме 5 м³.

В четвертой стадии параметры закачки и концентрация пропанта были такими же, как и во второй стадии. Суммарное количество закачанного пропанта по стадиям составило соответственно 7200 кг.

После закачки расчетного количества пропанта осуществили закачку продавочной жидкости, в качестве которой использовали техническую воду плотностью 1,18 г/см³, в объеме 7,63 м³ с расходом 3,0 м³/мин.

В результате создали "несбалансированную" трещину гидроразрыва 5 со следующими параметрами: закрепленная полудлина - 68 м и закрепленная ширина в продуктивной части - 4,7 мм. Общая длина трещины гидроразрыва - длина трещины в обе стороны от оси скважины - составила соответственно 136 м.

В результате применения предлагаемого способа удалось упростить способ проведения гидроразрыва пласта, а также повысить технологичность его применения за счет создания так называемой "несбалансированной" трещины гидроразрыва, повысив тем самым эффективную площадь фильтрации пластового флюида по трещине в скважину.