способ освоения скважин

Формула изобретения

1. Способ освоения скважин, включающий перфорацию стенок скважины, создание депрессии и измерение дебита, отличающийся тем, что предварительно исследуют механические свойства образцов грунта из пласта и определяют расчетную величину депрессии, необходимой для изменения структуры грунта, приводящего к повышению его проницаемости в призабойной зоне пласта, при перфорации или после нее создают и поддерживают депрессию не менее расчетной до перевода скважины в эксплуатационный режим.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину депрессии не менее расчетной поддерживают до прекращения повышения дебита флюида.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к методам добычи ископаемых и может быть использовано для извлечения из земной коры нефти, воды, газоконденсата и т. п. при освоении месторождений.

Известен метод освоения и капитального ремонта скважин, направленный на повышение притока флюида, включающий спуск в скважину оборудования, позволяющего проведение перфорации и стимуляции продуктивных зон за счет увеличения давления до разрыва поверхности скважины, и выполнение с помощью этого оборудования соответствующих операций (см. описание к патенту США N 5615739, 166-306, 1997 [1] ).

Недостатком известного метода является его невысокая эффективность, поскольку при его осуществлении не учитываются механические свойства грунта в продуктивном пласте и возможны ситуации, когда проведение перфорации и предложенный метод стимуляции продуктивных зон пласта не вызовет увеличения притока флюида или обеспечит лишь незначительное кратковременное увеличение.

Известен способ обработки призабойной зоны пласта (ПЗП), используемый для увеличения притока флюида (см. описание к патенту РФ N 2029078, E 21 В 43/25, 1995 [2] ). Известный способ предусматривает неоднократное проведение циклов "депрессия - репрессия" с закачкой кислотного раствора в ПЗП. Недостатком известного способа является ограниченность применения, поскольку он эффективен только в карбонатных коллекторах. Кроме того, использование кислых сред приводит к ускоренной коррозии скважинного оборудования.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности является способ освоения скважин, известный из описания к патенту РФ N 1572084, E 21 В 43/11, 1996 [3] . Известный способ предусматривает перфорацию скважины при депрессии, создаваемой струйным насосом, и воздействие на пласт переменным давлением путем последовательного создания депрессии и репрессии на пласт. Причем если депрессию создают с помощью струйного насоса, то репрессию - путем прокачки рабочей жидкости в подпакерную зону через вставку струйного насоса при открытом обратном клапане. Недостатком известного способа является трудоемкость реализации, поскольку он требует неоднократных циклов обработки ПЗП и записи кривой восстановления давления после каждого из них, ограниченность использования (только для неустойчивых пластичных пластов в разрезе), невысокая эффективность, т. к. выбор величины депрессии не обоснован предварительным исследованием механических свойств грунта продуктивного пласта с целью определения величины депрессии, при которой происходят структурные изменения в грунте ПЗП, приводящие к увеличению ее проницаемости. Целью метода является лишь очистка ПЗП от твердых частиц и жидкостей, проникших в ПЗП в процессе строительства скважины и ухудшивших ее фильтрационные свойства.

Заявляемый способ направлен на повышение эффективности увеличения дебита скважин.

Указанный результат достигается тем, что способ освоения скважин включает перфорацию стенок скважины и создание депрессии, при этом предварительно исследуют механические свойства образцов грунта из пласта и определяют величину депрессии, необходимой для изменения структуры грунта, приводящего к повышению его проницаемости в окрестности скважины, при перфорации или после нее создают депрессию не менее расчетной и поддерживают ее таковой до повышения дебита флюида, а затем снижают депрессию до эксплуатационных значений.

Указанный результат достигается также тем, что значение депрессии не менее расчетной поддерживают до прекращения повышения дебита флюида.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:

- предварительное исследование механических свойств образцов грунта из пласта и определение величины депрессии, необходимой для изменения структуры грунта, приводящей к повышению его проницаемости в ПЗП;

- создание в процессе перфорации или после нее величины депрессии не менее расчетной, полученной на основании изучения образцов грунта;

- поддержание депрессии не менее расчетной до повышения дебита флюида;

- поддержание депрессии на одном уровне до прекращения повышения дебита флюида.

Предварительное исследование механических свойств образцов грунта из пласта и определение величины депрессии, необходимой для изменения структуры грунта, приводящей к повышению его проницаемости в ПЗП, позволяет снизить трудоемкость реализации способа и обеспечивает высокую эффективность, поскольку заблаговременно в лабораторных условиях определяются параметры воздействия на пласт, приводящие к увеличению дебита, вместо того чтобы неоднократно повторять эти воздействия непосредственно на скважине, пока не будет достигнут результат, как это предусмотрено в известном способе [3] .

Создание в процессе перфорации или после нее величины депрессии не менее расчетной, значение которой получено на основании изучения образцов грунта, позволяет обеспечить достижение необходимого результата, так как при расчетных значениях депрессии уже будут происходить структурные изменения грунта в ПЗП, в результате которых повысится его проницаемость и, следовательно, приток флюида, а при величинах депрессии не менее расчетной эти изменения будут происходить наверняка.

Поддержание депрессии на уровне, равном или большем, чем расчетная, до повышения дебита флюида необходимо, чтобы обеспечить прохождение структурных преобразований в грунте, приводящих к повышению его проницаемости. Повышение дебита флюида будет означать, что эти изменения в грунте уже произошли. При этом, как было установлено экспериментально, при моделировании на образцах условий в ПЗП при депрессии определенного уровня в некоторых случаях структурные изменения, приводящие к увеличению проницаемости грунта, были связаны с разрушением образцов, например, для таких пород, как нефтесодержащие песчаники Ловинского, Сыморьяхского, Тевлино-Русскинского месторождений (НК "ЛУКОЙЛ"), карбонаты Северо-Долгинской структуры Тимано-Печерского бассейна ("Газпром"), а в ряде случаев происходило резкое повышение проницаемости образца при сохранении его монолитности, например, для карбонатов месторождения Тенгиз (Казахстан).

Поскольку в зависимости от свойств грунта структурные изменения в ПЗП при установленной депрессии могут происходить за время от нескольких минут до нескольких часов, то в частных случаях реализации способа, обеспечивающих наиболее высокий результат, целесообразно поддержание депрессии на уровне, равном или выше расчетного, до прекращения повышения дебита флюида. Прекращение повышения дебита флюида означает, что все возможные изменения в грунте ПЗП уже произошли и дальнейшее поддержание депрессии на заданном уровне теряет смысл.

Сущность заявляемого способа поясняется примерами его реализации.

Пример 1. В общем случае способ освоения скважины реализуется следующим образом.

Из извлеченных в процессе бурения этой или соседней скважины кернов из области продуктивного пласта изготавливались образцы в виде кубиков для исследования их механических и фильтрационных свойств. Исследования проводились на гидравлическом прессе, обеспечивающем моделирование условий в ПЗП путем осуществления независимого трехосного нагружения с измерением деформаций по трем осям. Одновременно с нагружением образца через две его противоположные грани подавался воздух под давлением, не превышающим 1 атм, измерялся его расход и рассчитывалась проницаемость породы. Нагружение образца производилось таким образом, чтобы в породе возникали напряжения, соответствующие условиям в ПЗП при увеличении депрессии в скважине. По резкому росту скорости деформаций образца или резкому увеличению расхода воздуха устанавливался момент изменения структурных характеристик грунта, обеспечивающих повышение проницаемости, и устанавливалось значение депрессии, приводящей к такому изменению. Скважина оборудовалась известными средствами, позволяющими поддерживать на забое скважины давление ниже пластового давления нефти. В частных случаях реализации в качестве такого средства использовался струйный насос. В скважину спускался перфоратор для осуществления процедуры перфорации. Необходимая депрессия создавалась в скважине либо непосредственно перед перфорацией, либо после проведения перфорации. Затем заданное значение депрессии поддерживалось примерно постоянным при осуществлении контроля за дебитом скважины до тех пор, пока дебит не возрастал или его увеличение прекращалось.

Данный метод применим при освоении скважин как для скважин с открытым стволом, так и для обсаженных. Перфорация может быть осуществлена с помощью любых известных средств.

Проведение перфорации, предназначенной для установления гидродинамической связи обсаженной скважины с пластом и передачи депрессии на пласт, в открытом стволе стимулирует начало процесса структурных изменений в ПЗП.

Характер перфорации - плотность отверстий, их размер, форма и т. д. - могут определяться расчетным путем исходя из свойств грунта.

Пример 2. Способ освоения скважины был реализован на скважине N 7192 К-35 Сыморьяхской площади, осваиваемой ТПП "Урайнефтегаз". Скважина обсажена и зацементирована до забоя на глубине 2450 м.

Из кернов, извлеченных из продуктивного пласта соседней скважины N 7172, были изготовлены образцы в виде куба с размером граней 50 мм, при этом одна из осей куба совпадала с осью керна, а две другие были ориентированы произвольно. В процессе исследования образцов на гидравлическом прессе было установлено, что при разноосном сжатии образцов, соответствующем условиям на стенке скважины при депрессии около 100 ат, они начинают интенсивно деформироваться, причем деформация сопровождается изменением структуры породы, ее дезинтеграцией и увеличением проницаемости. В конечном итоге образцы рассыпались.

В интервале продуктивного пласта 2404 - 2442,5 м произведена перфорация. С помощью установленного в скважине N 7192 струйного насоса УГИС-5 на забое скважины создавалась депрессия, величина которой постоянно контролировалась с помощью глубинного манометра. Одновременно измерялся объем флюида, полученного из скважины, и определялся ее дебит. Для того чтобы проверить правильность предварительно полученных на основе исследования образцов грунта данных о величине необходимой депрессии, ее значение повышали ступенчато. Последовательно были отработаны три режима по три часа каждый: при депрессии 30 ат был получен дебит 0,514 м³/сут, при депрессии 60 ат - 1,371 м³/сут, при депрессии 100 ат дебит в течение отработки режима возрастал, средний дебит за 3 часа составил 11,314 м³/сут, что стало свидетельством правильности выбранного значения депрессии. После истечения трех часов выключили струйный насос и перевели скважину в эксплуатационный режим.

Пример 3. Способ реализован на скважине N 7172 Сыморьяхской площади, которая расположена на расстоянии около 1 км от скважины N 7192. Скважина N 7172 была обустроена так же, как и скважина N 7192, и все действия на ней осуществлялись, как указано в примере 3, за исключением того, что депрессию в 100 ат сохраняли постоянной в течение 5 ч. Было установлено, что дебит флюида возрастал в течение первых четырех часов и составил в конечном итоге 24,647 м³/сут. Поскольку в последующий час увеличения дебита не происходило, то было принято решение выключить струйный насос и перевести скважину в эксплуатационный режим.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет вызывать усиленный приток флюида за счет изменения структуры грунта и поэтому применим для любых видов флюидов.