способ многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины

Формула изобретения

Способ многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины, включающий спуск в скважину на колонне насосно-компрессорных труб пакера, проведение гидроразрыва в первом интервале, образование проппантной пробки, проведение гидроразрыва второго интервала, отличающийся тем, что для получения экранирующей проппантной пробки производят резкое увеличение концентрации закачиваемого проппанта до 1100 кг/м³ и образование искусственной остановки закачки за счет увеличения гидравлического сопротивления, объем закачанной смеси с повышенной концентрацией рассчитывают с учетом необходимости перекрытия фильтровой части первого интервала после деструкции сшитого геля и полного осаждения проппанта в стволе скважины, по окончании работ по гидравлическому разрыву на первой зоне производят выдержку на время деструкции и полного осаждения недопродавленного проппанта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при многократном гидравлическом разрыве (гидроразрыве) пласта в горизонтальном стволе скважины.

Известен способ многократного гидравлического разрыва горизонтального ствола скважины, включающий формирование трещин последовательно в различных интервалах продуктивного пласта, вскрытого горизонтальным стволом скважины, путем установки пакера, подачи жидкости гидроразрыва через фильтр, установленный в каждой из соответствующих каждому из этих интервалов частей горизонтального ствола с изоляцией остальных его частей, установку пакера осуществляют в вертикальном стволе скважины, первоначально гидроразрыв осуществляют в интервале пласта с наибольшей проницаемостью подачей жидкости-носителя с проппантом с установкой «головы» проппантовой пробки, перекрывающей соответствующий участок горизонтального ствола, между фильтрами с изоляцией формированием полимерной корки на соответствующих фильтрах, повторяют указанную операцию на каждом из остальных интервалов последовательно по степени снижения их проницаемости с предварительным удалением корки с соответствующего этому интервалу фильтра, причем полимерную корку формируют подачей в скважину состава, мас.%: гелеобразователь-биополимер - 0,5-10, хлористый калий - 0,5-12, биоцид - 0,1-5, деэмульгатор - 0,1-10, сшиватель - 0,1-1,5, вода - остальное, а ее удаление осуществляют жидкостью-растворителем с содержанием разрушителя геля 0,6-1,2 кг/м³ воды. Технический результат - упрощение и снижение продолжительности процесса (Патент РФ № 2362010, опубл. 20.07.2009).

Недостатком известного способа является то, что процесс создания полимерной корки не контролируется с устья скважины, а состав для формирования полимерной корки на фильтрах должен иметь состав, требующий четкого соблюдения пропорций химических компонентов, нарушение которого ведет к срыву реализации способа, тем более, что удаление корки осуществляют жидкостью-растворителем.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ многократного гидравлического разрыва горизонтального ствола скважины, в котором для разрыва пласта спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах пакер, который изолирует фильтр, установленный в горизонтальном стволе скважины в требуемом месте гидроразрыва, наиболее удаленном от вертикального ствола скважины, от остальной части скважины и осуществляют гидроразрыв, формируя трещину в первом интервале. Затем в этом же стволе скважины устанавливают пакер перед прежним фильтром, расположенным ближе к вертикальному стволу, чем указанный выше фильтр, и осуществляют гидроразрыв второго интервала, формируя следующую трещину, при этом первый фильтр перекрыт проппантовой пробкой. Указанные выше операции повторяют и при разрыве третьего интервала через третий фильтр, последовательно приближаясь к вертикальному стволу (Басарыгин Ю.Н. и др. Исследование факторов и реализация мер долговременной эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Обработка призабойной зоны пласта химическими методами и физическими методами, Краснодар, «Просвещение-Юг», кн. 1, 2004, с.173 - прототип).

Недостатком прототипа является малая надежность изоляции предыдущего интервала при проведении гидроразрыва в следующем интервале, обусловленная малой изолирующей способностью проппантовой пробки, перекрывающей предыдущий интервал воздействия. В результате эффективность гидроразрыва снижается.

В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности гидроразрыва за счет повышения надежности изоляции предыдущего интервала при проведении гидроразрыва в последующем интервале.

Задача решается тем, что в способе многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины, включающем спуск в скважину на колонне насосно-компрессорных труб пакера, проведение гидроразрыва в первом интервале, образование проппантной пробки, проведение гидроразрыва второго интервала, согласно изобретению для получения экранирующей проппантной пробки производят резкое увеличение концентрации закачиваемого проппанта до 1100 кг/м ³ и образование искусственной остановки закачки за счет увеличения гидравлического сопротивления, объем закачанной смеси с повышенной концентрацией рассчитывают с учетом необходимости перекрытия фильтровой части первого интервала после деструкции сшитого геля и полного осаждения проппанта в стволе скважины, по окончании работ по гидравлическому разрыву на первой зоне производят выдержку на время деструкции и полного осаждения недопродавленного проппанта.

Сущность изобретения

В процессе строительства горизонтальных скважин в результате литологических особенностей неустойчивых пород, вскрытых горизонтальным участком ствола скважины, отсутствует возможность обеспечить качественную крепь цементного камня. В этом случае в интервале продуктивных пластов устанавливают хвостовик с включением в компоновку щелевых фильтров. Кроме того, за счет проникновения фильтрата бурового раствора в процессе углубления скважины бурением происходит глубокая кольматация пристволой части в интервале продуктивных коллекторов, в результате чего освоение скважины становится невозможным без проведения мероприятий по восстановлению притока.

Одним из наиболее эффективных способов восстановления притока из скважин, законченных бурением, является проведение гидравлического разрыва пласта. Однако проведение гидравлического разрыва по классической технологии, то есть общим фильтром путем установки отсекающего пакера над «головой» хвостовика, позволяет получить сообщение с пластом только на ограниченном участке фильтровой части. По данным геофизических исследований после проведения классического гидроразрыва движение жидкости отмечалось в интервале не более 2,5-6 м из 50-80 м продуктивной части пласта на горизонтальном участке.

В случаях, когда стволом скважины вскрыты два и более продуктивных пласта, разрывом охватывался только нижний, как обладающий наименьшей плотность пород и наибольшей проницаемостью. То есть в результате применения классической технологии гидроразрыва связь с пластами было возможно восстановить только на участке от 6 до 10% от протяженности вскрытых продуктивных коллекторов. Применение многократных гидроразрывов с поэтапным отключением участков горизонтальной части в результате отсутствия цементной крепи за обсадной колонной невозможно, так как неизменно приводит к аварии в результате движения проппантной смеси за колонной выше отсекающих пакеров с последующим прихватом оборудования в стволе скважины.

В целях решения данной проблемы предлагается следующее решение.

Для получения экранирующей проппантной пробки производят резкое увеличение концентрации закачиваемого проппанта до 900-1100 кг/м³ и образование искусственной остановки закачки за счет увеличения гидравлического сопротивления. Объем закачанной смеси с повышенной концентрацией рассчитывают с учетом необходимости перекрытия фильтровой части первого после деструкции сшитого геля и полного осаждения проппанта в стволе скважины. По окончании работ по гидравлическому разрыву в первом интервале производят выдержку на время деструкции и полного осаждения недопродавленного проппанта.

Пример конкретного выполнения

Выполняют многократный гидравлический разрыв горизонтального ствола скважины. Горизонтальным стволом вскрыт продуктивный пласт в девонских отложениях. Пласт терригенный. Вскрытые интервалы продуктивных пластов расположены на глубинах 1884-1918, 1974-2008 и 2020-2043 м. В скважину от окончания вертикального ствола до забоя спускают дополнительную обсадную колонну диаметром 114 мм с фильтрами в указанных интервалах. В вертикальную часть скважины на колонне насосно-компрессорных труб диаметром 89 мм спускают пакер и устанавливают его в вертикальной части скважины на глубине 1796 м, т.е. над головой дополнительной колонны 114 мм.

Для проведения работ по гидравлическому разрыву объем ствола скважины, оснащенный щелевым фильтром, не закрепленным цементной заливкой, условно разделен на два интервала, где в один интервал объединены участки ствола скважины, вскрывшие наиболее близкие по плотности участки коллектора (по данным радиоактивного каротажа). Т.е. в первый интервал отнесены интервалы 1974-2008 и 2020-2043 м, во второй - интервал 1884-1918 м. Общий объем проппанта по данным трехмерного моделирования на базе программного комплекса «Майер» был определен по 5 тн в каждый интервал.

Отключение первого интервала гидроразрыва предусмотрено путем искусственного «СТОП» - прекращения гидроразрыва с оставлением расчетного объема проппанта путем недопродавки в пласт. С этой целью при составлении плана обработки подачи проппанта в процессе гидроразрыва предусмотрено следующее. По окончании замены объема в процессе основного процесса первого интервала после закачки 3,5 м ³ сшитого геля (жидкости разрыва) подают две порции проппанта 400 и 500 кг с концентрацией 120 кг/м³ и от 120 до 200 кг/м³ с промежуточной оторочкой в 2,5 м³ . При прохождении данных порций проппанта через интервал перфорации достигается двойной эффект, а именно эрозийная очистка призабойной зоны интервала перфорации и, что самое главное, предотвращение образования конкурентных трещин в интервале разрыва путем блокирования осаждения осаждением проппанта. Для данных порций применяется наиболее мелкая фракция проппанта 30/60 или 20/40 меш. Далее производят последовательную закачку проппанта с увеличением концентрации с 200 до 500 кг/м³. Объем проппанта рассчитывают по данным моделирования из расчета заполнения полученной геометрии трещины. Далее для получения экранирующей проппантной пробки производят резкое увеличение концентрации закачиваемого проппанта до 900-1100 кг/м³. Объем закачанной смеси с повышенной концентрацией рассчитывают с учетом необходимости перекрытия фильтровой части первого интервала после деструкции сшитого геля и полного осаждения проппанта в стволе скважины. Так, для перекрытия первой зоны расчетный объем стадии с повышенной концентрацией проппанта в интервале 1928-2020 м составил 1200 кг проппанта, 1,34 м³ жидкости или 1,723 м³ смеси.

По окончании работ по гидравлическому разрыву в первом интервале производят выдержку на деструкцию и полное осаждение недопродавленного проппанта. При условии применения стандартной рецептуры жидкости разрыва на основании предварительных лабораторных исследований на реологию время на деструкцию и осаждение проппанта составляет 3 часа 20 мин. Деструкция - это процесс разрушения высокомолекулярных соединений полисахаридного геля под воздействием окисляющего реагента - деструктора (Breaker). При этом динамическая вязкость жидкости разрыва снижается с 480-780 мПа/с до 15-18 мПа/с и ниже в течение 70 минут.

По истечении расчетного времени производят второй цикл гидравлического разрыва по классической технологии с охватом второй зоны горизонтального участка.

В результате из скважины получен приток жидкости в колонну из интервалов перфорации:

- 1884,5-1918,5 м (работающий интервал 1885-1890 м - 5 м³ /сут, 30% вода).

- 1974,7-2008,9 м (работающий интервал 1980-1997 м - 2,3 м³/сут, 14% вода).

- 2020,2-2043 м (работающий интервал 2025-2038 м - 5,7 м ³/сут, 34% вода).

- 2048-2083 м (работающий интервал 2048-2050 м - 3,7 м³/сут, 22% нефть).

Общий дебит до гидроразрыва 0,8 м³/сут, после гидроразрыва на момент исследования 14 м³/сут, при депрессии на пласт 4,4 МПа. Работы проведены успешно, гидравлическим разрывом охвачена вся продуктивная зона, вскрытая горизонтальным участком ствола скважины.

Применение предложенного способа позволит решить задачу повышения эффективности гидроразрыва за счет повышения надежности изоляции предыдущего интервала при проведении гидроразрыва в последующем интервале.