СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА МАЛОПРОНИЦАЕМОГО ПЛАСТА НАГНЕТАТЕЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ
METHOD OF HYDRAULIC FRACTURING OF LOW-PERMEABLE FORMATION OF INJECTION WELL

Изобретение относится к области гидравлического разрыва в малопроницаемых пластах и может найти применение, в частности, на нефтяных и газовых месторождениях.
Известен способ гидроразрыва пласта (патент RU №2122633, МПК 8 E21B 43/27, опуб. 1998 г.), включающий закачку в пласт при давлении выше давления разрыва пласта кислотных агентов и проппанта.
Данный способ не позволяет освоить под закачку нагнетательные скважины в глинистых коллекторах и маломощных песчаниках.
Также известен способ гидравлического разрыва пласта (ГРП) (патент RU №2109935, МПК 8 E21B 43/26, опуб. в бюл. №16 от 27.04.1998 г.) путем закачивания в пласт жидкости разрыва с закачкой в качестве первой порции жидкости с кольматирующими добавками, в качестве которой используют стабилизированную глинистую водонефтяную суспензию, которую закачивают в объеме, достаточном для забивки трещин и восстановления герметичности заколонного цементного камня, при давлении до 0,9 от расчетного давления разрыва пласта, причем стабилизированную глинистую водонефтяную суспензию используют с добавкой закиси железа в количестве 100-200 кг/т, стабилизированную карбоксиметилцеллюлозой в количестве 0,45-0,55% объема, при этом стабилизированную глинистую водонефтяную суспензию закачивают в расчетном объеме.
Недостатком данного способа является необходимость использования высоконапорного дорогостоящего насосного оборудования, так как порционная закачка жидкостей гидроразрыва происходит при высоких давлениях нагнетания, процесс длительный и трудозатратный, а его применение в малопроницаемом пласте имеет низкую эффективность.
3
Наиболее близким по технической сущности является способ гидроразрыва малопроницаемого подземного пласта (патент RU №2402679, МПК 8 E21B 43/26, опубл. в бюл. №30 от 27.10.2010 г.), включающий закачку гидроразрывной жидкости, содержащей частицы проппанта, через скважину в трещину, созданную в подземном пласте, при этом в процессе закачки обеспечивают турбулентный режим течения жидкости в трещине посредством закачивания гидроразрывной жидкости с вязкостью менее 0,01 Па·с со скоростью закачки не менее 8 м/мин, причем жидкость содержит частицы проппанта, радиус - σ которых определяют расчетным путем, при этом предварительно осуществляют закачивание в скважину маловязкой гидроразрывной жидкости, не содержащей проппанта, а после закачки гидроразрывной жидкости с частицами проппанта в трещину закачивают гидросмесь с проппантом, покрытым резиновой оболочкой.
Недостатками данного способа являются:
3
- во-первых, низкая эффективность (до 20-30%) применения, обусловленная тем, что в малопроницаемых пластах нагнетательных скважин с глинистыми прослоями, чередующимися с проницаемыми песчаниками с малой суммарной толщиной и низкой проницаемостью, удельные коэффициенты приемистости составляют менее 0,1 м/(cут×МПа);
3
- во-вторых, ограниченность применения, потому что малопроницаемые пласты нагнетательных скважин обладают зачастую низкой приемистостью, и достичь скорости закачки гидроразрывной жидкости 8 м/мин и более в процессе проведения ГРП практически невозможно;
- в-третьих, после проведения ГРП приемистость малопроницаемого пласта нагнетательной скважины быстро снижается и через 2-3 месяца в них снова проводятся повторные работы по ее восстановлению, поэтому для таких пластов особенно жесткими становятся требования к закачиваемой воде.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности проведения ГРП в малопроницаемых пластах с возможностью применения способа в малопроницаемых пластах вне зависимости от приемистости пласта и скорости закачки жидкости гидроразрыва в пласт в процессе проведения ГРП и увеличения периода работы скважины до потери приемистости малопроницаемого пласта и, соответственно, проведения повторных работ по восстановлению приемистости пласта.
Поставленная задача решается способом гидроразрыва малопроницаемого пласта нагнетательной скважины, включающим закачивание через скважину по колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) с пакером в пласт жидкости гидроразрыва с вязкостью менее 0,01 Па·с с последующим закачиванием гидросмеси с проппантом.
3
3
-3
3
Новым является то, что гидроразрыв производят поинтервально сверху вниз в каждом прослое пласта с применением двух пакеров, устанавливаемых выше и ниже намечаемого для гидроразрыва интервала пласта, в каждый поглощающий прослой пласта по колонне НКТ производят закачивание жидкости гидроразрыва в течение 3-4 ч под давлением, двухкратно превышающим давление приемистости подземного пласта, вышеописанные операции повторяют в зависимости от количества поглощающих прослоев пласта, после чего установкой глухого пакера под нижним поглощающим прослоем и проходного пакера в составе колонны НКТ над верхним прослоем пласта производят уплотнение всех поглощающих прослоев пласта закачкой по колонне НКТ гидросмеси с проппантом, в качестве которой закачивают в скважину от 3 до 6 м известковой суспензии в концентрации 20 кг CaO на 1 м воды с последующим добавлением в соотношении от 1:0,2 до 1:0,4 сульфит-спиртовой барды (ССБ) вязкостью 450-500·10 Па·с, после чего нагнетательную скважину запускают в эксплуатацию, а в качестве рабочего агента, закачиваемого в нагнетательную скважину, используют воду плотностью 1000-1180 кг/м, не содержащую взвесь и гидроокись железа.
На фигурах 1 и 2 схематично изображена последовательность проведения предлагаемого способа.
Суть способа заключается в следующем.
3
Нагнетательная скважина 1 (см. фиг.1), вскрывшая пласт 2 с глинистыми прослоями (непроницаемые пропластки) 3'; 3''…3'', чередующимися с проницаемыми песчаниками (поглощающие прослои) 4'; 4''…4'' с малой суммарной толщиной и низкой проницаемостью. Удельный коэффициент приемистости пласта 2 составляет менее 0,1 м/сут×МПа). Освоение таких скважин под нагнетание затягивается на несколько месяцев и требует применение самых эффективных методов воздействия на их призабойную зону. Приемистость скважины 1 быстро снижается и через 2-3 месяца в них снова проводятся работы по ее восстановлению.
Однако в горизонтах, представленных чередованием глин и песчаников, гидравлический разрыв пласта 2 неэффективен, так как трещины образуются в одном наиболее проницаемом поглощающем прослое, например 4'' пласта 2. Лучшие результаты получаются при поинтервальном ГРП, т.е. последовательном гидроразрыве каждого поглощающего прослоя 4'; 4''…4'' пласта 2. При этом необходим спуск на колонне НКТ 5 двух пакеров 6, устанавливаемых выше и ниже намечаемого для обработки интервала, например поглощающего прослоя 4' (см. фиг.1).
В качестве двух пакеров 6 для проведения поинтервального ГРП может использоваться, например, конструкция, разработанная институтом «ТатНИПИнефть», - устройство для обработки пластов в скважине (патент RU №2282710 МПК 8 E21в 33/12, опубл. в бюл. №24 от 27.08.2006 г.). Оно состоит из спущенных в скважину на колонне НКТ основного и дополнительного пакеров, соответственно, с механическим и гидравлическим якорями, соединенными между собой посредством разобщителя и патрубка (на фиг.1 показаны условно). Длина патрубка L должна быть не меньше высоты поглощающего прослоя малопроницаемого пласта, например, 4' подлежащего ГРП.
Если разбег между высотами поглощающих прослоев, например, 4' и 4'' пласта 2 небольшой, например 1 м и 1, 5 м, а высоты глинистых непроницаемых пропластков 3', 3'' и 3''' составляют 2 метра, что позволяет герметично отсечь тот или иной интервал поглощающих прослоев пласта друг от друга при проведении ГРП, то распакеровывают устройство, спускают колонну НКТ вниз и производят посадку устройства для проведения ГРП в следующем интервале поглощающего прослоя 4'' пласта 2.
Если высоты поглощающих прослоев 4' и 4'' пласта 2 имеют большой разбег, например, 1 м и 2, 5 м, а высоты глинистых непроницаемых пропластков 3', 3'' и 3''', например 0,8 м, что не позволяет герметично отсечь тот или иной интервал поглощающих прослоев пласта друг от друга, то после ГРП каждого прослоя устройство поднимается на поверхность, где патрубок длиной L заменяется на более длинный или короткий в зависимости от высоты очередного поглощающего прослоя пласта 2, после чего устройство спускается в следующий нижележащий интервал относительно предыдущего для проведения ГРП.
3
После отсечения поглощающего прослоя пласта в него по колонне НКТ 5 производят закачивание жидкости гидроразрыва в течение 3-4 ч под давлением, двухкратно превышающим давление приемистости подземного пласта, например давление закачки в пласт для поддержания пластового давления составляет 18 МПа. Тогда давление закачки жидкости гидроразрыва 18 МПа×2=36 МПа, а в качестве жидкости гидроразрыва применяют воду, например пресную воду плотностью ρ=1000-1050 кг/м.
Для этого на устье скважины верхний конец колонны НКТ обвязывают с нагнетательной линией насосных агрегатов, например ЦА-320, т.е. подключают последовательно от двух до четырех насосных агрегатов ЦА-320 и создают вышеуказанное давление 36 МПа жидкости гидроразрыва. В данном случае необходимо последовательно соединить два насосных агрегата ЦА-320, чтобы обеспечить закачку жидкости гидроразрыва поглощающего прослоя 4' пласта 2 под давлением 36 МПа.
После чего производят распакеровку двух пакеров и спускают колонну НКТ 5 ниже (в следующий интервал поглощающего прослоя пласта) и вновь повторяют вышеописанную операцию требуемое количество раз в зависимости от количества поглощающих прослоев в пласте, например 4 раза. Под давлением 36 МПа естественные трещины в поглощающих прослоях 4'; 4''…4'' пласта 2 расширяются и поглотительная способность этих поглощающих прослоев 4'; 4''…4'' резко возрастает.
Такая операция представляет собой упрощенный вариант ГРП, после которого в пласте происходит необратимый процесс раскрытия трещин, через которые глубоко в пласт прогоняются взвесь и глинистые осадки. Расход нагнетаемой жидкости гидроразрыва (воды) обычно увеличивается быстрее, чем растет давление нагнетания, т.е. коэффициент поглотительной способности увеличивается с ростом давления нагнетания.
Глубинные исследования расходомерами показали, что при этом возрастает и интервал поглощения, а следовательно, и охват пласта процессом вытеснения по толщине в результате увеличения раскрытия естественных трещин и присоединения дополнительных прослоев пласта к процессу поглощения жидкости.
Далее производят уплотнение всех поглощающих прослоев пласта закачкой по колонне НКТ 5 гидросмеси с проппантом, под самым нижним поглощающим прослоем 4'' пласта 2 на 5-7 м устанавливают глухой пакер 7 (см. фиг.2), например, пакер конструкции ТатНИПИнефть (патент RU №2259466. МПК 8 E21B 33/12, опуб. в бюл. №24 от 27.08.2005 г.), а над самым верхним поглощающим прослоем 4' сажают проходной пакер 8, спущенный на колонне НКТ, например, проходной пакер ПРО-ЯМО конструкции НПФ «Пакер» (г.Октябрьский, Республика Башкортостан, РФ).
3
3
-3
Далее по колонне НКТ 5 одновременно во все поглощающие прослои 4'; 4''…4'' пласта 2 производят закачку гидросмеси с проппантом, в качестве которой закачивают в скважину от 3 до 6 м известковой суспензии в концентрации 20 кг CaO на 1 м воды с последующим добавлением в соотношении от 1:0,2 до 1:0,4 сульфит-спиртовой барды (ССБ) вязкостью 400-500-10 Па·с. Сульфит-спиртовая барда является связующим веществом и улучшает качество проппанта. Сульфит-спиртовая барда выпускается согласно ТУ 81-04-225-79. После чего производят распакеровку проходного пакера 8 и извлекают его из скважины 1 вместе с колонной НКТ 5 из скважины, после чего спуском ловителя на колонне НКТ или на канате (на фиг.1 и 2 не показано) извлекают из скважины 1 пакер-пробку 7. После чего нагнетательную скважину 1 запускают в эксплуатацию, т.е. пускают ее под закачку, при этом в качестве рабочего агента, закачиваемого в нагнетательную скважину 1, используется вода плотностью 1000-1180 кг/м, не содержащая взвесь и гидроокись железа.
При последующем увеличении давления нагнетания таким приемом удается расширить интервал поглощения и выравнять или расширить профиль приемистости.
3
Способ гидроразрыва малопроницаемого пласта нагнетательной скважины позволяет повысить эффективность (до 20-30%) проведения ГРП в малопроницаемом пласте за счет проведения поинтервального ГРП каждого проницаемого прослоя малопроницаемого пласта, поскольку при поинтервальном ГРП с применением в качестве жидкости гидроразрыва пресной воды плотностью ρ=1000-1050 кг/м, закачиваемой в течение нескольких часов, производится более эффективное воздействие на каждый поглощающий прослой из-за их отключения друг от друга и непроницаемых глинистых пропластков в процессе проведения ГРП.
3
Кроме того, предложенный способ позволяет произвести ГРП в малопроницаемых пластах вне зависимости от приемистости пласта и скорости закачки жидкости гидроразрыва в пласт в процессе проведения ГРП, а последующее использование в качестве рабочего агента (для поддержания пластового давления), закачиваемого в нагнетательную скважину пресной воды плотностью 1000-1180 кг/м, не содержащей взвесь и гидроокись железа, позволяет увеличить период работы скважины до потери приемистости малопроницаемого пласта и, соответственно, проведения повторных работ по восстановлению приемистости пласта.