СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ГИДРОРАЗРЫВА
PULSED HYDRAULIC FRACTURING METHOD

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, понизившегося вследствие кольматации призабойной зоны асфальтосмолопарафиновыми образованиями и мехпримесями.
Известен способ обработки призабойной зоны скважины (патент №2344281, опубл. 2007.05.14), включающий формирование депрессионного перепада давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны при этом предварительно соединяют устье скважины с ресивером, наполненным газом, вентиль слива жидкости открывают при движении скважинной жидкости от забоя к устью с периодичностью, обеспечивающей раскачку ее массы в режиме резонанса.
Однако ресивер, наполненный газом, используют для осуществления возвратно-поступательного движения столба скважинной жидкости. Ресивер не рассчитан для накопления энергии и формирования ударной волны.
Известен способ обработки прискважинной зоны пласта (патент №2392425, опубл. 2010.06.20), при осуществлении которого предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем, вентиль долива жидкости открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и воздействует на трещины пласта, затем закрывают вентиль долива жидкости и открывают вентиль слива жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного.
Однако, поскольку в качестве источника давления чаще всего используется насосный агрегат, при открывании вентиля долива давление в скважине после кратковременного импульса высокого давления резко падает. Волна движения скважинной жидкости при достижении забоя не успевает раскрывать и деформировать трещины пласта.
Известен способ осуществления импульсного гидроразрыва (патент №2586693, опубл. 2016.06.10), включающий формирование перепадов давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания перемещающейся по полости скважины волны движения массы жидкости, при котором предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем, вентиль долива жидкости открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и воздействует на трещины пласта, затем закрывают вентиль долива жидкости и открывают вентиль слива жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного, к линии, соединяющей вентиль долива жидкости и источник жидкости, находящейся под давлением подключают гидропневмоаккумулятор, объем которого определяется расходом закачиваемой жидкости.
Однако при обработке глубоких скважин требуется мощный импульс давление на забое скважин и его длительность, достаточная для деформации трещин пласта.
Известен способ осуществления импульсного гидроразрыва (патент №2644368, опубл. 2018.02.09), взятый за прототип, включающий формирование периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны, образующейся при периодическом повышении давления в скважине путем соединением с первым и вторым источниками жидкости, находящейся под давлением с применением первого и второго вентилей, при проведении гидроразрыва предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем последовательно через отрезок времени, обеспечивающий формирование суммарного импульса давления на забое скважины, открывают вентили, затем закрывают вентили на период снижения давления в скважине до величины исходного, к линиям, соединяющим вентили долива жидкости с источниками жидкости, находящейся под давлением подключены гидропневмоаккумуляторы, объем которых определяется расходом скважинной жидкости при ее перетекании в пласт.
Однако для осуществления обработки скважины через насосно-компрессорную трубу необходимо провести спускоподъемные работы для извлечения погружного оборудования.
Задачей изобретения является проведение импульсно-волновой обработки призабойной зоны скважины через затрубное пространство без извлечения погружного оборудования.
Задача решается тем, что, применяя способ осуществления импульсного гидроразрыва, включающий закачивание в полость скважины жидкости, формирование периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны, образующейся при периодическом повышении давления в скважине путем соединением с первым и вторым источниками жидкости, находящейся под давлением, при проведении гидроразрыва предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем открывают вентили на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и воздействует на трещины пласта, затем закрывают вентили на период снижения давления в скважине до величины исходного, к линиям, соединяющим вентили долива жидкости с источниками жидкости, находящейся под давлением подключены гидропневмоаккумуляторы, объем которых определяется расходом скважинной жидкости при ее перетекании в пласт, определяют допустимое давление, создаваемое в колонной головке скважины, источник жидкости, находящейся под давлением, и гидропневмоаккумуляторы соединяют с затрубным пространством скважины через одну из задвижек крестовины, перекрывают задвижку на противоположной стороне крестовины, заполняют затрубное пространство скважины жидкостью до устья, переводят плунжер насоса-качалки в положение, минимизирующее возможность повреждения насоса при перепадах давления, гидропневмоаккумуляторы заполняют жидкостью до давления, не превышающего допустимое давление в колонной головке скважины.
Такой способ позволяет формировать зоны высокого давления в колонной головке скважины, которые перемещаются через затрубное пространство к призабойной зоне и за счет сложения амплитуд волн образуют в зоне перфорации перепад давления, достаточный для развития трещин.
Гидропневмоаккумулятор представляет собой металлический цилиндрический корпус, наполненный газом (обычно азотом, помещенным в эластичный баллон). При закачивании в гидропневмоаккумулятор жидкости газ сжимается, за счет чего гидропневмоаккумулятор может служить накопителем энергии.
Способ реализуют следующим образом. К затрубному пространству скважины через задвижку крестовины подключают вентили, первый из которых соединяет полость скважины с первым гидропневмоаккумулятором, второй - полость скважины со вторым гидропневмоаккумулятором. Оба гидропневмоаккумулятора имеют возможность независимого друг от друга заполнения жидкостью до заданного давления. Скважину заполняют жидкостью до уровня исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты. Гидропневмоаккумуляторы необходимы для поддержания давления жидкости в скважине на заданный период времени. Жидкость закачивают в скважину до уровня исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты. Плунжер насоса-качалки переводят в положение, минимизирующее возможность повреждения насоса при перепадах давления, гидропневмоаккумуляторы заполняют жидкостью до давления, не превышающего допустимое давление в колонной головке скважины.
В момент открывания одного из вентилей в затрубном пространстве, образуется область высокого давления, которая перемещается к призабойной зоне и приводит в движение скважинную жидкость. Через вентиль долива в полость скважины жидкость поступает не только из источника жидкости под давлением, но и из гидропневмоаккумулятора, что способствует увеличению длительности импульса давления.
Под воздействием давления, прикладываемого на устье, скорость движения массы скважинной жидкости увеличивается. При достижении зумпфа скважины волна движения жидкости упирается в препятствие и резко замедляется, что сопровождается повышением давления.
Через промежуток времени, определяемый геолого-физическими характеристиками, открывают второй вентиль. На устье образуется дополнительная область высокого давления, которая перемещается к призабойной зоне и приводит в движение скважинную жидкость. Сформированная ударная волна достигает зумпфа и складывается с отраженной первой ударной волной. Регулированием промежутка времени между первой и второй волнами на забое создают импульс повышенной амплитуды без повышения величины давления на устье скважины, либо формируют импульс высокой длительности.
При передаче импульса давления через затрубное пространство затухание волны меньше, чем при передаче через насосно-компрессорную трубу, пропорционально большей величине поперечного сечения.
Повышение давления в области призабойной зоны приводит к расширению существующих и образованию новых трещин. Перемещение массы жидкости в призабойной зоне способствует ее промывке, отрыву адсорбционных отложений от стенок поровых каналов и трещин, а также расшатыванию и выкрашиванию низкопроницаемых фрагментов скелета пласта.
Через отрезок времени, достаточный для образования новых трещин пласта, закрывают вентили, что сопровождается снижением давления в призабойной зоне. При достижении исходного давления трещины пласта смыкаются. Операцию импульсного повышения давления в призабойной зоне повторяют необходимое количество раз. При регулярной деформации трещины развиваются за счет усталостного разрушения.
Движение многотонной массы жидкости оказывает воздействие, как на призабойную зону, так и массив пласта. Инфранизкие частоты имеют малое затухание, поэтому периодические изменения забойного давления передаются в виде волн низкой частоты по простиранию пластов и способствует перераспределению напряжений в массиве, что положительно влияет на нефтеотдачу.
Технология импульсного гидроразрыва позволяет создавать в прискважинной зоне пласта сеть трещин, расходящихся от ствола трещин. Основной результат - рост эффективного радиуса скважины, вовлечение в разработку всей толщи пласта, приобщение максимального числа продуктивных прослоев и удаленных участков. При импульсном гидроразрыве мал расход жидкости. Создание сети трещин способствует равномерному «рыхлению» прискважинной зоны пласта.
Скважинная жидкость может содержать химические реагенты для более производительной обработки. Способ может быть применен совместно с другими видами обработки призабойной зоны: кислотной, тепловой, акустической и т.д.