СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ НАПРАВЛЕННОГО ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА
METHOD OF DIRECTED HYDRAULIC FRACTURING OF RESERVOIR

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений, а именно при интенсификации добычи нефти в коллекторах с низкими коллекторскими свойствами путем гидравлического разрыва пласта.
Известен способ гидроразрыва пласта, включающий вскрытие пласта вертикальной или наклонно направленной скважиной с размещением в ней, в заданном интервале пласта, гидропескоструйного перфоратора, с закачкой рабочей жидкости через струйные насадки гидропескоструйного перфоратора для образования щелей (каверн) в пласте, с последующим разрывом пласта через образовавшиеся щели (RU 2311528 С2, Е21В 43/26, опубликовано 27.11.2007, бюл. №33).
Недостатки данного способа.
1. Ограничение длины интервала перфорации, так как длительность процесса приводит к абразивному разрушению гидромониторных насадок в процессе перфорации, из-за наличия песка в составе рабочей жидкости вскрытия (смесь песка с водой), за счет чего не обеспечивается дальнейшее вскрытие обсадной колонны и продуктивного пласта.
2. Осаждение песка в стволе скважины в процессе проведения гидропескоструйной перфорации для направления гидроразрыва пласта (ГРП), что требует дополнительного мероприятия по промывке скважины перед проведением ГРП.
3. Проведение ГРП через струйные насадки гидропескоструйного перфоратора, которые создают дополнительные гидравлические сопротивления по закачке жидкости разрыва и песконосителя.
4. Ограничение размера частиц проппанта и ограничение концентрации проппанта, так как струйные насадки имеют ограничения по диаметру и пропускной способности.
5. Возможность поворота гидропескоструйного перфоратора относительно азимута в процессе перфорации в стволе скважины, тем самым меняется во времени положение последующего формирования щели.
6. Дополнительное проведение гидропескоструйной перфорации в заданном раннее отперфорированном интервале продуктивного пласта, если перфорация была кумулятивная, то такое совмещение снизит прочность эксплуатационной колонны, а также возможен разрыв пласта по перфорационным отверстиям в зависимости от количества отверстий на один метр продуктивного пласта.
Причина, препятствующая достижению заявляемого технического результата, заключается в неэффективности применения гидропескоструйного перфоратора в качестве ориентации трещин разрыва и последующего проведения ГРП через струйные насадки.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в совершенствовании технологии проведения ГРП.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается:
1) в повышении эффективности ГРП за счет сохранения прочности эксплуатационной колонны; применения в качестве направления трещин разрыва перед ГРП гидромеханической щелевой перфорации, которой производят вскрытие продуктивного пласта гидромониторным воздействием с рабочей жидкостью вскрытия на углеводородной основе, с сохранением проницаемости горной породы в интервале перфорации, что оказывает положительное влияние на образования щелей и на проведение ГРП по формированию направления трещины разрыва в интервале продуктивного пласта горной породы, а также по закачке жидкости разрыва и песконосителя; сокращения дополнительных гидравлических сопротивлений по закачке жидкости разрыва и песконосителя; увеличения концентрации проппанта и размера частиц проппанта при проведении ГРП; сокращения дополнительных мероприятий по промывке скважины перед проведением ГРП, а также отсутствия поворота гидромеханического щелевого перфоратора относительно азимута в процессе перфорации в стволе скважины, при сохранении постоянного во времени положения последующего формирования щели;
2) в последовательном проведении гидромеханической щелевой перфорации азимуатально сориентированной в стволе скважины по формированию щелей, через которые производят направленный ГРП.
Указанный технический результат достигается тем, что известный способ проведения гидроразрыва пласта включает вскрытие пласта вертикальной или наклонно направленной скважиной, перфорацию в заданном интервале продуктивного пласта с закачкой рабочей жидкости для образования щелей в пласте и последующий гидроразрыв пласта через образовавшиеся щели.
Особенностью предлагаемого направленного ГРП является то, что перфорацию в вертикальной или наклонно направленной скважине осуществляют в заданном ранее неперфорированном интервале продуктивного пласта посредством гидромеханического щелевого перфоратора, с помощью которого формируют азимутально сориентированные щели, после завершения формирования щели гидромеханический щелевой перфоратор извлекают из скважины, а затем спускают насосно-компрессорные трубы с пакером, производят направленный гидроразрыв пласта на заданном интервале продуктивного пласта через сформировавшуюся щель, после чего производят подъем насосно-компрессорных труб с пакером и спуск насосно-компрессорных труб с промывочным инструментом, с помощью которого производят промывку текущего забоя скважины, далее устанавливают изолирующий песчаный мост, при помощи которого изолируют образовавшуюся трещину разрыва, а затем производят подъем насосно-компрессорных труб с промывочным инструментом и спуск насосно-компрессорных труб с гидромеханическим щелевым перфоратором, азимутально сориентированным в скважине, и формируют следующую щель, через которую операцию гидроразрыва пласта повторяют для каждой вновь сформированной щели, а образовавшиеся трещины разрыва от следующих операций гидроразрыва пласта изолируют песчаным мостом, затем спускают насосно-компрессорные трубы с промывочным инструментом и производят промывку искусственного забоя скважины до текущего забоя скважины, причем при наличии большой мощности продуктивного пласта формирование щелей, а следовательно, и трещин разрыва производят в шахматном порядке относительно друг друга на 90° либо щели формируют парами, в которых щели располагают относительно друг друга на 180°, а пары между собой формируют в шахматном порядке относительно друг друга на 90°, а каждая вновь сформированная щель, через которую повторяют операцию ГРП, изолирована песчаным мостом.
Причинно-следственная связь между заявляемым техническим результатом и существенными признаками изобретения следующая.
Эффективность ГРП обеспечивается возможностью управления ориентацией трещины разрыва с предварительным использованием азимутально сориентированной в стволе скважины гидромеханической щелевой перфорации, которой вскрывают обсадную колонну, частично цементный камень режущим диском, который при дальнейшем вскрытии гидромониторным воздействием остается в рабочем положении внутри сформированной им щели, предотвращая поворот гидромеханического щелевого перфоратора относительно азимута в процессе перфорации в стволе скважины. Рабочая жидкость вскрытия на углеводородной основе обеспечивает качественное вскрытие продуктивного пласта перед началом проведения ГРП, не ухудшая проницаемость горной породы в интервале перфорации продуктивного пласта от взаимодействия воды с глинистыми пропластками, с глинистым цементом и выпадением солей в осадок, что не изменяет последующего формирования щели и направление формирования трещины разрыва горной породы в интервале продуктивного пласта. При проведении ГРП с образованием трещин разрыва продуктивного пласта в каждой из щелей, за счет поочередности операций ГРП через каждую азимутально сориентированную щель, энергия жидкости разрыва расходуется в заданном направлении от ствола скважины. Таким образом, при закачке жидкости разрыва давление, создаваемое жидкостью разрыва, действует одинаково на горную породу по длине щели, что способствует равномерному развитию трещины разрыва в заданном направлении, и при закачке жидкости песко-носителя обеспечивается равномерное прохождение проппанта по высоте трещины разрыва продуктивного пласта. В результате чего проводимость трещин разрыва пласта больше, в отличие от трещин разрыва, образованных одновременно по двум направлениям от ствола скважины, когда жидкость разрыва расходуется не одинаково в оба направления от ствола скважины в момент разрыва продуктивного пласта и формирование происходит по направлению наименьших напряжений в продуктивном пласте. В результате полученные после проведения гидроразрыва пласта трещины разрыва отличаются друг от друга проводимостью.
Под рабочей жидкостью вскрытия подразумевается жидкость, используемая в процессе проведения перфорации в заданном интервале продуктивного пласта.
Под изолирующим песчаным мостом подразумевается мост, созданный с помощью намыва кварцевого песка с целью изоляции образованной трещины разрыва через азимутально сориентированную щель, сформированную в заданном интервале продуктивного пласта.
Предлагаемый способ проведения направленного гидроразрыва пласта может быть использован при разработке и эксплуатации многопластовых нефтяных месторождений. В этом случае при переходе на вышележащие продуктивные пласты, ранее неперфорированные, имеющие низкие коллекторские свойства, с целью их ввода в разработку производят направленный ГРП, включающий спуск гидромеханического щелевого перфоратора в заданный интервал продуктивного пласта, с помощью которого формируют щели; после завершения каждой вновь сформированной щели перфоратор извлекают из скважины, затем спускают насосно-компрессорные трубы (НКТ) с пакером, тем самым изолируют пакером заданный интервал продуктивного пласта от верхней части эксплуатационной колонны, после чего производят ГРП через сформировавшуюся щель, далее производят подъем насосно-компрессорных труб с пакером и спуск насосно-компрессорных труб с промывочным инструментом, после чего производят промывку текущего забоя скважины, далее устанавливают изолирующий песчаный мост, при помощи которого изолируют образовавшуюся трещину разрыва, а затем производят подъем насосно-компрессорных труб с промывочным инструментом и спуск насосно-компрессорных труб с гидромеханическим щелевым перфоратором и формируют следующую щель, через которую операцию ГРП повторяют для каждой вновь сформированной щели, а образовавшиеся трещины разрыва пласта от следующих операций ГРП изолируют песчаным мостом, далее спускают насосно-компрессорные трубы с промывочным инструментом и производят промывку искусственного забоя скважины до текущего забоя скважины, причем при проведении гидромеханической щелевой перфорации в качестве рабочей жидкости вскрытия на углеводородной основе используют, например, нефть, дизельное топливо, конденсат, а для фиксации и центровки гидромеханического щелевого перфоратора и НКТ используют, например, фиксатор гидравлический и центраторы.
На фиг.1, 2, 3, 4 показана схема проведения направленного ГРП в вертикальной или наклонно-направленной скважине с использованием изолирующего песчаного моста.
На фиг.5 показана схема проведения направленного ГРП в нескольких интервалах продуктивного пласта с формированием трещин разрыва относительно друг друга на 90°.
На фиг.6 показана схема проведения направленного ГРП в нескольких интервалах продуктивного пласта с формированием пар трещин разрыва относительно друг друга на 90°.
На фиг.1 показана скважина 1 вертикальная или наклонно-направленная, вскрывшая продуктивный пласт 2. Текущий забой 3 скважины 1. Гидромеханический щелевой перфоратор 4 спущен на насосно-компрессорных трубах 5 в скважину 1 в заданный интервал продуктивного пласта 2. В скважине 1 в заданном интервале продуктивного пласта 2 с помощью гидромеханического щелевого перфоратора 4 сформирована щель 6.
На фиг.2 гидромеханический щелевой перфоратор 4 извлечен из скважины 1. В скважину 1 спущены НКТ 5 с пакером 7. Через щель 6 проведена операция ГРП, в результате чего образована направленная трещина разрыва 8.
На фиг.3 из скважины извлечены НКТ 5 с пакером 7. В скважину 1 спущены НКТ 5 с промывочным инструментом 9. Произведена промывка текущего забоя 3 скважины 1. Установлен изолирующий песчаный мост 10 в скважине 1, с помощью которого изолирована полученная направленная трещина разрыва 8 от последующих операций ГРП, через каждую вновь сформированную щель 6, образовавший искусственный забой 11 скважины 1.
На фиг.4 из скважины 1 извлечены НКТ 5 с промывочным инструментом 9. Гидромеханический щелевой перфоратор 4 спущен на насосно-компрессорных трубах 5 в скважину 1 в заданный интервал продуктивного пласта 2. В скважине 1 в заданном интервале продуктивного пласта 2 с помощью гидромеханического щелевого перфоратора 4 сформирована следующая щель 6, через которую произведена операция ГРП. Таким образом, сформирована следующая направленная трещина разрыва 8 через щель 6.
На фиг.5 показана схема проведения направленного ГРП аналогично фиг.1, 2, 3, 4, только щели, а следовательно, и трещины разрыва расположены в шахматном порядке относительно друг друга на 90°.
На фиг.6 показана схема проведения направленного ГРП аналогично фиг.1, 2, 3, 4, только щели сформированы парами, а следовательно, и трещины разрыва, в которых щели расположены относительно друг друга на 180°, а пары между собой расположены в шахматном порядке относительно друг друга на 90°.
Способ осуществляется следующим образом.
Скважиной 1 вертикальной или наклонно-направленной вскрывается продуктивный пласт 2 (на фиг.1-6). Для ввода в эксплуатацию скважины 1 после бурения производят гидроразрыв пласта. Предварительно спускают на насосно-компрессорных трубах 5 гидромеханический щелевой перфоратор 4 в заданный ранее неперфорированный интервал продуктивного пласта 2, азимутально сориентированный в скважине 1 для формирования щели 6 (на фиг.1). После чего гидромеханический щелевой перфоратор 4 извлекают из скважины 1, затем спускают НКТ 5 с пакером 7, после чего производят операцию гидроразрыва пласта через сформировавшуюся щель 6 в заданном направлении (на фиг.2), что предусматривает возможность проведения гидроразрыва пласта в зонах наибольших напряжений в горной породе. Далее производят подъем НКТ 5 с пакером 7 и спуск НКТ 5 с промывочным инструментом 9. Затем осуществляют промывку текущего забоя 3 скважины 1. После чего устанавливают изолирующий песчаный мост 10, при помощи которого изолируют образовавшуюся трещину разрыва 8 от следующих операций гидроразрыва пласта (на фиг.3), через каждую вновь сформированную щель 6, а затем производят подъем НКТ 5 с промывочным инструментом 9 и спуск НКТ 5 с гидромеханическим щелевым перфоратором 4, азимутально сориентированным в скважине 1, и формируют следующую щель 6, через которую повторяют операцию гидроразрыва пласта. При этом образуют следующую направленную трещину разрыва 8 через щель 6 (на фиг.4). После чего производят спуск НКТ 5 с промывочным инструментом 9 (показан на фиг.2), с помощью которого производят промывку искусственного забоя 11 (показан на фиг.3, 4) скважины 1 до текущего забоя 3 (показан на фиг.1-6) скважины 1. Тем самым обеспечивают гидродинамическую связь между скажиной 1 и ранее образованной трещиной разрыва 8. Для фиксации и центровки гидромеханического щелевого перфоратора 4 и НКТ 5 используются, например, фиксатор гидравлический и центраторы (на фиг.1-6 не показаны), а в качестве рабочей жидкости при вскрытии продуктивного пласта 2 на углеводородной основе используют, например, дегазированную нефть, дизельное топливо, конденсат.
При наличии большой мощности продуктивного пласта 2 с целью сохранения прочности эксплуатационной колонны и равномерной выработкой запасов нефти по толщине продуктивного пласта 2 последовательное проведение направленного гидроразрыва пласта через щель 6, сформированную отдельно в каждом интервале, выполняют последовательно в нескольких интервалах продуктивного пласта 2 с формированием щелей 6 (а следовательно, и трещин разрыва 8), согласно схеме на фиг.1, 2, 3, 4, которые формируют в шахматном порядке относительно друг друга на 90° (фиг.5), либо щели 6 формируют парами 12, в которых щели 6 расположены относительно друг друга на 180°, а пары 12 между собой расположены в шахматном порядке относительно друг друга на 90° (фиг.6), а каждая вновь сформированная щель, через которую повторяют операцию ГРП, изолирована песчаным мостом 10, начиная с нижележащего интервала продуктивного пласта.
Кроме того, проведение направленного гидроразрыва пласта может быть использовано при разработке многопластовых нефтяных месторождений при переходе на вышележащие продуктивные пласты 2, имеющие низкие коллекторские свойства, ранее неперфорированные.
Осуществление предлагаемого способа обеспечивает следующие преимущества:
1) позволяет управлять ориентацией образования трещин разрыва продуктивного пласта относительно азимута в стволе скважины;
2) обеспечивает эффективное образование трещин разрыва пласта в каждой из щелей за счет поочередного проведения операций ГРП через каждую азимутально сориентированную щель;
3) дает возможность проведения ГРП в зонах наибольших напряжений в горной породе;
4) при закачке жидкости разрыва давление, создаваемое жидкостью разрыва, действует одинаково на горную породу по длине щели, что способствует равномерному развитию трещины разрыва в заданном направлении и при закачке жидкости песконосителя равномерное прохождение проппанта по высоте трещины разрыва пласта;
5) повышает проводимость трещин разрыва пласта, в отличие от трещин разрыва, образованных одновременно по двум направлениям от ствола скважины, и как результат продуктивность такой скважины выше.