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 освоения и очистки призабойной зоны скважин импульсным дренированием (патент №2159326, опубл. 1999.12.15), в котором формирование депрессионного перепада давления между призабойной зоной пласта и полостью скважины производится путем предварительной закачки флюида в скважину, создании периодических импульсов давления в призабойной зоне пласта в виде затухающей стоячей волны, перемещающейся по полости скважины, и стравливании давления при перемещении флюида по скважине из призабойной зоны пласта к дневной поверхности при резком открытии полости скважины.
Однако призабойная зона плохо промывается скважинкой жидкостью, поскольку гидроудар имеет малую амплитуду и короткое время воздействия, в течение которого трещины пласта в течение ударного воздействия не успевают полностью раскрываться и смыкаться.
Известен способ обработки прискважинной зоны пласта (патент №2266404, опубл. 2005.12.20), включающий создание периодических импульсов давления в прискважинной зоне пласта в виде перемещающейся по полости скважины ударной волны, образующейся при периодическом открывании полости скважины на устье с применением вентилей, один из которых соединяет полость скважины со сливной емкостью, второй - с источником жидкости, находящейся под давлением.
Однако призабойная зона плохо промывается скважинной жидкостью, поскольку гидроудар имеет короткое время воздействия, в течение которого трещины пласта в течение ударного воздействия не успевают полностью раскрываться и смыкаться.
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), взятый за прототип, включающий формирование перепадов давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде 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, способ позволяет формировать импульс, направленный в одну сторону, для наполнение и раскрытие трещин. Для эффективного трещинообразования необходимо чередовать направление импульса давления, с целью деформирования, расшатывания, выкрашивания фрагментов скелета пласта, для развития сети трещин.
Задачей изобретения является получение в призабойной зоне скважины чередующихся разнонаправленных импульсов давления, имеющих амплитуду и длительность, достаточные для развития сети трещин и очистки от кольматирующих отложений.
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, с применением вентилей, из которых первый соединяет полость скважины с источником жидкости, находящейся под давлением, второй - со сливной емкостью, 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, первый вентиль открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и воздействует на трещины пласта, затем закрывают первый вентиль и открывают второй вентиль для снижения давления в скважине до величины исходного, к линии, соединяющей первый вентиль и источник жидкости, находящейся под давлением подключен гидропневмоаккумулятор, объем которого определяется расходом скважинной жидкости при ее перетекании в пласт, оценивают длительность промежутков времени между периодами повышения и снижения давления, а также скорость снижения давления, открывание второго вентиля осуществляют через отрезок времени и со скоростью, обеспечивающими в сочетании с периодическим повышением давления за счет открывания первого вентиля создание перепадов давления, необходимых для удаления кольматантов и механического разрушения скелета пласта.
Такой способ позволяет воздействовать на скелет пласта знакопеременными импульсами давления для максимального расшатывания, выкрашивания фрагментов пласта, развития сети трещин, а также способствует выносу в полость скважины кольматирующих отложений.
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. На устье скважины, устанавливают вентили, первый из которых соединяет полость скважины с источником жидкости, находящейся под давлением, например, с насосным агрегатом ЦА-320, второй - со сливной емкостью. Жидкость закачивают в скважину до уровня исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты.
Гидропневмоаккумулятор подключают к линии, соединяющей источник жидкости, находящейся под давлением и первым вентилем. Поскольку гидропневмоаккумулятор подключен к источнику жидкости, находящейся под давлением, в него закачивается жидкость, сжимается находящийся внутри газ.
В момент открывания первого вентиля жидкость под давлением начинает перетекать в скважину. На устье образуется область высокого давления, которая перемещается к призабойной зоне и приводит в движение скважинную жидкость. Через первый вентиль в полость скважины жидкость поступает не только из источника жидкости под давлением, но и из гидро-пневмоаккумулятора, 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.
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, развитию сети трещин.
Через отрезок времени, достаточный для расширения трещин пласта под влиянием высокого давления, закрывают первый вентиль и открывают второй вентиль. Скважинная жидкость начинает изливаться в сливную емкость, давление жидкости на устье резко падает до атмосферного, формируется волна разрежения, которая перемещается от устья к забою скважины и формирует в призабойной зоне импульс депрессии. Также, как и в случае повышения давления, 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, но гидроудар направлен в противоположную сторону. При достижении исходного давления трещины пласта смыкаются, второй вентиль закрывают.
Амплитуда и длительность импульса давления зависит от крутизны фронта волны повышенного давления, следовательно - от скорости открывания первого вентиля. Амплитуда и длительность импульса депрессии зависит от крутизны фронта волны разрежения, следовательно - от скорости открывании второго вентиля. Вентили должны быть быстродействующими.
Интервалы времени между моментами открывания и закрывания вентилей выбирают по геологическим условиям с целью выноса кольматирую-щих отложений и создания максимального количества трещин. Операции повышения и снижения давления в призабойной зоне повторяют необходимое количество раз.
Технология импульсного гидроразрыва позволяет создавать в скважине трещины, радиально расходящиеся от ствола. 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. Изменяющееся давление гидроразрыва 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.