СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА НИЗКОПРОНИЦАЕМОГО ПЛАСТА С НЕПРОНИЦАЕМЫМ ПРОСЛОЕМ И ВОДОНОСНЫМ ПРОПЛАСТКОМ
HYDRAULIC FRACTURING METHOD FOR LOW-PERMEABLE FORMATION WITH IMPERMEABLE LAYER AND WATER-BEARING INTERLAYER

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к гидравлическому разрыву низкопроницаемого пласта, содержащего прослой глины с водоносным пропластком.
г
г
Известен способ гидравлического разрыва карбонатного пласта (патент RU №2460875, МПК Е21В 43/26, опубл. 10.09.2012 г., бюл. №25), включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ с пакером и последующей его посадкой, спуск в колонну НКТ колонны гибких труб - ГТ ниже нижнего конца НКТ, закачку водоизолирующего цемента по гибкой трубе, проведение гидроразрыва карбонатного пласта с подошвенной водой. По способу нижний конец ГТ спускают до уровня водонефтяного контакта - ВНК, герметизируют пространство между колоннами НКТ и ГТ, закачкой водоизолирующего цемента по ГТ производят изоляцию подошвенной воды в карбонатном пласте с заливкой скважины от забоя до уровня ВНК, после чего разгерметизируют пространство между колоннами НКТ и ГТ и приподнимают колонну ГТ так, чтобы ее нижний конец находился на 1-2 м ниже кровли карбонатного пласта, после чего определяют суммарный объем жидкости разрыва (V), герметизируют пространство между колоннами НКТ и ГТ и производят закачку в ГТ первой порции жидкости разрыва в объеме 60-70% от суммарного объема (V) под давлением не более 25 МПа и со скоростью не более 2 м/мин, после чего оставшийся объем жидкости разрыва закачивают в ГТ в 3-5 циклов, чередуя с закачкой расклинивающего агента, в качестве которого применяют 25%-ную соляную ингибированную кислоту, причем объем кислоты определяют в зависимости от толщины продуктивной части карбонатного пласта исходя из объема 0,2 м кислоты на 1 м толщины пласта на каждый цикл закачки, по завершении последнего цикла закачки осуществляют продавку кислоты водным раствором поверхностно-активного вещества в объеме колонны ГТ с последующей выдержкой 1-2 ч, после чего извлекают колонну ГТ из колонны НКТ и запускают скважину в эксплуатацию.
Недостатками данного способа являются:
- во-первых, ограниченные возможности реализации способа, так как он применим только для карбонатного пласта;
- во-вторых, невозможность осуществления изоляции воды (водоносного пропластка), когда водоносный пропласток расположен выше продуктивного пропластка;
- в-третьих, длительность реализации способа, связанная с необходимостью спуска в колонну НКТ колонны ГТ ниже нижнего конца НКТ, герметизации (разгерметизации) пространства между колоннами НКТ и ГТ, перемещением колонны ГТ внутри колонны НКТ в процессе реализации способа;
- в-четвертых, низкое качество изоляции водоносного пропластка, так как в качестве водоизоляционного материала используется цемент, который достаточно сложно продавить глубоко в водоносный пропласток.
Наиболее близким является способ гидроразрыва пласта (патент RU №2170818, МПК Е21В 43/26, опубл. 20.07.2001 г., бюл. №20), предусматривающий образование в пласте с подошвенной водой трещины гидроразрыва, спуск колонны насосно-компрессорных труб - НКТ с пакером в скважину, посадку пакера. По колонне НКТ производят закачку жидкости гидроразрыва с образованием в пласте с подошвенной водой трещины гидроразрыва, затем в НКТ до нижних отверстий интервала перфорации спускают гибкие трубы - ГТ, прокачивают по ГТ проппант в смеси с водоизолирующим цементом в количестве, достаточном для заполнения смесью нижней части трещины до уровня выше водонефтяного контакта с заполнением части трещины в зоне подошвенной воды (водоносного пропласта) в части трещины внизу нефтенасыщенной зоны (продуктивного пропластка), при этом одновременно по колонне НКТ подают жидкость-песконоситель с проппантом в количестве, достаточном для крепления верхней части вертикальной трещины.
Недостатки данного способа:
- во-первых, гидроразрыв пласта осуществляют перед водоизоляцией, что может привести к образованию трещин по всей толщине пласта от подошвенной воды до кровли, и нет гарантии того, что при проведении последующей водоизоляции подошвенной части пласта их полностью удастся изолировать (перекрыть канал поступления воды в продуктивную часть пласта), что снижает эффективность гидроразрыва пласта и вызывает быстрое обводнение пласта при последующей эксплуатации скважины;
- во-вторых, после образования трещин в пласте закачкой жидкости разрыва в колонну НКТ спускают ГТ и на проведение этой операции затрачивается определенное количество времени, в течение которого трещины частично смыкаются, затем производят одновременно водоизоляцию цементом по ГТ подошвенной части пласта и закачку жидкости-песконосителя по кольцевому пространству между колоннами НКТ и ГТ для уплотнения уже начавшей смыкаться трещины, что усложняет технологический процесс осуществления способа и снижает проницаемость образуемых трещин;
- в-третьих, невозможно осуществить изоляцию водоносного пропластка при его расположении выше продуктивного пропластка;
- в-четвертых, низкое качество изоляции водоносной части пласта, так как в качестве водоизоляционного материала используется цемент, который практически невозможно продавить глубоко в водоносный пропласток;
- в-пятых, длительность реализации способа, связанная с необходимостью спуска в колонну НКТ колонны ГТ ниже нижнего конца НКТ, герметизации (разгерметизации) пространства между колоннами НКТ и ГТ, перемещением колонны ГТ внутри колонны НКТ в процессе реализации способа.
Техническими задачами предложения являются повышение эффективности и качества проведения гидравлического разрыва пласта за счет исключения снижения проницаемости трещин, образуемых в процессе гидравлического разрыва пласта с возможностью реализации способа при нахождении водоносного пропластка выше продуктивного пропластка, а также сокращение длительности реализации способа.
Поставленные технические задачи решаются способом гидроразрыва низкопроницаемого пласта с непроницаемым прослоем и водоносным пропластком, включающим спуск колонны насосно-компрессорных труб с пакером в скважину, посадку пакера, закачивание жидкости гидроразрыва по колонне насосно-компрессорных труб с пакером в низкопроницаемый пласт и создание трещины гидравлического разрыва в низкопроницаемом пласте с последующим креплением трещины закачкой по колонне насосно-компрессорных труб жидкости-носителя с проппантом, стравливание давления из скважины.
Новым является то, что до спуска колонны насосно-компрессорных труб - НКТ в скважину перфорируют интервал водоносного пропластка низкопроницаемого пласта с образованием перфорационных отверстий, затем на устье скважины колонну НКТ снизу вверх оснащают заглушкой, нижними рядами отверстий, пакером, верхними рядами отверстий и дополнительным пакером, причем внутри колонны НКТ устанавливают подвижную втулку, оснащенную радиальными каналами, герметично перекрывающую в исходном положении нижние ряды отверстий колонны НКТ и сообщающую колонну НКТ через верхние ряды отверстий и перфорационные отверстия с водоносным пропластком, при этом внутри подвижной втулки устанавливают седло, подвижную втулку и седло в исходном положении относительно колонны НКТ фиксируют дифференциальным срезным элементом, спускают колонну НКТ в скважину, сажают пакер и дополнительный пакер в скважине так, чтобы они герметично отсекали водоносный пропласток с двух сторон, производят изоляцию верхнего водоносного пропластка закачкой и продавкой водоизоляционной композиции по колонне НКТ через верхние ряды отверстий в водоносный пропласток через ее перфорационные отверстия под давлением, в 2 раза меньшим давления гидравлического разрыва пласта, выдерживают технологическую паузу на затвердевание водоизоляционной композиции, после чего с устья скважины сбрасывают в колонну НКТ шар, создают избыточное давление в колонне НКТ, при этом сначала разрушают срезной элемент и под действием избыточного давления выше шара перемещают подвижную втулку по колонне НКТ вниз до упора в заглушку колонны НКТ, продолжают повышать избыточное давление в колонне НКТ и вновь разрушают срезной элемент, при этом под действием избыточного давления выше шара седло перемещают вниз до упора в заглушку, при этом верхние ряды отверстий колонны НКТ герметично отсекаются подвижной втулкой, а нижние ряды отверстий колонны НКТ посредством радиальных каналов подвижной втулки сообщаются с колонной НКТ, затем закачивают жидкость гидроразрыва по колонне НКТ через нижние ряды отверстий колонны НКТ в перфорационные отверстия продуктивного пропластка и производят в продуктивном пропластке гидравлический разрыв с образованием трещины с последующим ее креплением закачкой жидкости-носителя с проппантом, по окончании гидравлического разрыва низкопроницаемого пласта стравливают давление из скважины и извлекают колонну НКТ.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
На фиг.1 и 2 схематично представлен предлагаемый способ гидроразрыва низкопроницаемого пласта с непроницаемым прослоем и водоносным пропластком, где 1 - добывающая скважина; 2 - низкопроницаемый пласт; 3 - непроницаемый прослой (глинистый пропласток); 4 - продуктивный пропласток (проницаемый песчаник); 5 - водоносный пропласток; 6 - перфорация продуктивного пропластка 4; 7 - перфорация водоносного пропластка 5; 8 - колонна НКТ; 9 - заглушка; 10 - нижние ряды отверстий; 11 - пакер; 12 - верхние ряды отверстий; 13 - дополнительный пакер; 14 - подвижная втулка, 15 - радиальные каналы подвижной втулки; 16 - седло, 17 - дифференциальный срезной элемент; 18 - шар; 19 - уплотнительные кольца; 20 - задвижка; 21 - нагнетательная линия; 22 - трещина гидроразрыва.
-3
2
Добывающая скважина 1 (см. фиг.1) вскрыла низкопроницаемый пласт 2 (далее пласт) с непроницаемым прослоем 3 (глинистым пропластком), ниже которого размещен продуктивный пропласток (проницаемый песчаник) 4 с низкой проницаемостью (с проницаемостью (0,1-10)·10 мкм), а выше - водоносный пропласток 5.
Продуктивный пропласток 4 добывающей скважины 1 через перфорацию 6 эксплуатируется, например, штанговым глубинным насосом (на фиг.1 и 2 не показан).
В процессе эксплуатации дебит в добывающей скважине 1 быстро снижается, в связи с чем необходимо проведение работ по интенсификации добычи нефти из низкопроницаемого пласта 2 добывающей скважины 1.
С этой целью производят гидравлический разрыв пласта - ГРП продуктивного пропластка 4 пласта 2. Для этого извлекают из скважины эксплуатационное оборудование (на фиг.1 и 2 не показано) и реализуют предлагаемый способ следующим образом.
Сначала до спуска колонны НКТ 8 (см. фиг.1) в скважину 1 на колонне технологических труб спускают перфоратор (на фиг.1 и 2 не показан) любой известной конструкции и перфорируют интервал водоносного пропластка 5 (см. фиг.1) в скважине 1 с образованием перфорационных отверстий 7. Например, используют перфоратор ПКТ89КЛ-М, выпускаемый Нефтекамским машиностроительным заводом (г. Нефтекамск, Республика Башкортостан, Россия). Извлекают из скважины 1 колонну технологических труб с перфоратором.
Затем на устье скважины 1 колонну НКТ 8 снизу вверх оснащают заглушкой 9, нижними рядами отверстий 10, пакером 11 (далее нижним пакером), верхними рядами отверстий 12, дополнительным пакером 13 (далее верхним пакером).
Из условия минимизации потерь давления в процессе реализации способа нижние 10 и верхние 12 ряды отверстий колонны НКТ 8 выполнены, например, в два ряда и имеют диаметр отверстий 12 мм, и расположены по шесть отверстий в каждом ряду.
Внутри колонны НКТ 8 устанавливают подвижную втулку 14, оснащенную радиальными каналами 15, герметично посредством уплотнительных колец 19 перекрывающую в исходном положении нижние ряды отверстий 10 колонны НКТ 8 и сообщающую колонну НКТ 8 через верхние ряды отверстий 12 и перфорационные отверстия 7 с водоносным пропластком 5. Внутри подвижной втулки 14 устанавливают седло 16, причем подвижная втулка 14 и седло 16 зафиксированы в исходном положении относительно колонны НКТ 8 срезным элементом 17.
Спускают колонну НКТ 8 в скважину 1 и сажают верхний 13 и нижний 11 пакеры в скважине 1 так, чтобы они герметично отсекали водоносный пропласток 5 с двух сторон.
В качестве пакера применяют, например, пакер с механической осевой установкой П-ЯМО (на 35 МПа) производства научно-производственной фирмы «Пакер» (г. Октябрьский, Республика Башкортостан, Российская Федерация).
На устье скважины 1 на верхний конец колонны НКТ 8 устанавливают задвижку 20, которую посредством нагнетательной линии 21 обвязывают с насосными агрегатами (на фиг.1 и 2 не показаны).
Производят изоляцию верхнего водоносного пропластка 5 закачкой водоизоляционной композиции, например смолы, по колонне НКТ 8 через ее верхние ряды отверстий 12 и перфорационные отверстия 7 в водоносный пропласток 5 под давлением, в 2 раза меньшим давления гидравлического разрыва пласта.
Например, давление гидравлического разрыва, определенное опытным путем, составляет 28 МПа. Тогда при изоляции верхнего водоносного пласта закачку смолы осуществляют под давлением в диапазоне 28 МПа/2=14 МПа.
В качестве смолы применяют, например, ацетоноформальдегидную смолу, выпускаемую по ТУ 2228-006-48090685-2002, или смолу карбамидоформальдегидную, выпускаемую по ТУ 6-06-59-89.
Применение смолы позволяет повысить качество изоляции водоносного пласта, так как в качестве водоизоляционного материала используется не цемент, как в прототипе, а смола, которая обладает большей текучестью и которую можно продавить глубоко в водоносный пропласток 5.
Изоляцию водоносного пропластка 5 низкопроницаемого пласта 2 производят до проведения гидроразрыва подуктивного пропластка 4 низкопроницаемого пласта. В результате подошва водоносного пропластка обеспечивает надежный барьер, исключающий развитие трещины гидроразрыва вверх, т.е. интервал 5 водоносного пропластка 5, вследствие чего исключается обводнение скважины 1 при последующей эксплуатации пласта.
Выдерживают технологическую паузу на затвердевание водоизоляционной композиции, например, 4 ч.
После изоляции водоносного пропластка 5 с устья скважины сбрасывают в колонну НКТ 8 шар 19 (см. фиг.2). В колонне НКТ 8 над шаром 19 с помощью насосного агрегата, например ЦА-320, создают избыточное давление.
В результате сначала разрушают дифференциальный срезной элемент 17 в месте фиксации подвижной втулки 14 относительно колонны НКТ 8 и под действием избыточного давления выше шара 19 перемещают подвижную втулку 14 по колонне НКТ 8 вниз до упора в заглушку 9 колонны НКТ 8.
Продолжают повышать избыточное давление в колонне НКТ 8 и повторно разрушают дифференциальный срезной элемент 17 в месте фиксации седла 16 относительно подвижной втулки 14 и под действием избыточного давления выше шара 19 седло 16 перемещают вниз до упора в заглушку 9 колонны НКТ 8, при этом верхние ряды отверстий 12 колонны НКТ герметично, посредством уплотнительных колец 19, отсекаются подвижной втулкой 14.
Нижние ряды 10 отверстий колонны НКТ 8 посредством радиальных каналов 15 подвижной втулки 14 сообщаются с колонной НКТ 8. Выдерживают технологическую паузу на затвердевание водоизоляционной композиции, например, в течение 12 ч.
Затем по колонне НКТ 8 через нижние ряды отверстий 10 производят гидравлический разрыв низкопроницаемого пласта 2 в интервале продуктивного пропластка 4 с образованием в нем трещины 22 гидравлического разрыва и ее крепление закачкой жидкости-носителя с проппантом.
Гидравлический разрыв низкопроницаемого пласта 2 в интервале продуктивного пропластка 4 с образованием трещины 22 гидравлического разрыва и ее крепление закачкой жидкости-носителя с проппантом производят по любой известной технологии, например, как описано в патенте RU №2473798 «Способ гидравлического разрыва пласта в скважине», МПК Е21В 43/26, опубл. 27.01.2013 г., в бюл. №3 или в патенте RU №2358100 «Способ гидравлического разрыва пласта в скважине», МПК Е21В 43/26, опубл. 10.06.2009 г., в бюл. №16.
Сокращается продолжительность реализации способа, что связано с отсутствием необходимости применения колонны ГТ и ее спуска в колонну НКТ ниже нижнего конца НКТ, герметизации (разгерметизации) пространства между колоннами НКТ и ГТ, перемещения колонны ГТ внутри колонны НКТ в процессе реализации способа, при этом закачка в верхний водоносный пропласток и нижний продуктивный пропласток осуществляется за счет переключения потоков закачки перемещением подвижной втулки 14 с радиальными каналами 15 относительно колонны НКТ 8 между ее верхними 12 и нижними 10 рядами отверстий.
Последовательное выполнение технологических операций по водоизоляции водоносного пропластка 5 и гидроразрыву продуктивного пропластка 4 позволяет исключить снижение проницаемости трещин, образуемых в процессе гидравлического разрыва низкопроницаемого пласта 2, так как гидравлический разрыв производят после проведения водоизоляционных работ.
Предлагаемый способ гидроразрыва низкопроницаемого пласта с непроницаемым прослоем и водоносным пропластком позволяет:
- повысить эффективность способа за счет предварительной изоляции водоносного пропластка. В результате подошва водоносного пропластка обеспечивает надежный барьер, исключающий развитие трещины наверх в интервале водоносного пропластка, вследствие чего исключается обводнение пласта при последующей эксплуатации скважины;
- исключить снижение проницаемости трещин, образуемых в процессе гидравлического разрыва пласта, так как гидравлический разрыв производят после проведения водоизоляционных работ;
- осуществить изоляцию водоносного пропластка при его расположении выше продуктивного пропластка;
- повысить качество изоляции водоносного пропластка, так как в качестве водоизоляционного материала используется не цемент, а смола, которая обладает большей текучестью, и ее можно продавить глубоко в водоносный пропласток;
- сократить продолжительность реализации способа, так как нет необходимости применения колонны ГТ и ее спуска в колонну НКТ ниже нижнего конца НКТ, герметизации (разгерметизации) пространства между колоннами НКТ и ГТ, перемещения колонны ГТ внутри колонны НКТ в процессе реализации способа.