Устройство компоновки подземного оборудования для проведения гидроразрыва пласта и одновременного освоения скважины

Заявляемая полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при разработке нефтяных месторождений с использованием гидроразрыва пласта.
Известен способ гидроразрыва пласта и устройство для его осуществления (патент RU №2007552, МПК Е21В 43/26, заявка №915015826, конвенционный приоритет. 06.12.1991), содержащий колонну насосно-компрессорных труб с перфоратором, имеющим перфорационные отверстия, расположенные в одной плоскости, проведение щелевой перфорации, промывку скважины с последующими подъемом колонны насосно-компрессорных труб с перфоратором, спуском ее с пакером и закачкой под давлением жидкостей разрыва и песконосителя, и перед проведением щелевой перфорации осуществляют азимутальную ориентацию колонны насосно-компрессорных труб с перфоратором, стабилизируют колонну насосно-компрессорных труб от проворота, а щелевую перфорацию скважины проводят в азимутально ориентированном и стабилизированном от проворота положении колонны насосно-компрессорных труб, при этом оно снабжено размещенным выше перфоратора на колонне насосно-компрессорных труб якорным узлом, выполненным в виде цилиндрического корпуса и установленных в нем перпендикулярно к его оси поршней с удлиненными по оси корпуса упорными элементами на концах, а колонна насосно-компрессорных труб выполнена с меткой на внутренней поверхности выше якорного узла, расположенной в одной плоскости с перфорационными отверстиями перфоратора.
Недостатком данного технического решения является то, что в данном способе работы проводятся в два этапа. Первым этапом спускают насосно-компрессорных труб (НКТ), перфоратор и проводят перфорацию пласта. Затем оборудование поднимают. И вторым этапом спускают НКТ, пакер. После посадки пакера проводят гидроразрыв пласта. Увеличивается время проведения работ из-за двух спусков и подъема оборудования, и соответственно увеличиваются затраты.
3
Известен также способ гидравлического разрыва пласта (патент RU №2592582, МПК Е21В 43/267, опубл. 27.07.2016 г., бюл. №21), включающий вскрытие пласта вертикальной скважиной, спуск в скважину колонны труб до интервала пласта и проведение гидравлического разрыва пласта - ГРП закачкой жидкости разрыва по колонне труб, при этом на устье скважины нижний конец колонны труб оснащают щелевым перфоратором с обратным клапаном снизу и спускают в скважину в интервал пласта, производят обратную промывку в полуторакратном объеме скважины, затем посредством щелевого перфоратора с ориентировкой по азимуту максимального напряжения прорезают эксплуатационную колонну скважины и создают в интервале подошвы и кровли пласта по две оппозитные щели диаметром до 1,5 м и высотой щели 0,2-0,25 диаметра скважины, после чего в пласте между щелями через щелевой перфоратор закачкой жидкости разрыва по колонне труб выполняют ГРП с образованием трещин разрыва, после образования трещин разрыва производят крепление трещин сверхлегким проппантом плотностью 1200-1250 кг/м, при этом закачку жидкости разрыва по колонне труб через щелевой перфоратор продолжают и одновременно в заколонное пространство скважины производят закачку сверхлегкого проппанта под давлением, не превышающим допустимое на стенки скважины, по окончании крепления трещин колонну труб с щелевым перфоратором и обратным клапаном извлекают из скважины.
Недостатками способа являются то, что при неполной прокачке проппанта в скважину (получении «стоп») невозможно вымыть из НКТ проппант, что создает аварийную ситуацию.
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является устройство для гидроразрыва пласта (патент на полезную модель RU №177980, МПК Е21В 43/26, Е21В 43/114, опубл. 19.03.2018 г., Бюл. №8), содержащее колонну насосно-компрессорных труб, оснащенную гидропескоструйным перфоратором, в нижней части которого установлен обратный клапан, обеспечивающий возможность пропускания через гидропескоструйный перфоратор пропанта из затрубного пространства, а на колонне насосно-компрессорных труб перед гидропескоструйным перфоратором закреплены реперный патрубок и гидроякорь, соединенные друг с другом неподвижно, при этом реперный патрубок закреплен перед гидроякорем, а так же на колонне насосно-компрессорных труб дополнительно размещен блок автономных манометров, закрепленных между гидроякорем и гидропескоструйным перфоратором.
Недостатком данного устройства является:
- во-первых, гидропескоструйный перфоратор имеет насадки с малым поперечным сечением. Диаметр насадок не превышает 6 мм. При истечении жидкости через насадки возникает большое гидравлическое сопротивление. При гидроразрыве пласта используется гель с большой вязкостью, и прокачать данную жидкость (гель) за короткий промежуток времени невозможно. При этом время ограничено, так как после гидроразрыва пласта гель должен разложиться и оставить проппант имеющийся в гели в трещине образовавшийся вовремя гидроразрыва пласта;
- во-вторых, жидкость, используемая для гидроразрыва пласта сложное химическое соединение, и должен обладать определенными свойствами. А именно, жидкость гидроразрыва - гелеобразный продукт, который содержит проппант и имеет определенную структуру и разлагается через определенное время. Проход через маленькие отверстия гидромониторных насадок гидропескоструйного перфоратора разрушают структуру геля, и ухудшает качества гидроразрыва пласта в целом;
- в-третьих, гидропескоструйный перфоратор имеет малый ресурс, возможно формирования до 10 отверстий, что очень мало;
в-четвертых, при использовании гидропескоструйного перфоратора невозможно использовать пакер. Полноценный ГРП не возможен без пакера в виду больших давлений при гидроразрыве пласта, вплоть до 100 МПа. Уже при 10 МПа и более применяют покерные системы для защиты скважины в целом.
Общим недостатком всех приведенных аналогов является то, что после проведения перфорации и гидроразрыва пласта скважину осваивают, свабированием, или струйным насосом. При свабировании не требуется подъем оборудования в целом. Для полноценной операции свабирования требуется обратный клапан в НКТ, при этом для освоения скважины струйным насосом требуется подъем подвески и спуск струйного насоса, что соответственно увеличивает время проведения работ и увеличивает экономические затраты.
Задачей заявляемой полезной модели является создание надежного, экономически выгодного устройства компоновки подземного оборудования, обеспечивающего уменьшение времени проведения работ и снижение экономических затрат на проведение ГРП, повышение качества ГРП и освоения скважины, повышение надежности работы подземного оборудования.
Поставленная техническая задача решается за счет:
- уменьшения количества спускоподъемных операций;
- уменьшение времени проведения технологической операции;
- уменьшение аварийности проведения технологической операции по перфорации и гидроразрыва пласта за счет возможности обратной промывки НКТ от оставшегося проппанта, в следствии не полной прокачки жидкости разрыва в пласт скважины.
Заявленный технический результат достигается тем, что устройство компоновки подземного оборудования для проведения перфорации, гидроразрыва пласта и освоение скважины, содержит лифт насосно-компрессорных труб, пакер, перфоратор, и седло с обратным клапаном для сообщения затрубного пространства с внутренней полостью НКТ.
Новым является то, что над пакером установлено седло с обратным клапаном для сообщения затрубного пространства с внутренней полостью НКТ.
Новым является то, что после проведения перфорации и гидроразрыва пласта устанавливается струйный насос на седло для освоения скважины.
Новым является то, что после проведения перфорации и гидроразрыва пласта устанавливается обратный клапан НКТ на седло для освоения скважины свабированием. Особенно актуально для глубоких, наклонно направленных и горизонтальных скважин.
Новым является то, что возможен вымыв обратной промывкой, оставшийся в НКТ проппант.
Новым является то, что выравнивается давление затрубного пространства и внутренней полости НКТ и облегчается срыв пакера, для предотвращения аварийной ситуации.
Новым является то, что все работы проводятся за один спуск, что уменьшает время проведения работ и снижает экономические затраты.
На фиг. 1 изображена схема общей компоновки оборудования для перфорации, ГРП и освоения скважины.
Общая компоновка включает НКТ 1 (см. фиг. 1), пакер 2, перфоратор 3, седло 4 с обратным клапаном 5.
Устройство работает следующим образом. В скважину спускают подземное оборудование для проведения перфорации и ГРП в следующей последовательности (см. фиг. 1): перфоратор 3, пакер 2, седло 4 с клапаном 5, НКТ 1. С помощью геофизического оборудования перфоратор устанавливают напротив обрабатываемого пласта. При открытой затрубной задвижке и не посаженом пакере производят перфорацию согласно плана работ. Затем при посаженном пакере закачивают в пласт жидкость гидроразрыва (гель с проппантом) согласно плана работ. Если проппант не полностью зашел в пласт и остался в НКТ, то, не срывая пакер вымывают проппант из внутренней полости НКТ обратной промывкой через обратный клапан 5. В обычной компоновке, поднимают всю подвеску и спускают оборудование для освоения скважины. В нашем случае возможны несколько вариантов освоения скважины без подъема оборудования в целом:
1. После перфорации и гидроразрыва пласта устанавливается струйный насос на седло для освоения скважины. Обратной промывкой технологической жидкости в обрабатываемой зоне (подпакерное пространство) создают депрессию и осваивают скважину. Установка струйного насоса осуществляется сбросом в НКТ струйного насоса. Струйный насос под собственным весом устанавливается на седло («садится» на седло). После освоения скважины поднимают всю подвеску в целом и спускают подземное оборудование для добычи.
2. После перфорации и гидроразрыва пласта устанавливают обратный клапан НКТ на седло для освоения скважины свабированием. Особенно актуально для глубоких, наклонно направленных и горизонтальных скважин. Установка обратного клапана НКТ осуществляется сбросом в НКТ обратного клапана НКТ. Далее устанавливается устьевое противовыбросовое оборудовании для свабирования. После начинают свабирование через обратный клапан НКТ и осваивают скважину отбором жидкости из пласта скважины. После освоения скважины поднимают всю подвеску в целом и спускают подземное оборудование для добычи.
При подъеме оборудования из скважины после освоения, требуется срыв пакера. Для срыва пакера необходимо выравнивание давления в НКТ с затрубным пространством. Наличие обратного клапана 5 в компоновке обеспечивает выравнивание вышеуказанных давлений обратной промывкой жидкостью постоянной плотности.
Таким образом, устройство компоновки подземного оборудования для проведения перфорации и гидроразрыва пласта, содержащее лифт насосно-компрессорных труб, пакер, перфоратор, и устанавливаемым над пакером седлом, с обратным клапаном для соединения затрубного пространства и внутренней полости НКТ, позволяет проводить все работы за один спуск компоновки, при этом уменьшаются энергозатраты, уменьшается стоимость технологического процесса в целом.