СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА В СКВАЖИНЕ
METHOD OF HYDRAULIC FRACTURING OF WELL FORMATION

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при гидравлическом разрыве пласта (ГРП) с близким расположением вод.
Известен способ гидравлического разрыва пласта (патент RU №2055172, МПК Е21В 43/26, опуб. в бюл. №6, 27.02.1996 г.), включающий спуск в скважину на заданную глубину гидропескоструйного перфоратора с вращателем, прорезание щелей в горизонтальной плоскости продуктивного пласта, подъем перфоратора с вращателем, спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с пакером и его установка, последовательную закачку в колонну насосно-компрессорных труб жидкости разрыва, суспензии жидкости-носителя с закрепляющим материалом и продавочной жидкости с темпом закачки, обеспечивающим давление на забое скважины выше давления разрыва пласта, технологическую выдержку и ввод скважины в эксплуатацию, при этом жидкость разрыва закачивают в объеме, обеспечивающем создание трещины гидроразрыва длиной, равной предварительно определенному радиусу прискважинной зоны пласта сниженной проницаемости, затем уменьшением темпа закачки снижают забойное давление ниже давления разрыва пласта и при этом темпе закачивают в колонну насосно-компрессорных труб суспензию жидкости-носителя с закрепляющим материалом в объеме созданной трещины, после чего увеличением темпа закачки поднимают забойное давление выше давления разрыва пласта и закачивают продавочную жидкость в объеме, равном объему колонны насосно-компрессорных труб и части обсадной колонны от низа насосно-компрессорных труб до прорезанных щелей.
Недостатками данного способа являются:
- во-первых, сложный технологический процесс реализации способа, связанный с необходимостью спуска в скважину гидропескоструйного перфоратора с вращателем и прорезание щелей в горизонтальной плоскости продуктивного пласта, причем лишь точное соблюдение указанных давлений и четкой последовательности проведения технологических операций позволит произвести гидравлический разрыв пласта;
- во-вторых, низкая эффективность проведения гидравлического разрыва пласта с подошвенной водой.
Наиболее близким является способ гидроразрыва пласта (патент RU №2170818, МПК Е21В 43/26, опуб. в бюл. №20, 20.07.2001 г.), включающий образование в пласте с подошвенной водой трещины гидроразрыва, последующий спуск в насосно-компрессорные трубы и ниже них гибких труб до нижних дыр интервала перфорации для прокачки по ним проппанта в смеси с водоизолирующим цементом в количестве, достаточном для заполнения смесью нижней части трещины до уровня выше водонефтяного контакта (ВНК) с заполнением части трещины в зоне подошвенной воды в части трещины внизу нефтенасыщенной зоны, при этом одновременно по колонне насосно-компрессорных труб подают жидкость-песконоситель с проппантом в количестве, достаточном для заполнения верхней части вертикальной трещины.
Недостатками данного способа являются:
- во-первых, гидроразрыв пласта в скважине с подошвенной водой или при близком расположении пластовых вод (при наличии перемычки от 1 до 5 м) осуществляют перед водоизоляцией, что может привести к образованию вертикальных трещин в подошвенной части пласта 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 скважины при последующей эксплуатации пласта;
- во-вторых, после образования трещин в пласте закачкой жидкости разрыва по колонне НКТ в колонну НКТ спускают гибкую трубу (ГТ) и на проведение этой операции затрачивается определенное количество времени, в течение которого трещины частично смыкаются, затем производят одновременно водоизоляцию цементом по гибкой трубе 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 и затягивается время проведения ГРП;
- в-третьих, возможно смешивание водоизолирующего цемента и проппанта в призабойной зон ствола скважины, возникающее при иходновременной закачке, что снижает качество водоизоляционных работ из-за проникновения в подошвенную часть пласта совместно с водоизолирующим цементом проппанта.
Задачами изобретения являются повышение эффективности проведения ГРП, повышение качества водоизоляционных работ за счет исключения смешивания в призабойной зоне ствола скважины водоизолирующего цемента и проппанта.
Поставленная задача решается способом гидравлического разрыва пласта в скважине, включающим спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб НКТ с пакером, образование в пласте с подошвенной водой трещины гидроразрыва закачкой жидкости разрыва, спуск в колонну НКТ и ниже нее колонны гибких труб ГТ до нижних отверстий интервала перфорации, закачку по колонне НКТ жидкости разрыва с проппантом, а по колонне ГТ водоизолирующего цемента в количестве, достаточном для заполнения водоизолирующим цементом нижней части трещины до уровня водонефтяного контакта ВНК с заполнением части трещины в зоне подошвенной воды.
Новым является то, что перед спуском в скважину колонну НКТ с пакером оснащают перфорированным патрубком и дополнительным пакером, которые размещают ниже пакера, в процессе спуска колонны НКТ перфорированный патрубок устанавливают напротив интервала перфорации нефтенасыщенной части пласта, производят посадку пакеров, причем пакер сажают на 5-10 м выше пласта, а дополнительный пакер сажают винтервале ВНК в неперфорированном интервале пласта, спускают в колонну НКТ и ниже нее колонну ГТ до нижних отверстий интервала перфорации, определяют суммарный объем жидкости разрыва, герметизируют пространство между колоннами НКТ и ГТ и производят закачку в колонну НКТ жидкости разрыва без проппанта в объеме, равном 0,2-0,25 от суммарного объема жидкости разрыва с образованием трещины гидроразрыва, затем по колонче ГТ закачивают водоизолирующий цемент в объеме, достаточном для заполнения нижней части трещины в подошвенной части пласта до интервала ВНК, при этом в кольцевом пространстве между колоннами НКТ и ГТ поддерживают закачку жидкости разрыва под давлением, на 10-15% превышающим давление продавки водоизолирующего цемента через колонну ГТ, приподнимают колонну ГТ так, чтобы ее нижний конец находился на одном уровне с нижним концом колонны НКТ, после чего оставшийся объем жидкости разрыва закачивают по колонне НКТ совместно с проппантом и производят их продавку в пласт технологической жидкостью, затем производят выдержку в течение времени, необходимого для спада давления закачки на 70-80%, извлекают колонну ГТ из НКТ, распакеровывают пакер и дополнительный пакер и извлекают их и колонну НКТ из скважины.
На чертеже схематично изображен предлагаемый способ гидравлического разрыва пласта в скважине.
Предлагаемый способ гидравлического разрыва пласта в скважине осуществляют следующим образом.
Перед спуском в скважину 1 колонну НКТ 2 ниже пакера 3 оснащают перфорированным патрубком 4 и дополнительным пакером 5.
В процессе спуска колонны НКТ 2 перфорированный патрубок 4 устанавливают напротив интервала перфорации 6 нефтенасыщенной части 7 пласта 8, производят посадку пакеров 3 и 5.
Пакер 3 сажают на 5-10 м выше пласта 8, а дополнительный пакер 5 сажают в интервале водонефтяного контакта 9 в неперфорированном интервале пласта 8. Спускают в колонну НКТ 2 и ниже нее колонну гибких труб 10 до нижних отверстий 11 интервала перфорации. Благодаря посадке дополнительного пакера 5 в интервале ВПК 9 обеспечивается последовательная закачка сначала водоизолирующего цемента в обводненную подошвенную часть 12 пласта 8, а затем закачка проппанта в нефтенасыщенную часть 7 пласта 8 и исключается смешивание водоизолирующего цемента и проппанта в процессе осуществления способа.
3
Перед проведением гидравлического разрыва пласта скважину, колонну ГТ 10 и кольцевое пространство между НКТ 2 и ГТ 10 заполняют технологической жидкостью, например, соленой водой плотностью: ρ=1180 кг/м с целью вытеснения воздуха из колонн НКТ 2 и ГТ 10.
Определяют суммарный объем жидкости разрыва по следующей формуле:
3
где Vг - суммарный объем жидкости разрыва, м;
3
k=11-12 - коэффициент перевода, м/м, примем k=12;
Нп - общая толщина пласта, м.
Например, толщина пласта 8 составляет 5 м, из них нефтенасыщенная часть 7 составляет 3 м, а обводненная подошвенная часть 12 пласта 8 составляет 2 м.
Тогда, подставляя в формулу (1), получим:
3
Vг=12·5=60 м.
Готовят жидкость разрыва любым известным способом, например, как описано в патенте RU №2381252, МПК 8 С09К 8/68, опубл. в бюл. №4 от 20.02.2010 г.
Далее герметизируют пространство между колоннами НКТ 2 и ГТ 10 и производят закачку в НКТ 2 жидкости разрыва без проппанта в объеме, равном 0,2-0,25 от суммарного объема - Vг с образованием трещины 13 гидроразрыва.
3
3
3
3
3
3
Закачку жидкости разрыва производят через перфорированный патрубок 4 интервала перфорации 6 в нефтенасыщенную часть 7 пласта 8, например, с расходом 1,5-2 м/мин до достижения разрыва породы пласта и образования трещины по всей толщине пласта 8, о чем будет свидетельствовать падение давления закачки и увеличение приемистости пласта. Например, при достижении давления 32 МПа вследствие образования трещины 13 в пласте 8 произошло падение давления закачки жидкости разрыва на 20-25%, т.е. до 25 МПа, при этом приемистость пласта увеличилась на 25-30%, например, как отмечено выше, с 1,5-2 м/мин до 1,9-2,6 м/мин, при этом на моментпадения давления закачки (в процессе образования трещины по всей толщине пласта 8) в скважину была закачана жидкость разрыва в объеме 20 м. Определяют количество водоизолирующего цемента, необходимого для заполнения нижней части трещины 13 в подошвенной части 12 пласта 8, позволяющего селективно изолировать образованную трещину. Исходя из практического опыта, для изоляции трещины 13 в подошвенной части 12 пласта 8 необходимо создание водоизоляционного экрана радиусом, например, 3 м, поэтому при толщине подошвенной части 12 пласта 8, равной 2 м, необходимо 9,42 м водоизолирующего цемента. Далее в колонну ГТ 10 закачивают водоизолирующий цемент в объеме 9,42 м, достаточном для заполнения нижней части трещины в подошвенной части 12 пласта 8 до интервала ВНК 9, при этом в кольцевом пространстве между НКТ 2 и ГТ 10 поддерживают закачку жидкости разрыва под давлением, на 10-15% превышающим давление продавки водоизолирующего цемента через колонну ГТ. Например, в процессе продавки водоизолирующего цемента по колонне ГТ 10 давление продавки составляет 25 МПа, тогда закачку жидкости разрыва в трещину 13 через колонну НКТ 2, перфорированный патрубок 4, интервал перфорации 6 продуктивной части 7 пласта 8 осуществляют под давлением:
(10-15%)·25 МПа/100%+25 МПа = 27,5-28,75 МПа.
Таким образом, благодаря закачке жидкости разрыва по колонне НКТ 2 через интервал перфорации 6 в продуктивную часть 7 пласта 8 на уровне ВНК 9 создается противодавление в трещине 13 гидроразрыва, что обеспечивает перемещение водоизоляционного цемента не вверх, а в глубь трещины 13 в интервале подошвенной части 12 пласта 8, поэтому продавливаемый в подошвенную часть 12 пласта 8 водоизоляционный цемент не поднимается выше уровня ВНК 9, при этом было закачано, например, 20 м жидкости разрыва.
3
3
3
3
3
По окончании закачки водоизолирующего цемента в колонну ГТ 10 производят продавку его в пласт технологической жидкостью. Объем технологической жидкости, достаточный для полной продавки в пласт водоизолирующего цемента, соответствует полуторократному внутреннему объему колонны ГТ 10. В качестве технологической жидкости применяют, например, сточную воду плотностью: ρ=1100 кг/м. Приподнимают колонну ГТ 10 так, чтобы ее нижний конец 14 находился на одном уровне с нижним концом 15 колонны НКТ 2 (не показано). Далее оставшийся объем жидкости разрыва: 60 м -20 м -20 м=20 м закачивают по колонне НКТ совместно с проппантом (крепителем трещин).
3
3
В качестве проппанта применяют, например, проппант фракций от 30/60 меш с объемной концентрацией в жидкости разрыва 200 кг/м, который изготавливают по ГОСТ Р 51761-2005 - «Проппанты алюмосиликатные. Технические условия» и выпускается Боровичевским Комбинатом Огнеупоров (г.Боровичи, Республика Беларусь). По окончании закачки жидкости разрыва совместно с проппантом в колонну НКТ 2 производят их продавку в пласт технологической жидкостью, например, сточной водой плотностью: ρ=1100 кг/м.
Объем технологической жидкости, достаточный для полной продавки жидкости разрыва совместно с проппантом в пласт из кольцевого пространства между колоннами НКТ 2 и ГТ 10, соответствует объему кольцевого пространства между колоннами НКТ 2 и ГТ 10 от устья скважины до конца колонны НКТ 2. После закачки технологической жидкости в колонну ГТ 10 и кольцевое пространство между колоннами НКТ 2 и ГТ 10 производят выдержку в течение времени, необходимого для спада давления закачки на 70-80%, например, со значения 32 МПа(указанного выше) до 10-10,5 МПа, производят разгерметизацию кольцевого пространства между колоннами НКТ 2 и ГТ 10, извлекают колонну ГТ 10 из НКТ 2, распакеровывают пакер 3 и дополнительный пакер 5 и извлекают колонну НКТ 2 с пакерами 3 и 5 из скважины.
Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность проведения ГРП за счет селективной изоляции трещины, образованной в результате гидроразрыва. Кроме того, данный способ обеспечивает повышение качества водоизоляционных работ за счет исключения смешивания в призабойной зоне ствола скважины водоизолирующего цемента и проппанта.