СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ГИДРОРАЗРЫВА
METHOD OF PULSE HYDRAULIC FRACTURING IMPLEMENTATION

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 обработки прискважинной зоны пласта (патент №2217584, опубл. 2003.11.27), включающий создание периодических импульсов давления в прискважинной зоне пласта в виде волны, перемещающейся по полости скважины, для формирования которой применяют удар по поверхности скважинного флюида разрядом сжатого газа через гидравлический мультипликатор.
Однако применение гидравлического мультипликатора не позволяет обеспечить разгон жидкости в скважине до скорости, необходимой для гидроудара на забое.
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 для осуществления гидроразрыва необходимо применять источник жидкости, находящейся под давлением, которым может являться насосный агрегат, линия закачки жидкости в нагнетательные скважины. Указанные источники жидкости не обеспечивают разгон жидкости в скважине до скорости, необходимой для гидроудара на забое.
Известен способ освоения и очистки призабойной зоны скважин импульсным дренированием (патент №2159326, опубл. 2000.12.20), 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 скважинной жидкостью, поскольку гидроудар имеет 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 №2219334, опубл. 2003.12.20), включающий создание на устье скважины периодических волн положительного давления с понижением уровня столба жидкости за счет подключения баллона со сжатым воздухом, выдержкой времени и последующим открытием выкидного патрубка.
Однако для осуществления способа необходимо периодическое подключение баллона со сжатым воздухом, который по мере снижения давления воздуха требует замены или повышения давления с применением компрессора.
Известен способ заканчивания скважины и устройство для его осуществления (патент №2271441, опубл. 2006.03.10), включающий спуск селективного кумулятивного перфоратора, содержащего секции с отдельным кумулятивным зарядом в каждой секции, создание подруба в горной породе с образованием в пласте веера каналов в плоскости, перпендикулярной оси скважины путем посекционного совмещения кумулятивных зарядов с плоскостью подруба и последовательного их выстреливания. Производят импульсный гидроразрыв пласта.
Однако для осуществления импульсного гидроразрыва необходимо применение кумулятивного перфоратора и проведение дополнительной перфорации.
Известен способ обработки прискважинной зоны пласта (патент №2392425, опубл. 2010.06.20), взятый за прототип, 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 для осуществления гидроразрыва необходимо применять источник жидкости, находящейся под давлением, которым может являться насосный агрегат, линия закачки жидкости в нагнетательные скважины. Насосный агрегат, как и линия закачки жидкости, в закрытом состоянии обеспечивают неподвижное состояние жидкости. При резком открывании устья скважины жидкость в силу своей инерции и невозможности резкого ускорения движения плунжеров насосного агрегата не может создать гидроудар за счет увеличения скорости своего движения.
Техническим результатом изобретения является придание скважинной жидкости скорости, необходимой для создания гидроудара на забое скважины.
Технический результат достигается тем, что, применяя способ осуществления импульсного гидроразрыва, включающий закачивание в полость скважины жидкости, 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, образующейся при периодическом вытекании скважинной жидкости, находящейся под давлением, и повышения давления в скважине за счет долива жидкости, предварительную оценку времени перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, установку в полости скважины исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты, долив жидкости в скважину, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойной зоны и воздействует на трещины пласта, затем слив скважинной жидкости, на устье скважины создают контур для жидкости, включающий выходной патрубок насосного агрегата, быстродействующий клапан, приемное устройство насосного агрегата, насосный агрегат, выходной патрубок насосного агрегата соединяют с устьем скважины, включением насосного агрегата при открытом быстродействующем клапане разгоняют жидкость по вышеуказанному контуру, затем закрывают быстродействующий клапан и направляют поток жидкости в скважину.
Такой способ позволяет обеспечить передачу энергии жидкости, движущейся по кольцевой траектории, столбу скважинной жидкости для придания ему необходимой скорости движения и применить на устье скважины гидроудар для осуществления импульсного гидроразрыва.
Выходной патрубок насосного агрегата соединяют приемным устройством насосного агрегата через быстродействующий клапан, выходной патрубок насосного агрегата также соединяют с устьем скважины.
Способ реализуют следующим образом. Перед созданием гидроудара в скважине открывают быстродействующий клапан и включают насосный агрегат. Масса жидкости, находящаяся в насосном агрегате, быстродействующем клапане и соединительных рукавах, движется по созданному контуру с увеличивающейся скоростью. Одновременно скважина заполняется жидкостью, но давление в скважине не выше гидростатического.
По достижении массы движущейся жидкости расчетной скорости закрывают быстродействующий клапан, движение жидкости по контуру резко прерывается. Жидкость направляется в скважину. Поскольку плунжеры насосного агрегата движутся с высокой скоростью и жидкость имеет высокую скорость движения, при заполнении полости скважины создается гидроудар, распространяющийся до призабойной зоны. Гидроудар достаточной мощности приводит к импульсному гидроразрыву пласта.
При достижении зумпфа скважины волна движения жидкости создает повышенное давление на забое, что 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. После открывания быстродействующего клапана и снижения давления в скважине трещины пласта смыкаются.
Операцию повышения давления в призабойной зоне повторяют необходимое количество раз. Количество повторяемых гидроударов зависит от физических свойств пластовой породы и геологических условий пласта. Давление гидроударов не должно превышать давления, допустимого для устьевой обвязки, обсадной колонны и цементного камня.
Технология импульсного гидроразрыва позволяет создавать в скважине несколько радиально расходящихся от ствола трещин. Основной результат - рост эффективного радиуса скважины, вовлечение в разработку всей толщи пласта, приобщение максимального числа продуктивных прослоев и удаленных участков. Механизм импульсного гидроразрыва заключается в распространении волн по трещинам пласта, соударение кусков разрушенного массива. 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, виброимпульсной, акустической и т.д.