СПОСОБ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ
METHOD FOR GAS-DYNAMIC ACTION ON FORMATION

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к средствам для добычи нефти. Обеспечивает создание в прискважинной зоне обрабатываемого пласта трещин и полостей, которые обеспечивают надежную гидродинамическую связь с удаленной нефтенасыщенной зоной пласта, обладающей естественными фильтрационными свойствами.
Известен способ газогидравлического воздействия на пласт, включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, образование в обсадной колонне скважины и в горной породе перфорационных каналов для притока флюида с последующим газодинамическим воздействием на пласт и осуществление контроля горения секций заряда в режиме реального времени (патент RU №2183741, МПК E21B 43/263, опубл. 20.06.2002 г.).
В данном способе использование контроля процесса горения в режиме реального времени возможно позволит предотвратить аварийное нарушение целостности колонны обсадных труб в обрабатываемом интервале скважины и произвести разрыв пласта, обеспечив гидродинамическую связь с удаленной его зоной, но назвать эту связь надежной именно с нефтенасыщенной зоной пласта невозможно из-за неизбежных разрушений цементного кольца за колонной труб уже в ходе перфорации и при дальнейшем разрыве, а также из-за образования единой трещины разрушения горной породы при разрыве. Данный способ обеспечивает надежную гидродинамическую связь с водонасыщенной удаленной зоной пласта, а не с нефтяной. Эффективность расположения пробиваемых перфорационных каналов не рассматривается, однако традиционные способы газодинамического воздействия предполагают воздействие на пласт через перфорационные каналы для притока флюида, расположенные в линию или спирально, без разделения каналов на группы, что ведет к снижению эффективности газодинамической обработки пласта из-за нарушения целостности цементного кольца за колонной труб. При последующем газодинамическом воздействии на пласт разрушаются перегородки в цементном кольце между перфорационными каналами, происходит соединение техногенных трещин, образуя в цементном кольце скважины линию наименьшего сопротивления перетоку флюида, что ведет к ее раннему обводнению. А в горной породе при ее разрыве образуется единая трещина разрушения горной породы. По ней обводнение происходит еще стремительнее, чем по линии наименьшего сопротивления перетоку флюида в цементном кольце.
Известен способ вскрытия пласта кумулятивными зарядами, которые группируются в кумулятивном перфораторе в виде пар, при этом каналы, образующие пару, располагаются относительного друг друга под одним углом, а угол между парами каналов выполняют отличным от угла в парах или равным ему (патент RU №2370639, МПК E21B 43/117, опубл. 20.10.2009 г.).
Известен способ вскрытия пласта кумулятивными зарядами, расположенными группами, при этом заряды, образующие группы, расположены относительно друг друга под определенным углом в разных плоскостях, а угол между группами зарядов определен в зависимости от угла в группе зарядов, причем указанные группы зарядов расположены в разных плоскостях (патент RU №2447267, МПК E21B 43/117, опубл. 20.07.2011 г.).
Недостатками указанных изобретений (RU №2370639, RU №2447267) является отсутствие разрыва пород и увеличение трещиноватости за радиусом перфорации, отсутствие надежной гидродинамической связи с удаленной зоной пласта.
Для обеспечения эффективного разрыва горной породы и предотвращения разрушения цементного кольца за колонной труб перфорационные каналы в группе, образованные в ходе кумулятивной перфорации, должны быть направлены в противоположные стороны. При этом в зависимости от горно-геологических условий возможно изменение линейного шага между перфорационными каналами в группе и между группами перфорационных каналов.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка способа газодинамического воздействия на пласт, обеспечивающего: надежную гидродинамическую связь с прискважинной и с удаленной нефтенасыщенной зоной пласта, снижение скорости обводнения скважины и сохранение целостности цементного кольца за колонной труб.
Техническим результатом изобретения является предотвращение создания единой трещины разрушения горной породы в обрабатываемом интервале в ходе газодинамического воздействия на пласт и увеличение объема фильтрационной системы трещин в пласте.
Необходимый технический результат достигается тем, что в способе газодинамического воздействия на пласт, включающем кумулятивную перфорацию интервала скважины, образование в обсадной колонне скважины и в горной породе перфорационных каналов для притока флюида, последующее срабатывание генераторов давления и их воздействие на пласт, особенностью является то, что генераторы давления воздействуют на пласт через сгруппированные перфорационные каналы для притока флюида с образованием в горной породе индивидуальных трещин разрыва горной породы в направлении каждого перфорационного канала, причем смежные перфорационные каналы в группе направлены в противоположные стороны, а линейное расстояние между перфорационными каналами в группе отлично или равно линейному расстоянию между группами перфорационных каналов.
Кроме того, перед газодинамическим воздействием на пласт производят несколько перфораций обрабатываемого интервала скважины, причем перфорационные каналы для притока флюида, образованные каждой последующей перфорацией, отклонены от перфорационных каналов, образованных предыдущей перфорацией.
Традиционные способы газодинамического воздействия предполагают воздействие на пласт через перфорационные каналы для притока флюида, расположенные в линию или спирально вдоль интервала скважины, без разделения каналов на группы, что ведет к снижению эффективности газодинамической обработки пласта из-за нарушения целостности цементного кольца за колонной труб в ходе проведения перфорации. При последующем газодинамическом воздействии на пласт разрушаются перегородки в цементном кольце между перфорационными каналами, происходит соединение техногенных трещин, образуя в цементном кольце скважины линию наименьшего сопротивления перетоку флюида 4, что ведет к ее раннему обводнению. А в горной породе при ее разрыве образуется единая трещина 5 разрушения горной породы. По ней обводнение происходит еще стремительнее, чем по линии наименьшего сопротивления перетоку флюида в цементном кольце.
Предлагаемый способ позволяет осуществлять газодинамическое воздействие с разрывом пласта, не нарушая целостность обсадной колонны и цементного камня без образования линии наименьшего сопротивления перетоку флюида 4. При осуществлении газодинамического воздействия образование в горной породе индивидуальных трещин 6 разрыва горной породы в направлении каждого перфорационного канала достигается группированием перфорационных каналов в пласте, причем перфорационные каналы в группе, образованные в ходе кумулятивной перфорации, должны быть направлены в противоположные стороны. Если же смежные перфорационные каналы направить в одном направлении или расположить близко, то при осуществлении газодинамического воздействия получение в горной породе индивидуальных трещин разрыва в направлении каждого перфорационного канала невозможно.
В зависимости от горно-геологических условий предполагается изменение линейного шага между перфорационными каналами в группе и между группами перфорационных каналов, что также снижает вероятность нарушения целостности обсадной колонны и цементного камня. Так, например, сокращая линейный шаг между перфорационными каналами в группе и увеличивая его между группами, можно добиться заявляемого эффекта в скважинах со слабым цементным кольцом или увеличить количество перфорационных каналов в интервале.
Увеличение объема фильтрационной системы трещин в пласте достигается образованием индивидуальных трещин 6 разрыва горной породы в направлении каждого перфорационного канала и соответственно группированием перфорационных каналов 2 в пласте. Суммарный объем индивидуальных трещин 6 разрыва горной породы всех каналов предлагаемого способа больше объема единой трещины 5 разрушения горной породы, получаемой при традиционных способах газодинамической обработки, так как перфорационные каналы в группе направлены в противоположные стороны, а смещение групп каналов относительно друг друга на определенный угол увеличивает охват пласта.
В зависимости от горно-геологических условий вскрываемый кумулятивной перфорацией интервал скважины может состоять из одного или нескольких интервалов обрабатываемого пласта, одного или нескольких пластов и пропластков, причем их вскрытие производят одновременно или раздельно, вскрывают весь пласт или его часть.
Доставка перфораторов и генераторов давления в интервал воздействия осуществляется всеми известными способами доставки - на насосно-компрессорных трубах (НКТ), на гибких трубах, на геофизическом кабеле в зависмости от горно-геологических условий. Но для повышения эффективности способа предпочтительным является вариант доставки на универсальном геофизическом кабеле, так как объем строительства боковых стволов в вертикальных скважинах и объем строительства горизонтальных скважин возрастает. Универсальный кабель способен доставлять устройства как в вертикальные, так и в горизонтальные участки скважины.
Для повышения эффективности способа возможно газодинамическое воздействие на породу через сгруппированные перфорационные каналы разных размеров, когда размеры перфорационных каналов в одной группе каналов отличны от размеров каналов в последующей группе, а группы могут чередоваться. Для этого используют кумулятивные заряды с различными пробивными характеристиками. В вышележащей группе используют заряды «большое отверстие», в нижележащей группе используют заряды «глубокое проникновение», группы могут чередоваться.
Под группой перфорационных каналов следует понимать два, три или большее количество каналов, а под направлением перфорационных каналов в противоположные стороны - угол смещения одного канала относительно другого на 180°±45°. На фигурах это угол обозначен α.
Параметры группирования: суммарное количество перфорационных каналов, количество каналов в группе, расположение (углы, направление, шаг линейный) в группе и между группами, плотность расположения, диаметр и длина канала и т.п. назначают в зависимости от условий интенсификации притока методом газодинамического воздействия на пласт.
Радиус перфорации - это длина перфорационного канала в горной породе до осуществления через него какого-либо воздействия на пласт.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
на фиг. 1(a) схематично показано традиционное расположение перфорационных каналов в обсадной колонне по спирали, где:
1 - перфорируемый интервал скважины с цементным кольцом,
2 - перфорационные каналы,
3 - техногенные трещины в цементном кольце,
4 - линия наименьшего сопротивления перетоку флюида в цементном кольце скважины;
на фиг. 1 (б) схематично показано расположение сгруппированных перфорационных каналов 2 в обсадной колонне: α - угол в группе перфорационных каналов 2, β - угол между группами перфорационных каналов, С - линейный шаг в группе перфорационных каналов, D - линейный шаг между группами перфорационных каналов;
на фиг. 2 (а) показано формирование единой трещины 5 разрушения горной породы при известных способах газодинамического воздействия;
на фиг. 2 (б) показано формирование трещин в горной породе при заявляемом техническом решении, когда каждый перфорационный канал 2 имеет индивидуальную трещину 6 разрыва горной породы;
на фиг. 3 показана развертка призабойной зоны пласта с перфорационными каналами 2 для притока флюида, полученными при одной перфорации;
на фиг. 4 показана развертка призабойной зоны пласта с перфорационными каналами 2 для притока флюида, полученными при двух перфорациях; каналы, полученные при второй перфорации заштрихованы;
на фиг. 3 и фиг. 4 вертикальные линии сетки соответствуют азимутальным углам расположения перфорационных каналов, а горизонтальные линии сетки - порядковым номерам перфорационных каналов; дополнительно на фиг. 4 указан угол смещения каналов первой перфорации от каналов, полученных второй перфорацией интервала - 90°.
Способ осуществляют в следующей последовательности.
В зависимости от условий интенсификации притока методом газодинамического воздействия на пласт определяют параметры группирования перфорационных каналов 2 в интервале скважины. Определяют суммарное количество перфорационных каналов в интервале, определяют количество каналов в группе и количество групп, угол в группе перфорационных каналов α, угол между группами перфорационных каналов β, линейный шаг в группе перфорационных каналов С, линейный шаг между группами перфорационных каналов D, причем перфорационные каналы в группе должны быть направлены в противоположные стороны, т.е угол α назначают в диапазоне 180°±45°, а угол между группами перфорационных каналов β может иметь любое значение в зависимости от условий применения, определяют плотность расположения, диаметр и длину канала. Проводят снаряжение и спуск кумулятивного перфоратора (или нескольких перфораторов) в обрабатываемый перфорируемый интервал 1 скважины (или к нескольким интервалам), производят его отстрел. В обсадной колонне скважины и в горной породе образуются сгруппированные перфорационные каналы 2 для притока флюида, после чего осуществляют подъем перфоратора на поверхность. Далее спускают в перфорируемый интервал 1 скважины (или в интервалы) генераторы давления, производят их инициацию, генераторы давления воздействуют на пласт через сгруппированные перфорационные каналы 2 для притока флюида. В горной породе в направлении каждого перфорационного канала 2 образуются индивидуальные трещины 6 разрыва горной породы, распространяющиеся вдоль перфорационного канала 2 за радиус перфорации. Оборудование извлекается из скважины, скважина переводится на режим.
Спуск перфораторов с генераторами могут быть объединены, в этом случае все применяемое оборудование извлекают из скважины после срабатывания генераторов давления.
Примеры конкретного выполнения
Пример 1
Известны горно-геологические условия, при которых будет производиться газодинамическое воздействие на продуктивный пласт. Установлены параметры группирования перфорационных каналов 2 в перфорируемом интервале 1: протяженность интервала - 3 метра, необходимое количество перфорационных каналов - 30, плотность расположения перфорационных каналов - 10 каналов на 1 метр интервала, количество перфорационных каналов в группе - 2 канала, количество групп - 15, перфорационные каналы в группе разнонаправлены под углом (α) - 180°, угол между группами каналов (β) - 135°, линейный шаг между каналами в группе (С) - 50 мм, линейный шаг между группами каналов (D) - 200 мм, диаметр канала - 18 мм.
Производят снаряжение и спуск кумулятивного перфоратора, удовлетворяющего параметрам группирования в перфорируемый интервал 1 скважины, осуществляют его отстрел с образованием в обсадной колонне скважины и в горной породе сгруппированных перфорационных каналов 2, далее его поднимают. Производят спуск генераторов давления в перфорируемый интервал, производят их инициацию, генераторы давления воздействуют на пласт через сгруппированные перфорационные каналы 2 для притока флюида. В горной породе образуются индивидуальные трещины разрыва 6 в направлении каждого перфорационного канала 2, распространяющиеся вдоль перфорационного канала 2 за радиус перфорации. Оборудование извлекается из скважины, скважина переводится на режим.
Пример 2
Известны горно-геологические условия, при которых будет производиться газодинамическое воздействие на продуктивный пласт. Установлены параметры группирования перфорационных каналов 2 в перфорируемом интервале 1: протяженность интервала - 3 метра, необходимое количество - 60 каналов, плотность расположения перфорационных каналов - 10 каналов на 1 метр интервала, количество каналов в группе - 2 канала, количество групп - 30, каналы в группе разнонаправлены под углом (α) - 180°, угол между группами каналов (β) - 135°, линейный шаг между каналами в группе (С) - 50 мм, линейный шаг между группами каналов (D) - 200 мм, диаметр канала - 18 мм.
Для получения требуемого количества перфорационных каналов 2 в перфорируемом интервале 1 необходимо произвести две перфорации одного перфорируемого интервала 1.
Производят снаряжение первого кумулятивного перфоратора с присоединением ориентирующего устройства, осуществляют спуск перфоратора в перфорируемый интервал 1 и его отстрел с образованием в обсадной колонне скважины и в горной породе первого ряда сгруппированных перфорационных каналов 2, далее его поднимают. Производят снаряжение второго перфоратора с присоединением к нему ориентирующего устройства, осуществляют спуск перфоратора в перфорируемый интервал 1 и его отстрел с образованием в обсадной колонне скважины и в горной породе второго ряда сгруппированных перфорационных каналов 2, которые отклонены от первого ряда сгруппированных перфорационных каналов, далее перфоратор поднимают. Производят спуск генераторов давления в перфорируемый интервал 1, производят их инициацию, генераторы давления воздействуют на пласт через сгруппированные перфорационные каналы 2 для притока флюида. В горной породе образуются индивидуальные трещины 6 разрыва горной породы в направлении каждого перфорационного канала 2. Оборудование извлекается из скважины, скважина переводится на режим.
Применение предложенного способа позволяет сохранить целостность обсадной колонны и цементного кольца между перфорационными каналами за счет группирования перфорационных каналов, в результате чего предотвращается образование линии наименьшего сопротивления перетоку флюида в цементном кольце, из-за чего происходит раннее обводнение скважины. Помимо этого, сгруппированные перфорационные каналы повышают эффективность газодинамического воздействия за счет увеличения зоны питания каждого перфорационного канала, которое происходит при разнонаправленности перфорационных каналов в группе, увеличивают трещиноватость и объем воздействия на пласт, т.к. каждый перфорационный канал будет иметь индивидуальную трещину разрыва горной породы, тем самым предотвращается создание единой трещины разрыва горной породы, увеличивающей скорость обводнения скважины. Кроме того, в обрабатываемом интервале скважины увеличивается приток флюида за счет проведения дополнительной перфорации. Возможно дополнительное воздействие на пласт при понижении дебита скважины, т.к. цементное кольцо будет сохранено и каждый перфорационный канал будет иметь индивидуальную трещину разрыва горной породы. Предлагаемый способ дает возможность многоступенчатого воздействия на пласт, когда после образования сгруппированных перфорационных каналов производят многократное воздействие генераторами давления на пласт с увеличением размеров индивидуальных трещин разрыва горной породы при каждом последующем воздействии с целью увеличения притока.