СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА В ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТВОЛАХ СКВАЖИН
HYDRAULIC FRACTURING TECHNIQUE IN TWO PARALLEL HORIZONTAL BOREHOLES

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений, имеющих продуктивные пласты со сверхнизкими коллекторскими фильтрационно-емкостными свойствами, в том числе карбонатно-глинисто-кремнистых толщ баженовской и абалакской свит, путем гидравлического разрыва пласта.
Известен способ многократного гидравлического разрыва пласта (далее - ГРП) в горизонтальном стволе скважины (RU 2472926 C1, E21B 43/267, опубл. 20.01.2013), оснащенной фильтрами в различных интервалах продуктивного пласта, включающий определение направления горизонтального ствола относительно направления минимального главного напряжения пород и последовательное формирование трещин напротив фильтров в различных интервалах продуктивного пласта, вскрытого горизонтальным стволом, причем операции ГРП повторяют отдельно для интервалов, когда минимальное главное напряжение пород направлено параллельно горизонтальному стволу, и для интервалов, когда минимальное главное напряжение пород направлено перпендикулярно ГС, получают трещины продольные и поперечные.
Основным недостатком указанного технического решения является образование одной трещины ГРП на каждой стадии только вдоль направления минимального напряжения, что ограничивает область охвата трещин с породой.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ ГРП (RU 2401943 C1, E21B 43/26, опубл. 20.10.2010), включающий забуривание из вертикальной скважины двух горизонтальных стволов, их перфорацию, затем спускают в каждый горизонтальный ствол обсадную колонну, а перфорацию в горизонтальных стволах скважины проводят с помощью гидромеханического щелевого перфоратора за одну спуско-подъемную операцию в каждом горизонтальном стволе скважины, азимутально сориентированную по направлению от одного горизонтального ствола скважины к другому в одной вертикальной плоскости, проходящей параллельно оси вертикальной скважины и перпендикулярно оси нижнего горизонтального ствола скважины, после чего закачку жидкости разрыва и песконосителя производят в каждый горизонтальный ствол.
Недостатками указанного технического решения являются недостаточная эффективность ГРП, связанная со следующими причинами:
1) расположение горизонтальных стволов в одной вертикальной плоскости или под фиксированным углом ограничивает область охвата породы коллектора,
2) цементирование хвостовика приводит к закрытию естественной трещиноватости и микротрещиноватости, которые обеспечивают дополнительный приток углеводородов,
3) реализация одной трещины ГРП на оба горизонтальных ствола скважины в одной вертикальной плоскости приводит к пересечению области охвата двух горизонтальных стволов скважины и плоскости трещины ГРП, что ограничивает приток углеводородов к скважине.
Решаемой задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности ГРП за счет большего охвата породы коллектора с созданием сети трещин, ориентированных в промежуточные зоны соседних горизонтальных стволов, что позволяет охватывать трещинами ГРП большие объемы коллектора.
Поставленная задача решается тем, что в способе гидравлического разрыва пласта в двух параллельных горизонтальных стволах скважин, включающем определение направления главного напряжения пласта, бурение двух параллельных горизонтальных стволов, их обсаживание, цементирование и перфорирование, и, согласно изобретению, два горизонтальных параллельных ствола бурят в одной горизонтальной плоскости по направлению минимального напряжения, рассчитывают с учетом главного напряжения пласта оптимальное расположение трещин и определяют расположение точек инициации трещин гидравлического разрыва пласта - ГРП, проводят в обоих горизонтальных стволах перфорирование и ГРП первой стадии, изолируют интервалы, на которых была проведена первая стадия ГРП установкой фрак-перемычек, затем проводят перфорирование, ГРП и изоляцию установкой фрак-перемычек следующей стадии со смещением точек инициации трещин ГРП, причем расположение точек инициации ГРП определяют таким образом, чтобы трещины на одном стволе скважины были ориентированы в промежуточную зону другого ствола скважины. Кроме того, точки инициации трещин ГРП на смежных горизонтальных стволах могут быть смещены относительно друг друга на половину длины интервалов ГРП.
3
Горизонтальные стволы бурят в одной горизонтальной плоскости или в одной плоскости, близкой к горизонтальной, так, чтобы стволы не выходили за пределы пласта, по направлению минимального напряжения, затем проводят перфорирование соответствующих стадий обоих горизонтальных стволов, затем проводится одновременный ГРП при повышенном расходе жидкости в каждом стволе скважины (более 8 м/мин), после чего устанавливают фрак-перемычки, изолирующие интервалы горизонтальных стволов, на которых был проведен ГРП. Основные трещины ГРП ориентированы по максимальному напряжению, перпендикулярно горизонтальным стволам скважины.
Точки инициации трещин ГРП на смежных горизонтальных стволах смещены относительно друг друга на половину длины стадии ГРП, так чтобы при выполнении ГРП на всех стадиях трещины ГРП на одном стволе скважины были ориентированы в промежуточную зону другого ствола скважины, кроме крайних трещин ГРП.
На Фиг. 1 приведена схема размещения стволов скважины, на которой показаны:
1 - горизонтальные стволы скважин,
2 - перфорированные интервалы первой стадии ГРП,
3 - фрак-перемычка для изоляции первых стадий,
4 - основные трещины ГРП первой стадии,
5 - вторичные трещины, ориентированные в разных направлениях,
6 - фрак-перемычка второй (последующей) стадии.
На Фиг. 2 представлены параметры типового дизайна ГРП.
ГРП осуществляются последовательно справа налево.
Предложенное изобретение реализуется следующей последовательностью операций:
- Определяют направление главного напряжения пласта;
- На основании геофизических изысканий определяют направление минимального напряжения пород;
- Проводят бурение двух горизонтальных стволов 1 параллельно друг другу в горизонтальной плоскости в направлении минимального напряжения, затем проводят спуск обсадной колонны в каждый горизонтальный ствол и их цементирование;
- Рассчитывают с учетом главного напряжения пласта оптимальное расположение трещин для вовлечения наибольших запасов углеводородов и определяют расположение точек инициации трещин ГРП 4. Трещины на одном стволе скважины ориентированы в промежуточную зону другого ствола скважины. Точки инициации трещин ГРП на смежных горизонтальных стволах могут быть смещены относительно друг друга на половину длины интервалов ГРП;
- В горизонтальные стволы 1 устанавливают перфораторы (на схеме не показаны) и проводят перфорирование интервалов первой стадии ГРП 2;
- Проводят ГРП первой стадии обоих горизонтальных стволов скважины с таким расходом жидкости ГРП, чтобы стимулировать образование кроме первичных трещин 4 и вторичные трещины 5. Образуются вторичные трещины 5, ориентированные в разных направлениях за счет геомеханических эффектов, связанных с зонами разрежения на первичных трещинах ГРП;
- Устанавливают фрак-перемычки 3 для изоляции первой стадии ГРП;
- После изоляции первой стадии ГРП выполняют перфорирование на второй стадии обоих горизонтальных стволов, отстоящих от точек инициации ГРП первой стадии на расстоянии, определенном исходя из оптимизации экономических показателей скважины (в заранее выбранные продуктивные интервалы или на фиксированных расстояниях для обеспечения проектной плотности трещин ГРП);
- Проводят ГРП второй стадии и изоляцию с помощью фрак-перемычек. Операция повторяется необходимое количество раз.
Преимуществом предлагаемого изобретения перед прототипом является то, что при создании трещин ГРП на смежных горизонтальных стволах 1 скважины образуются зоны разрежения в промежуточной зоне между трещинами ГРП 4 за счет дополнительного напряжения, оказываемого внутренним давлением трещин ГРП при их раскрытии. В результате чего снижается анизотропия поля напряжений в породе. Наряду с образованием основной трещины 4 и индуцированных трещин 5 в направлении минимального напряжения, раскрываются зоны разрежения в перпендикулярном направлении к основным трещинам, что обуславливает различную ориентацию вторичных трещин 5. Тем самым создаются связанные каналы трещиноватости, которые объединяют в общую сеть основные трещины 4 и индуцированные вторичные трещины 5.
Для проведения ГРП по данной технологии необходимо использовать в качестве жидкости ГРП жидкости с низкой вязкостью для повышения давления в породе и проникновения жидкости в образованную трещиноватость. Данная технология предлагается для сверхнизкопроницаемых коллекторов, в том числе карбонатно-глинисто-кремнистых толщ баженовской и абалакской свит с высокими значениями модуля Юнга.
Способ поясняется следующим примером.
Осуществляется разработка баженовской свиты, характеризующаяся низкой, менее одного миллидарси проницаемостью. По результатам анализа ГРП на скважинах куста 100 Салымского месторождения установлено, что традиционный гидроразрыв с традиционными технологиями заканчивания, в условиях баженовской свиты, является низкоэффективным.
Кровельная часть баженовской свиты (верхняя пачка 1-го цикла) в основном состоит из аргиллитов. Среднее значение Ed=21 ГПа (Модуль Юнга), md=0,25 (Коэффициент Пуассона), BI=0,8 (Индекс хрупкости). Подошва каждого цикла и интервал КС1 характеризуются повышенным содержанием карбонатизированных интервалов. Интервал изменения значений: Ed=24÷47 ГПа, md=0,17÷0,22, BI>0.9. В остальных интервалах, представленные в основном силицитом, интервал изменения значений: Ed=12÷21 ГПа, md=0,2÷0,25, BI=0,6÷0,8. Таким образом, в баженовской свите породы представлены нехрупкими (силициты) и хрупкими (карбонатизированные интервалы и аргиллиты) со значительным контрастом геомеханических свойств. При этом частично во втором и в третьем циклах осадконакопления и в интервале КС1 породы имеют склонность к образованию трещин (техногенные трещины по данным Sonic Scaner, FMI, MDT).
3
Методом акустического каротажа определили направление минимального напряжения пласта и в этом направлении провели забуривание двух параллельных горизонтальных стволов 1 длиной 1000 метров продуктивного пласта горной породы толщиной Н, равной 30 метрам, в одной горизонтальной плоскости, параллельно относительно друг друга на породах баженовской свиты. Горизонтальные стволы 2 располагают на расстоянии d1=15 метров от кровли пласта и на расстоянии d2=100 метров друг от друга. Проводится обсаживание, цементирование и подготовка под ГРП на обоих стволах (монтаж насосного оборудования, резервуаров под жидкость гидроразрыва и проппант, труб высокого давления и фонтанной арматуры). Для вовлечения наибольших запасов углеводородов на основе геологической модели пласта (расположения запасов углеводородов) и замеренных по ГИС продуктивных интервалов определяем расположение точек инициации основных трещин ГРП первой стадии. Далее в оба горизонтальных ствола 1 устанавливается кумулятивный перфоратор в зоне под ГРП. Проводят перфорационные работы на первой стадии. Проводится ГРП на повышенном расходе (более 10 м/мин) в каждой из стволов. Длина участка каждой стадии ГРП составляет более 100 метров. Для создания системы трещин длиной 150-200 м (стадия 1) и закрепления магистральной трещины полудлиной 75-100 м (стадия 2) потребуется 51 тонн проппанта 30/50, 4 тонны проппанта 20/40 и 46 тонн проппанта 16/20. Параметры типового дизайна ГРП представлены на фиг. 2.
По завершении ГРП через линию ГРП в стволы скважины продавливается фрак-перемычка 3 до глубины выше интервала перфорации, где был выполнен последний ГРП, но ниже последующего места под ГРП, изолируя, таким образом, выполненную стадию ГРП от последующей. Далее операции повторяются для вторых и последующих стадий на равных расстояниях друг от друга, которые составляют более 100 метров и выбираются из соображений экономической целесообразности создания плотности трещин ГРП.
Кумулятивный перфоратор может спускаться вместе с фрак-перемычкой, закрепленный за ней, на геофизическом кабеле либо на гибкой насосно-компрессорной трубе.
Повышение эффективности ГРП осуществляется за счет образования связанной сети каналов из вторичных индуцированных трещин, позволяющих гидродинамически связывать больший объем пласта, чем без создания такой сети.