Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Изобретение относится к области добычи метана из угольных пластов, в частности к проблеме разупрочнения угольного пласта для интенсивного извлечения десорбированного метана.

Известен способ гидравлического разрыва пласта в скважине (патент РФ №2473798, МПК Е21В 43/26, опубл. 27.01.2013, бюл. №3). Согласно изобретению ГРП проводят с применением различных фракций проппанта и двух типов гелированной жидкости разрыва, при этом сначала определяют общий объем гелированной жидкости разрыва по аналитическому выражению. Общий объем гелированной жидкости разрыва разделяют на две части, из которого 2/3 этой жидкости - объем сшитого геля, а 1/3 ее - линейный гель. Процесс ГРП начинают с закачки в скважину по колонне труб гелированной жидкости разрыва - сшитого геля с динамической вязкостью 150-200 сП до образования трещины разрыва в пласте. После создания трещины разрыва в пласте оставшийся от 2/3 жидкости объем сшитого геля закачивают равными порциями в 3-5 циклов с добавлением проппанта фракции 12-18 меш с расходом 1,5-2 м³/мин. Проппант вводят в сшитый гель ступенчато с увеличением концентраций от 200 кг/м³ до 1000 кг/м³. Далее, не останавливая процесс ГРП, в скважину по колонне труб, увеличив расход до 2,5-3 м³/мин, закачивают равными порциями в 3-5 циклов жидкость разрыва - линейный гель динамической вязкостью 30-50 сП с добавлением проппанта фракции 20-40 меш со ступенчатым увеличением концентрации от 200 кг/м³ до 1000 кг/м³. После закачки в колонну труб скважины последней порции линейного геля с проппантом производят их продавку в пласт технологической жидкостью. В процессе продавки снижают расход технологической жидкости до 0,5-1 м 3/мин в течение 1-3 мин и вновь возобновляют закачку с расходом 2,5-3 м³/мин до полной продавки линейного геля с проппантом в пласт. Производят выдержку в течение времени, необходимого для спада давления закачки на 70-80%, распакеровывают пакер и извлекают его с колонной труб из скважины.

Известен способ гидроразрыва малопроницаемого пласта нагнетательной скважины (патент РФ №2459072, МПК Е21В 43/26, опубл. 20.08.2012, бюл. №23), включающий закачивание через скважину по колонне насосно-компрессорных труб - НКТ с пакером в пласт гидроразрывной жидкости с вязкостью менее 0,01 Па·c с последующим закачиванием гидросмеси с проппантом. Гидроразрыв производят поинтервально сверху вниз в каждом прослое пласта с применением двух пакеров, устанавливаемых выше и ниже намечаемого для гидроразрыва интервала пласта. В каждый поглощающий прослой пласта по колонне НКТ производят закачивание жидкости гидроразрыва в течение 3-4 ч под давлением, двухкратно превышающим давление приемистости подземного пласта. Установкой глухого пакера под нижним поглощающим прослоем и проходного пакера в составе колонны НКТ над верхним прослоем пласта производят уплотнение всех поглощающих прослоев пласта закачкой по колонне НКТ гидросмеси с проппантом, в качестве которой закачивают в скважину от 3 до 6 м³ известковой суспензии в концентрации 20 кг СаО на 1 м воды с последующим добавлением в соотношении от 1:0,2 до 1:0,4 сульфит-спиртовой барды вязкостью 450-500-10-3 Па·с. После этого нагнетательную скважину запускают в эксплуатацию. В качестве рабочего агента, закачиваемого в нагнетательную скважину, используют воду плотностью 1000-1180 кг/м, не содержащую взвесь и гидроокись железа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ гидравлического разрыва угольного пласта (патент РФ №2280762, МПК Е21В 43/267, опубл. 27.07.2006, бюл. №21), заключающийся в бурении скважины с поверхности, ее обсадке, вскрытии угольного пласта, нагнетании в угольный пласт рабочей жидкости при давлении, достаточном для гидравлического разрыва пласта, с темпом закачки, обеспечивающим создание протяженных трещин, применении в качестве рабочей жидкости последовательно раствора соли, геля с пропантом, вещества, разрушающего гель, с постепенным повышением количества пропанта в геле от 50-100 до 500-600 кг/м³ по мере развития и закрепления образовавшихся трещин, используют в качестве соли хлористый калий, пропант диаметром 20-40 меш, вскрытие угольного пласта осуществляют путем фрезерования обсадной колонны и цементного кольца в средней части пласта в интервале 100 мм на высоту 50-100 мм либо путем его разбуривания ниже обсадной колонны скважины на 50-100 мм.

Недостатками указанных способов являются сложный технологический процесс осуществления, высокая трудоемкость и дороговизна, а также загрязнение окружающей среды продуктами гидроразрыва и недостаточная эффективность, в результате сорбции геля в угольном пласте.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности проведения гидравлического разрыва угольного пласта (ГРП), снижение экологического давления на окружающую среду, снижение стоимости ГРП.

Технический результат достигается тем, что в способе гидравлического разрыва угольного пласта, заключающемся в бурении скважины с поверхности, ее обсадке, вскрытии угольного пласта, нагнетании в угольный пласт раствора соли хлористого калия с расклинивающим агентом при давлении, достаточном для гидравлического разрыва пласта, с темпом закачки, обеспечивающим создание протяженных трещин, согласно изобретению используют 4% раствор соли хлористого калия, а в качестве расклинивающего агента используют кварцевый песок диаметром 40-70 меш, при этом обеспечивают темп закачки, позволяющий удерживать кварцевый песок во взвешенном состоянии путем использования высокого расхода при нагнетании указанного раствора.

Способ гидравлического разрыва угольного пласта включает бурение скважины с поверхности, ее обсадку, вскрытие угольного пласта. После чего нагнетают в угольный пласт 4% раствор соли хлористого калия с кварцевым песком диаметром 40-70 меш при давлении, достаточном для гидравлического разрыва пласта, с темпом закачки, обеспечивающим создание протяженных трещин. Для облегчения доставки песка в трещину ГРП используют кварцевый песок диаметром 40-70 меш. Удержание во взвешенном состоянии кварцевого песка осуществляют путем использования высокого расхода при нагнетании указанного раствора. Для исключения взаимодействия жидкости ГРП с глиной используют 4% раствор соли хлористого калия.

Пример конкретного применения

Бурение скважины производили с поверхности до глубины 1000 м, после чего производили обсадку, вскрытие угольного пласта, нагнетание в угольный пласт 4%-ного раствора соли хлористого калия с кварцевым песком диаметром 40-70 меш при давлении 45 МПа, с темпом закачки 4,2 м³/мин, обеспечивающим создание протяженных трещин. При этом кварцевый песок удерживали во взвешенном состоянии за счет высокого расхода. При проведении ГРП на одной из скважин с использованием геля был получен дебит газа 2500 м³/сут, а при проведении ГРП данным способом на другой скважине с такими же параметрами (глубина залегания, мощность пласта), расположенной в 100 м от первой скважины с ГРП на геле, был получен дебит газа в 5000 м³/сут.

Использование 4%-ного раствора соли хлористого калия позволяет стабилизировать состояние глинистых пород, предотвратить их разбухание, при этом естественная проницаемость угольного пласта не снижается за счет сорбции геля на плоскостях трещиноватости угольного пласта. Снижение стоимости ГРП происходит за счет снижения стоимости материалов, используемых в ГРП, - стоимость геля в 10 раз выше стоимости 4% раствора соли хлористого калия. Снижение экологического давления на окружающую среду осуществляется за счет исключения из состава материалов, закачиваемых при ГРП в угольный пласт сложных химических веществ, входящиx в состав геля.