Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МНОГОКРАТНОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА В НАКЛОННО НАПРАВЛЕННОМ СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам гидравлического разрыва в наклонно направленных и горизонтальных стволах скважин продуктивных пластов в слабосцементированных породах.

Известен способ многократного гидравлического разрыва пласта в наклонно направленном стволе скважины (патент RU №2526062, МПК Е21В 43/267, опубл. 20.08.2014 г. в бюл. №23), включающий формирование трещин последовательно в различных интервалах продуктивного пласта, вскрытого горизонтальным стволом скважины, путем спуска на колонне труб пакера, его установки в скважине, подачи жидкости гидроразрыва через фильтр, установленный в каждой из соответствующих каждому из этих интервалов частей горизонтального ствола, с изоляцией остальных его частей с образованием трещин, крепление трещин закачкой жидкости-носителя с проппантом, при этом гидравлический разрыв пласта (ГРП) в горизонтальном стволе скважины производят поинтервально в направлении от забоя к устью спуском колонны труб. В качестве колонны труб используют колонну гибких труб с разбуриваемым пакером на конце, а посадку разбуриваемого пакера производят перед каждым участком фильтра горизонтального ствола скважины, формируют трещины, закрепляют их закачкой жидкости-носителя с проппантом, причем для закрепления проппанта в прискважинной зоне по окончании закачки жидкости-носителя с проппантом в колонну труб закачивают закрепляющий состав из расчета 0,5 м³ закрепляющего состава на 1 м длины фильтра и продавливают его в прискважинную зону пласта в полуторном объеме колонны труб, после чего устье скважины герметизируют устьевым сальником, а затрубное пространство скважины обвязывают с гидроаккумулятором, затем, не снижая гидравлического давления в колонне труб, приподнимают колонну труб на 1 м, при этом гидроаккумулятор воспринимает скачок гидравлического давления, возникающий в затрубном пространстве скважины, а разбуриваемый пакер герметично отсекает участок фильтра, в котором проведен ГРП, после чего колонну труб извлекают из скважины, аналогичным образом производят поинтервальный ГРП в следующих участках фильтров горизонтального ствола скважины, по окончании ГРП колонну бурильных труб на устье оснащают сначала разбуриваемым инструментом, а затем гидромониторной насадкой, спускают колонну бурильных труб в скважину и разбуриванием удаляют пакеры от устья к забою, далее отсекают разбуриваемый инструмент и подачей жидкости в колонну бурильных труб с одновременным ее вращением и перемещением от забоя к устью производят гидромониторную обработку внутренней поверхности фильтров через гидромониторную насадку.

Недостатками данного способа являются:

- во-первых, низкая эффективность выработки нефтенасыщенных пропластков в скважине, расположенных между глинистыми прослоями и вскрытых трещинами, выполненными из интервала перфорации, что в наклонном стволе может привести к прорыву трещины в водонасыщенный слой и преждевременному обводнению скважины;

- во-вторых, низкая надежность реализации способа, связанная с вероятностью негерметичной посадки разбуриваемого пакера в одном или нескольких интервалах проведения ГРП;

- в-третьих, сложный и длительный процесс реализации способа, связанный с необходимостью использования гидроаккумулятора, посадки разбуриваемых пакеров перед каждым участком фильтра ствола скважины с последующим разбуриванием пакеров с применением колонны бурильных труб с разбуриваемым инструментом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ многократного гидравлического разрыва пласта в наклонно - направленном стволе скважины (патент RU №2547892, МПК Е21В 43/267, опубл. 10.04.2015 г. в бюл. №10), включающий бурение горизонтального ствола скважины через нефтенасыщенные пропластки с цементированием кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой, перфорацию обсадной колонны в стволе скважины, азимутально сориентированную интервалами с помощью гидромеханического щелевого перфоратора, спущенного в скважину на колонне труб за одну спуско-подъемную операцию, спуск колонны труб с пакером в скважину, посадку пакера, закачку по колонне труб жидкости разрыва и формирование трещин ГРП в стволе скважины. Ствол скважины через нефтенасыщенные пропластки бурят в пласте параллельно направлению минимального главного напряжения, спускают обсадную колонну в скважину и цементируют, затем на колонне гибких труб спускают гидромеханический щелевой перфоратор и выполняют поинтервальную перфорацию в стволе скважины, извлекают колонну гибких труб с гидромеханическим щелевым перфоратором из скважины, демонтируют гидромеханический щелевой перфоратор, на нижний конец колонны гибких труб устанавливают заглушку и монтируют на колонне гибких труб два пакера, при этом между пакерами в колонне гибких труб выполняют сквозные отверстия, затем спускают в ствол скважины колонну гибких труб с пакерами и производят поинтервальный ГРП через перфорированные интервалы в стволе скважины путем отсечения каждого интервала перфорации с обеих сторон, причем поинтервальный ГРП начинают от ближайшего к забою интервала скважины и производят закачкой жидкости разрыва по колонне гибких труб через сквозные отверстия с расходом 2 м³/мин с образованием поперечных трещин из интервала перфорации относительно горизонтального ствола скважины, причем в качестве жидкости разрыва используют сшитый гель на углеводородной основе, после образования поперечных трещин производят их крепление закачкой по колонне труб проппанта фракции 12/18 меш с жидкостью-носителем - сшитым гелем, распакеровывают пакеры и перемещают колонну гибких труб для проведения ГРП в следующий интервал перфорации, далее вышеописанные технологические операции повторяют, начиная с посадки пакеров и заканчивая перемещением колонны гибких труб в следующий интервал перфорации в зависимости от количества интервалов перфорации ствола скважины, затем извлекают колонну гибких труб с пакерами из скважины и спускают колонну труб с пакером в скважину, сажают пакер в вертикальной части скважины и производят ГРП закачкой жидкости разрыва по колонне труб через ствол скважины с образованием продольных трещин гидроразрыва с расходом 8 м³/мин, причем в качестве жидкости разрыва используют линейный гель, после чего производят крепление продольных трещин закачкой кварцевой муки с жидкостью-носителем - линейным гелем.

Недостатками данного способа являются:

- во-первых, низкая эффективность выработки отдельных слабо работающих нефтенасыщенных пропластков в наклонно направленном стволе скважины, расположенных между глинистыми прослоями и вскрытых поперечными трещинами, выполненными из наклонно направленного ствола скважины, которые могут привести к прорыву трещины в водонасыщенный слой и преждевременному обводнению скважины;

- во-вторых, низкая надежность реализации способа, связанная с вероятностью негерметичной посадки одного или обоих пакеров;

- в-третьих, сложность и продолжительность реализации способа, связанная сначала с выполнением поинтервальной перфорации в стволе скважины, а затем извлечением гидромеханического щелевого перфоратора. Спуск и подъем скрепера с проработкой в обсадной колонне двух мест посадки пакеров в интервале горизонтального ствола, затем спуск колонны НКТ с двумя пакерами с отсечением (посадкой двух пакеров) с обеих сторон проперфорированного интервала с последующим выполнением ГРП, распакеровка и извлечение колонны НКТ с пакерами на ревизию. Такие технологические операции, начиная со спуска и подъема скрепера и заканчивая извлечением колонны НКТ с пакерами на ревизию необходимо осуществить в каждом из интервалов ГРП.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности выработки отдельных слабо работающих нефтенасыщенных пропластков и повышение надежности реализации способа, а также упрощение и сокращение продолжительности проведения ГРП.

Поставленные технические задачи решаются способом многократного гидравлического разрыва пласта в наклонно направленном стволе скважины, включающим бурение наклонно направленного ствола скважины через нефтенасыщенные пропластки, спуск обсадной колонны в скважину и цементирование кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой, перфорацию обсадной колонны в стволе скважины в интервале нефтенасыщенных пропластков, проведение многократного ГРП в стволе скважины в направлении от забоя к устью закачкой по колонне труб жидкости разрыва и формированием в нефтенасыщенных пропластках трещин из ствола скважины с последующим их креплением проппантом.

Новым является то, что на устье скважины колонну труб снизу оснащают гидропескоструйным перфоратором с самоцентрирующимися насадками в направлении главного максимального напряжения горной породы, а выше - якорем-центратором, спускают колонну труб в наклонно направленный обсаженный ствол до ближайшего к забою нефтенасыщенного пропластка, выполняют гидропескоструйную перфорацию обсадной колонны напротив нефтенасыщенного пропластка в направлении главного максимального напряжения горной породы, не изменяя положения колонны труб, через гидропескоструйный перфоратор производят ГРП с образованием трещины разрыва с последующим креплением ее проппантом, если при креплении трещины проппантом давление в межтрубье устанавливается свыше 80% величины давления смыкания обрабатываемого интервала пласта, то в межтрубье насосным агрегатом осуществляют подкачку жидкости с расходом 0,2-0,4 м³/мин, при давлении в межтрубье менее 80% давления смыкания подкачку жидкости в межтрубье не осуществляют, многократные ГРП повторяют в зависимости от количества нефтенасыщенных пропластков, вскрытых наклонно направленным стволом скважины, по окончании, многократного ГРП извлекают колонну труб с гидропескоструйным перфоратором и якорем-центратором из скважины, после чего вымывают проппант из наклонно направленного ствола скважины.

На фиг. 1-5 схематично и последовательно изображен предлагаемый способ.

Способ многократного ГРП в наклонно направленном стволе скважины включает бурение наклонно направленного ствола 1 скважины через нефтенасыщенные пропластки, например, три нефтенасыщенных пропластка 2′, 2″, 2′″ (см. фиг. 1).

В наклонно направленный ствол 1 скважины спускают обсадную колонну 3 и цементируют (на фиг. 1 и 5 не показано) кольцевое пространство между обсадной колонной 3 (см. фиг. 1) и горной породой.

Затем на устье скважины колонну труб 4 снизу оснащают гидропескоструйным перфоратором 5 с самоцентрирующимися насадками 6 (на фиг. 1-5 насадки 6 показаны условно) в направлении главного максимального напряжения горной породы, а выше на расстоянии h=20 м от гидропескоструйного перфоратора 5 (см. фиг. 1) - якорем-центратором 7.

Самоцентрирующиеся насадки 6 установлены в пазах (на фиг. 1-5 не показаны) гидропескоструйного перфоратора с эксцентрично установленным грузом, что позволяет проходному отверстию самоцентрирующейся насадки 6 (см. фиг. 1) размещаться перпендикулярно вертикальной оси 6′. Например, гидропескоструйный перфоратор 5 имеет четыре самоцентрирующиеся насадки 6 диаметром d=6 мм, выполненных по периметру под углом 90° по отношению друг к другу.

Якорь-центратор 7 обеспечивает жесткую фиксацию гидропескоструйного перфоратора 5 относительно обсадной колонны 3 во избежание дрейфа струи при проведении гидропескоструйной перфорации.

В качестве якоря-центратора 7 применяют любое известное устройство, например, механического действия при посадке и освобождении путем ограниченного осевого перемещения вверх-вниз.

Спускают колонну труб 4 в наклонно направленный обсаженный ствол 1 так, чтобы нижний торец гидропескоструйного перфоратора 5 находился на расстоянии 5 м до забоя 8. После чего обратной промывкой, т.е. подачей промывочной жидкости, например сточной воды плотностью 1080 кг/м³ в межтрубье 9, производят обратную промывку наклонно направленного ствола 1 скважины в двукратном объеме скважины, например в объеме 25 м³.

Приподнимают колонну труб 4 в наклонно направленном обсаженном стволе 1 до ближайшего к забою 8 нефтенасыщенного пропластка 2′ так, чтобы самоцентрирующиеся насадки 6 гидропескоструйного перфоратора 5 располагались напротив нефтенасыщенного пропластка 2′. Во внутрь колонны труб 3 сбрасывают шарик 10 гидропескоструйного перфоратора 5, который садится в седло гидропескоструйного перфоратора 5, затем сажают якорь-центратор 7 в обсадной колонне 3 наклонно направленного ствола 1 скважины, при этом якорь-центратор 7 входит в сцепление с обсадной колонной 3.

На устье скважины в блендере (на фиг. 1-5 не показано) готовят линейный гель. Для этого в пресную воду, например, в объеме 30 м³ добавляют 3 кг гелеобразователя ГПГ-3.

Выполняют гидропескоструйную перфорацию обсадной колонны 3 (см. фиг. 1) напротив нефтенасыщенного пропластка 2′ в направлении главного максимального напряжения горной породы σ_мак при забойном давлении, на 2,0-3,0 МПа превышающем пластовое давление. Например, забойное давление составляет 18 МПа, тогда давление закачки линейного геля с абразивом составляет 20-21 МПа.

В качестве абразива, который транспортирует линейный гель, используют кварцевый песок фракции 0,6-0,9 мм с концентрацией песка 500-1000 кг/м³.

Кварцевый песок фракции 0,6-0,9 мм соответствует условиям таблицы и обеспечивает прокачку кварцевого песка через минимальный проходной диаметр самоцентрирующейся насадки, равный 6 мм.

Таким образом, линейный гель с абразивом, закачиваемый с помощью насосного агрегата, например, АН-700 в колонну труб 4 и через самоцентрирующиеся насадки 6 гидропескоструйного перфоратора 5, истекает в обсадную колонну 3 в форме струи.

Струя жидкости (геля с абразивом), истекающая под высоким давлением в направлении стенки обсадной колонны 3 скважины, интенсивно разрушает в заданном интервале металл обсадной колонны 3, далее цементное кольцо и породу, создавая каверну (на фиг. 1-6 не показано), по которой происходит сообщение скважины с пластом.

В результате закачки линейного геля в объеме 30 м³ с абразивом в обсадной колонне 3 (см. фиг. 1) образуются отверстия 11′, например, диаметром 10 мм в количестве 4 штук (в зависимости от количества самоориентирующихся насадок 6 гидропескоструйного перфоратора 5) по периметру обсадной колонны 3. Отработанный линейный гель в процессе прорезания отверстий 11′ поднимается из скважины на поверхность по межтрубью 9.

В результате проведения гидропескоструйной перфорации за перфорированными отверстиями 11′ образуются каверны, задающие при последующем проведении ГРП направление развития трещины. Опытным путем на стендовых испытаниях установлено, что длина каверн достигает длины от 0,25 до 0,5 м.

Далее на устье скважины в блендере (на фиг. 1-5 не показано) для проведения ГРП в интервале готовят линейный гель. Для этого в пресную воду, например, в объеме 40 м³ добавляют 4 кг гелеобразователя ГПГ-3. После образования перфорационных отверстий 11′ (см. фиг. 2) напротив нефтенасыщенного пропласта 2′, не изменяя положения колонны труб 4, через самоцентрирующиеся насадки 6 гидропескоструйного перфоратора 5 производят ГРП с образованием трещины разрыва 12′ путем закачки линейного геля, например, в объеме 12 м³.

Далее производят крепление трещины 12′, для этого оставшийся объем линейного геля (40 м³-12 м³)=28 м³ закачивают вместе с проппантом 13′.

Опытным путем установлено, что при креплении трещины проходной диаметр самоцентрирующихся насадок гидропескоструйного перфоратора в шесть и более раз превышает максимальный диаметр зерен проппанта (см. таблицу).

Подбор фракции проппанта 13′ осуществляют в зависимости от проходного диаметра самоцентрирующейся насадки гидропескоструйного перфоратора. Например, как указано выше, для проходного диаметра самоцентрирующейся насадки гидропескоструйного перфоратора, равного 6 мм, выбирают и закачивают проппант фракции 20/40.

В процессе крепления трещины 12′ проводят недопродавку проппанта 13′ и оставляют проппантовую пробку 14′ в стволе 1 скважины с перекрытием перфорационных отверстий 11′.

Если при креплении трещины 12′ проппантом 13′ давление в межтрубье 9 устанавливается свыше 80% величины давления смыкания закрепляемой трещины 12′ в нефтенасыщенном пропластатке 2′, то в межтрубье 9 насосным агрегатом осуществляют подкачку жидкости с расходом 0,2-0,4 м³/мин.

При давлении в межтрубье 9 менее 80% давления смыкания закрепляемой трещины 12′ в нефтенасыщенном пропластке 2′ подкачка жидкости в межтрубье 9 не осуществляется.

Например, давление смыкания закрепляемой трещины 12′ равно 25,0 МПа, тогда при давлении в межтрубье 9 свыше 80%, т.е. свыше (25,0 МПа · 80%/100%)=20 МПа осуществляют подкачку жидкости, например, пресной воды плотностью 1010 кг/м³ насосным агрегатом АН-700 с расходом 0,2-0,4 м³/мин.

При давлении в межтрубье 9 ниже 20 МПа подкачку жидкости в межтрубье 9 не осуществляют.

Наличие самоцентрирующихся насадок в гидромеханическом перфораторе позволяет повысить эффективность проведения ГРП при выработке отдельных слабо работающих нефтенасыщенных пропластков в наклонно направленном стволе скважины, расположенных между глинистыми прослоями, так как перфорационные отверстия и трещины в нефтенасыщенных пропластках выполнены из наклонно направленного ствола скважины в направлении главного максимального напряжения горной породы, что исключает развитие (прорыв) трещины в водонасыщенный слой и преждевременное обводнение скважины.

Вследствие отсутствия пакеров, а следовательно и возможности их негерметичной посадки, при реализации способа повышается надежность проведения ГРП.

Затем освобождают якорь-центратор 7 от сцепления с обсадной колонной 3 скважины и далее перемещают колонну труб 4 в следующий вышележащий интервал нефтенасыщенного пропластка 2″ (см. фиг. 3) наклонно направленного ствола 1.

Далее вышеописанные технологические операции, начиная с посадки якоря-центратора 7 и его освобождения в наклонно направленном стволе 1 скважины, повторяют в зависимости от количества нефтенасыщенных пропластков, вскрытых наклонно направленным стволом скважины.

Таким образом, в интервале нефтенасыщенного пропластка 2″ выполняют гидропескоструйную перфорацию с образованием перфорационных отверстий 11″ в обсадной колонне 3 с кавернами за ними. После чего, не изменяя положение колонны труб 4, через самоцентрирующиеся насадки 6 гидропескоструйного перфоратора 5 выполняют ГРП с получением трещины разрыва 12″ (см. фиг. 4) с развитием каверны за перфорационными отверстиями 11″ обсадной колонны 3. Затем крепят трещину разрыва 12″ проппантом 13″ фракции 20/40 с недопродавкой проппанта 13″ и оставлением проппантовой пробки 14″ в стволе 1 скважины с перекрытием перфорационных отверстий 11″.

Далее перемещают колонну труб 4 в следующий вышележащий интервал нефтенасыщенного пропластка 2′″ наклонно направленного ствола 1, сажают якорь-центратор 7. В интервале нефтенасыщенного пропластка 2′″ выполняют гидропескоструйную перфорацию с образованием перфорационных отверстий 11′″ в обсадной колонне 3 с кавернами за ними.

Далее, не изменяя положение колонны труб 4, через самоцентрирующиеся насадки 6 гидропескоструйного перфоратора 5 выполняют ГРП с получением трещины разрыва 12′″ с развитием каверны за перфорационными отверстиями 11′″ обсадной колонны 3. Затем крепят трещину разрыва 12′″ проппантом 13′″ фракции 20/40 с недопродавкой проппанта 13′″ и оставлением проппантовой пробки 14′″ в стволе 1 скважины с перекрытием перфорационных отверстий 11′″.

По окончанию многократного ГРП извлекают колонну НКТ с гидропескоструйным перфоратором и якорем-центратором из скважины, после чего в скважину спускают колонну промывочных труб с пером и вымывают проппант из наклонно направленного ствола 1 (см. фиг. 5) скважины.

Многократный ГРП выполняется за один спуск инструмента (колонны труб с гидропескоструйным перфоратором), что позволяет упростить и кратно сократить продолжительность проведения ГРП.

Предлагаемый способ многократного ГРП в наклонно направленном стволе скважины позволяет:

- повысить эффективность выработки отдельных слабо работающих нефтенасыщенных пропластков;

- повысить надежности реализации способа;

- упростить и сократить продолжительность проведения ГРП.