СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПЛАСТА Российский патент 1996 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к области эксплуатации нефтегазовых и водозаборных скважин, в частности к способам обработки призабойной зоны пласта.

Известен способ обработки пласта, заключающийся в установке пакера в интервале перфорации пласта, циклической закачке в призабойную зону кислотного раствора через перфорационные отверстия с последующей его перекачкой из надпакерной зоны в подпакерную и обратно (патент США N 3945436, кл. 166-303, 1976).

Недостатком данного способа является ограниченная область применения (преимущественно в карбонатных породах) и сложность использования.

Известен также способ обработки пласта, включающий вскрытие пласта перфорацией, подачу в пласт через нагнетательную колонну слабофильтрующей жидкости, гидроразрыв пласта с последующим расширением трещин жидкостью-песконосителем и закрепление их зернистым материалом (Гаднев С.М. Лазаревич М. С. Воздействие на призабойную зону нефтяных и газовых скважин, М. Недра, 1966, c. 63-67).

Недостатком данного способа является низкая эффективность из-за малой протяженности образующихся трещин.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки пласта, включающий вскрытие пласта, импульсную подачу в пласт через колонну труб жидкости разрыва, герметизацию затрубного пространства и гидроразрыв пласта (авт.св. СССР N 1602977, кл. Е 21 В 43/28, 1988).

Использование в данном способе импульсной подачи жидкости разрыва увеличивает глубину проникновения зернистого материала в пласт и способствует повышению его проницаемости. Однако использование в нем в качестве источника импульсов гидроударных машин типа ГП5 и ГП7 удорожает стоимость проведения работ по обработке пласта, а потери давления в этих машинах снижают эффективность воздействия на пласт и требуют подачи значительного объема жидкости для гидроразрыва пласта и значительных затрат времени.

В связи с изложенным основной задачей иэобретения является повышение эффективности обработки пласта и снижение затрат на его проведение за счет увеличения давления в зоне пласта при одновременном уменьшении времени обработки и упрощении конструкции применяемого оборудования. Упрощение конструкции ведет к повышению надежности работы оборудования и, как следствие этого, к дополнительному снижению затрат на проведение работ по обработке пласта.

Указанная задача решается тем, что в предложенном способе обработки пласта, включающем вскрытие пласта, импульсную подачу в зону гидроразрыва пласта через колонну труб жидкости разрыва, герметизацию затрубного пространства и гидроразрыв пласта, согласно изобретению, герметизацию затрубного пространства осуществляют покером, а импульсные нагрузки на пласт создают кавитирующей трубкой Вентури, которую соединяют с колонной нагнетательных труб, при этом полость труб ниже трубки Вентури соединяют с надпакерной зоной через обратный клапан, допускающий расход жидкости через него ниже расхода жидкости через трубку Вентури, и давлением не более 0,8Р_р.п., где Р_р.п. давление разрыва пласта, при этом трубка Вентури может быть установлена в зоне пласта, а полость труб ниже трубки Вентури соединена с надпакерной зоной через зону гидроразрыва и обратный клапан, который устанавливают в пакере.

Использование в предложенном способе в качестве герметизирующего элемента пакера по сравнению с прототипом позволяет значительно ускорить проведение способа. Этому способствует и использование в качестве источника импульсных нагрузок трубки Вентури благодаря значительному увеличению давления в диффузоре кавитирующей трубки Вентури, связанному с возникновением кавитационных колебаний. Применение трубки Вентури взамен гидроударных машин позволяет также значительно повысить надежность работы системы и снизить стоимость проводимых работ. Сообщение полости труб ниже трубки Вентури с надпакерным пространством обеспечивает бесперебойность ее работы в качестве источника импульсов.

Использование обратного клапана для связи между запакерным пространством и полостью труб обеспечивает простую схему стравливания излишней жидкости для обеспечения функционирования трубки Вентури в качестве источника импульсов. Трубка Вентури может быть расположена как на поверхности, так и непосредственно в зоне пласта. В первом случае обратный клапан сообщает полость труб с надпакерной зоной, а именно с затрубным пространством или с атмосферой, а во втором случае с надпакерной зоной.

Выбор проходного сечения обратного клапана обусловлен необходимостью обеспечения работы кавитирующей трубки Вентури для создания ударных импульсов в течение всего периода гидроразрыва пласта, особенно в период возрастания давления до критического значения.

Выбор усилия срабатывания обратного клапана обусловлен уменьшением потерь нагнетаемой жидкости и исключением значительных потерь давления в магистрали.

Способ реализуют следующим образом. В заданном интервале скважины вскрывают пласт, например, пулевым перфоратором. В скважину спускают колонну труб с присоединенной трубкой Вентури и пакером. В зависимости от условий работы трубку Вентури устанавливают или непосредственно в зоне пласта (при значительной глубине скважин), или на поверхности (при эксплуатации пластов на небольшой глубине). В первом случае обратный клапан устанавливают или в пакере, или в стенке колонны труб и сообщают полость труб ниже трубки Вентури с надпакерной зоной. Во втором случае полость труб сообщают атмосферой. Любым известным способом (например, путем подачи жидкости в полость пакера) герметизируют затрубное пространство в зоне пласта и начинают нагнетать жидкость разрыва. При прохождении этой жидкости через трубку Вентури давление ее эначительно возрастает благодаря кавитационным явлениям, что способствует ускорению процесса гидроразрыва пласта. При достижении давления в зоне пласта порядка 0,8Р_р.п. (где Р_р.п. давление разрыва пласта) открывается обратный клапан и часть жидкости выдавливается в надпакерное пространство (или в атмосферу), чем гарантируется бесперебойная работа трубки Вентури. После разрыва пласта состав жидкости разрыва может быть изменен.

Пример. На заданном интервале 2550 м пулевым перфоратором производят перфорацию обсадной колонны до вскрытия продуктивного пласта с давлением разрыва 310 МПа. В зону перфорации на колонне труб спускают трубку Вентури и производят герметизацию межтрубного пространства пакерами выше и ниже вскрытого пласта. Производят закачку раствора для гидроразрыва пласта. Часть жидкости через обратные клапаны, установленные в пакерах, выдавливается в межтрубное пространство, обеспечивая работу трубки Вентури, при прохождении через которую давление значительно повышается в связи с возникновением в трубке явлений кавитации (Пилипенко В.В. и Задонцев В.А. Об одном механизме автоколебаний в гидравлической системе с кавитирующей трубкой Вентури. // Кавитационные автоколебания в насосных системах, Киев: Наукова Думка, 1976, ч. 2, с. 93-103). При достижении давления 310 МПа происходит разрыв пласта, фиксируемое на поверхности резким падением давления. После этого в скважину начинают закачивать жидкость разрыва, а именно раствор с песком, причем зернистость песка постепенно увеличивают. Более глубокому проникновению песка в трещины способствует импульсная подача жидкости разрыва благодаря цикличному изменению давления в трубах за трубкой Вентури. После гидроразрыва пласта скважину в течение 5 ч подвергали пробной эксплуатации. Получены положительные результаты. Оставшийся в скважине песок был извлечен путем увеличения подачи воды через колонну труб при разгерметизированном затрубном пространстве. После этого скважина была пущена в нормальную эксплуатацию.

Таким образом, применение предложенного способа позволяет значительно повысить эффективность обработки пласта за счет сокращения затрат времени на гидроразрыв пласта и получения трещин значительной протяженности.

Использование: при эксплуатации нефтегазовых и водозаборных скважин, в частности при обработке призабойной зоны пласта. Обеспечивает увеличение давления в зоне пласта при одновременном уменьшении времени обработки и упрощение технологии. Сущность изобретения: по способу вскрывают пласт. Осуществляют импульсную подачу в зону гидроразрыва жидкости разрыва. Подачу осуществляют через колонну труб. Осуществляют герметизацию затрубного пространства. Ее осуществляют пакером. Импульсную подачу жидкости разрыва осуществляют кавитирующей трубкой Вентури. Ее соединяют с колонной труб. Полость труб ниже трубки Вентури соединяют при заданном давлении с надпакерной зоной через обратный клапан. При этом расход жидкости через обратный клапан принимают ниже расхода жидкости через трубку Вентури. Затем осуществляют гидроразрыв пласта. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ обработки пласта, включающий вскрытие пласта, импульсную подачу в зону гидроразрыва пласта через колонну труб жидкости разрыва, герметизацию затрубного пространства и гидроразрыв пласта, отличающийся тем, что герметизацию затрубного пространства осуществляют пакером, а импульсную подачу жидкости разрыва осуществляют кавитирующей трубкой Вентури, которую соединяют с колонной труб, при этом полость труб ниже трубки Вентури соединяют при заданном давлении с надпакерной зоной через обратный клапан, допускающий расход жидкости через него ниже расхода жидкости через трубку Вентури. 2. Способ обработки пласта по п.1, отличающийся тем, что трубку Вентури устанавливают в зоне пласта, а полость труб ниже трубки Вентури соединяют с надпакерной зоной через зону гидроразрыва и обратный клапан, который устанавливают в пакере. 3. Способ обработки пласта по пп.1 и 2, отличающийся тем, что полость труб ниже трубки Вентури соединяют с надпакерной зоной при давлении, не более 0,8 Р_рп, где Р_рп давление разрыва пласта, МПа.