СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА ПУТЕМ ГИДРОРАЗРЫВА ПРОДУКТИВНОГО НЕФТЕГАЗОНОСНОГО ПЛАСТА Российский патент 1996 года по МПК E21B43/116 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а конкретно - к способам интенсификации добычи нефти и газа путем гидроразрыва пласта с использованием зарядов взрывчатых веществ (ВВ), спускаемых в скважину.

В технологии промышленного извлечения нефти и газа находят широкое применение различные методы интенсификации добычи путем химического или гидродинамического воздействия на пласт-коллектор с целью улучшения фильтрационных способностей прискважинной зоны пласта. Для этой цели используют различные химические соединения, в первую очередь кислоты, химические поверхностно-активные вещества (ПАВ) и различные гидрофобизирующие добавки или заменяют химическое воздействие гидродинамическим воздействием на пласт путем применения струйных насосов, гидроразрыва пласта жидкостью и закрепления зоны разрыва песком (см. например, [1, 2]
Известные способы улучшают фильтрационные свойства пласта и способствуют интенсификации добычи нефти и газа. Наиболее эффективным из этих способов является гидроразрыв пласта, однако недостатком его является то, что он не удаляет парафинистых и асфальто-смолистых отложений в призабойной зоне пласта, которые ограничивают приток нефти и газа. Этот недостаток устранен в другом известном способе, принятом за прототип [3, с. 107-116]
Прототипом предлагаемого способа интенсификации является способ гидроразрыва продуктивного пласта с теплохимической обработкой путем использования для получения давления пороховых зарядов (пороховых генераторов давления) ПГД-БК. Основой способа является создание в скважине избыточного давления, превышающего горное в зоне перфорированного пласта путем воздействия на жидкость в скважине расширяющимся газом продуктов горения порохового заряда. При данной технологии пороховой заряд устанавливают в зоне пласта или под кровлей пласта. Воздействие на пласт идет через каналы в перфорированном фильтре в обсадной трубе струями жидкости под давлением и продуктами сгорания пороха. Пороховые газы имеют высокую температуру и расплавляют парафинистые и смолистые соединения. Для полулчения эффективного гидроразрыва пласта такая технология требует больших затрат энергии и, как следствие, большого расхода пороховых зарядов, вследствие чего образуется мощная гидроволна, которая в скважинах глубиной до 3000 м, распространяясь по стволу скважины от очага взрыва к устью, приводит к частичному выбросу жидкости на поверхность. Кроме того, прохождение мощной гидроволны по стволу скважины действует крайне отрицательно на качество сцепления заколонного цементного камня с обсадной трубой, ослабляя, отрывая его от колонны и дробя.

Целью изобретения является повышение эффективности гидроразрыва пласта, уменьшение расхода взрывчатых материалов, удешевление работ, сведение до минимума отрицательного воздействия ударной волны на качество сцепления цементного камня с породой, а в итоге повышение отдачи пласта.

Это достигается тем, что предложенный способ интенсификации добычи нефти и газа включающий спуск заряда (ВВ) в зону продуктивного пласта скважины с перфорированным фильтром, приведение заряда ВВ в рабочее состояние и воздействие струями жидкости и газов на породу продуктивного пласта через перфорационные каналы. Вместе с основным зарядом ВВ осуществляют спуск на кабеле или тросе дополнительного заряда ВВ, который помещают на расстоянии 1,5-12 м от основного и приводят в рабочее состояние одновременно с последним путем их подрыва или поджигания. При этом жидкость в скважине между основным и дополнительным зарядами ВВ сжимают до величины давления, кратно превышающего горное, и обеспечивают воздействие струями жидкости и газов на пласт через перфорационные каналы в режиме разрушения пород продуктивного пласта. Кроме того, в зоне продуктивного пласта выше и ниже основного и дополнительного зарядов ВВ устанавливают экранирующие цилиндрические элементы.

В основу предложенной технологии положено известное явление из теории и практики подводного взрыва, названное парадоксом Бьеркнесов [3, с. 281-286] Физическая сущность явления заключается в следующем: если два газовых пузыря пульсируют в жидкости однофазно, то они притягиваются друг к другу, если в противофазе отталкиваются.

Положительный эффект в предложенном способе достигается за счет того, что согласно явлению Бьеркнесов, газовые пузыри, образовавшиеся от взрыва или сгорания зарядов, начинают сходиться и сжимать жидкость между ними, обеспечивая быстрое повышение давления. Экранирующие элементы обеспечивают отражение ударных волн, что дает вторичное повышение давления жидкости в скважине.

Предложенный способ реализуется следующим образом. В скважину на геофизическом кабеле или тросе опускают два заряда ВВ (пороха), разнесенные на определенное расстояние (1,5-12 м). Их подрыв или поджиг проводится одновременно в зоне перфорированного фильтра продуктивного пласта. Развитие газовых пузырей от обоих зарядов происходит в одной фазе согласно парадоксу Бьеркнесов. Пузыри начинают стягиваться, объем находящейся между зарядами жидкости в скважине начинает интенсивно сокращаться. Жидкость под давлением, кратно превосходящим горное, проходит через перфорационные каналы и прорывается в пласт на значительную глубину. При этом действие упругой струи жидкости подчиняется законам клина, что ведет к образованию трещин в пласте на значительное расстояние.

Известно, что до половины энергии взрыва (горения) пороха уносится фронтом ударной волны в пространство скважины через жидкость. Учитывая это, на пути движения гидродинамических волн, образующихся в жидкости в стволе скважины, устанавливают цилиндрические экраны для отражения и локализации гидродинамических волн.

Графически процесс гидроразрыва пласта представлен на чертеже, где: на фиг. 1 изображены заряды и экраны, опущенные в зону перфорированного пласта, образовавшиеся от поджигания зарядов газовые пузыри, их сближение и направления выхода жидкости в перфорационные каналы, направления возвращения жидкости из пласта в скважину после схождения газовых пузырей и их разрушений; на фиг. 2 глубина перфорационного канала (до реализации предложенного способа); на фиг. 3 глубина каналов в продуктивном пласте после гидроразрыва предложенным способом (l₂ > l₁).

Расстояние, на которое устанавливают заряды, определяют в зависимости от глубины скважины, механических и прочностных свойств пласта-коллектора, удельного веса жидкости, находящейся в скважине, величины горного давления в пласте, газохимических и энергетических характеристик ВВ (пороха), используемого в зарядах. Расстояние от заряда ВВ до экрана устанавливают в зависимости от энергетической мощности и длины зарядв ВВ. Практика показывает, что чаще всего это расстояние составляет 1,5-8 м, хотя иногда достигает 12 м.

Предлагаемый способ был реализован в пяти скважинах на Вынгапуровском и Тарасовском месторождениях в Западной Сибири. Для интенсификации были предложены скважины, в которых после 1-2,5 лет эксплуатации дебит упал до нуля. По этой причине скважины были выведены из режима эксплуатации. Для интенсификации были также использованы скважины, которые при первичном освоении вскрывались обычной перфорацией и не дали притока нефти.

По всем скважинам, где был выполнен гидроразрыв продуктивных пластов по данной технологии, получен приток нефти, значительно превышающий средний дебит, полученный на соседних скважинах.

Использование предложенного способа позволяет экономить значительные средства на закупке ВВ (пороховых шашек ПГД-БК), так как данная технология позволяет развивать давление, превышающее горное в пласте, при значительно меньшем расходе ВВ. К примеру, на глубине 3000 м использован заряд ВВ весом 60 кг, а при использовании стандартного способа интенсификации с применением ПГД-БК расходуется 125-135 кг ВВ, т.е. в 2-2,5 раза больше.

Предложенный способ исключает также нарушения качества цементирования обсадной колонны выше и ниже интервала интенсификации. Это позволяет значительно сократить затраты времени и средств на изоляцию гидроперетоков в заколонном пространстве, имеющих место при использовании традиционных способов гидроразрыва.

Главное же, что дает предложенный способ это повышение отдачи продуктивных слоев.

Использование: в нефтяной и газовой промышленности, конкретно, в способах интенсификации добычи нефти и газа путем гидроразрыва с использованием зарядов взрывчатого вещества. Обеспечивает повышение эффективности гидроразрыва пласта, уменьшение расхода взрывчатых материалов, удешевление работ, уменьшение действия ударной волны на сцепление цементного камня с породой и, как результат, повышение отдачи пласта. Сущность изобретения: по способу осуществляют спуск заряда взрывчатого вещества (ВВ) в зону продуктивного пласта скважины с продуктивным фильтром. Затем приводят заряд ВВ в рабочее состояние. Струями жидкости и газов воздействуют на породы продуктивного пласта через перфорированные каналы. Одновременно с основным зарядом ВВ осуществляют спуск на кабеле или тросе дополнительного заряда ВВ. Его помещают на кабеле или тросе на 1,5-12 м от основного заряда. Дополнительный заряд приводят в рабочее состояние одновременно с основным зарядом ВВ. Это осуществляют путем подрыва или поджигания зарядов ВВ. Жидкость в скважине между основным и дополнительным зарядами ВВ сжимают до величины давления, кратно превосходящего горное. Воздействие струями жидкости и газов осуществляют в режиме разрушения породы продуктивного пласта, 1 з.п. ф., 3 ил.

1. Способ интенсификации добычи нефти и газа путем гидроразрыва продуктивного нефтегазоносного пласта, включающий спуск заряда в зону продуктивного пласта скважины с перфорированным фильтром, приведение заряда BB в рабочее состояние и воздействие струями жидкости и газов на породу продуктивного пласта через перфорированные каналы, отличающийся тем, что одновременно с основным зарядом BB осуществляют спуск на кабеле или тросе дополнительного заряда BB, который помещают на расстоянии 1,5 12 м от основного и приводят в рабочее состояние одновременно с последним путем их подрыва или поджигания, при этом жидкость в скважине между основным и дополнительным зарядами BB сжимают до величины давления, кратно превосходящего горное, и обеспечивают воздействие струями жидкости и газов на пласт через перфорированные каналы в режиме разрушения породы продуктивного пласта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне продуктивного пласта выше и ниже основного и дополнительного зарядов BB устанавливают экранирующие цилиндрические элементы.