СПОСОБ САТТАРОВА М.Ш. ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 1997 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к способам улучшения коллекторских свойств нефтегазоносного пласта.

Известен способ гидроразрыва нефтяного пласта, при котором насосом нагнетают жидкость в пласт, создавая высокое давление /1/.

Недостатком этого способа является низкая производительность, большие трудовые и энергозатраты и значительная зависимость от глубины расположения продуктивного пласта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ гидравлического разрыва пласта, включающий нагнетание рабочей жидкости в пласт и осуществление взрыва под давлением выше пластового /2/.

При этом скважину загружают бриизантным ВВ в количестве 5 10 кг, взрывают его с целью образования каверны емкости в пласте для последующей загрузки в нее заряда ВВ большей массы (для взрыва камуфлетного типа). После этого в образовавшуюся каверну загружают 20 100 кг ВВ и через известное устройство, состоящее из системы, включающей насос, трубопровод приема и подачи указанной рабочей жидкости и емкости для питанию ею насоса, подают ее в пласт до достижения на забое скважины давления, превышающего пластовое. После чего закачку рабочей жидкости в скважину останавливают и в нее опускают взрыватель типа взрывателя морской глубинной бомбы, установленный на срабатывание при нелинейном возрастании давления в зоне расположения заряда ВВ в пласте. Затем операцию по закачке рабочей жидкости в скважину повторяют до достижения срабатывания взрывателя. В зависимости от необходимой протяженности трещин в пласте такой взрыв производят соответствующее количество раз. Затем при осуществлении рассматриваемого способа в карбонатных породах один или несколько взрывов производят в среде соляной кислоты.

Недостатком указанного способа является механическое разрушение эксплуатационной колонны скважины в зоне взрыва заряда ВВ, происходящее при производстве взрыва как с целью предварительного образования в продуктивном пласте каверны, так и при взрывах ВВ с целью гидроразрыва пласта. Другим недостатком этого способа является применение соляной кислоты, вызывающее коррозию эксплуатационной трубы скважины и системы закачки кислоты в нее, повышенные требования по технике безопасности, дефицитность кислоты и ее высокая стоимость, необходимость применения повышенных масс зарядов ВВ, а также невысокая производительность и трудоемкость работ, следствием чего является высокая стоимость этого способа.

Техническим результатом, на достижение которого направлен предлагаемый способ, является исключение механического разрушения эксплуатационной колонны скважины, увеличение производительности работ по гидроразрыву пласта, снижение затрат на них за счет исключения предварительного образования каверны в пласте, исключение применения кислоты и уменьшения массы зарядов ВВ.

Для достижения указанного технического результата в способе гидравлического разрыва пласта, включающем нагнетание рабочей жидкости в пласт и осуществление взрыва под давлением выше пластового, взрыв осуществляют многократно, а перед каждым взрывом основного заряда ВВ производят взрыв дополнительного заряда массой меньшей массы основного заряда, имеющего максимальную скорость детонации в условиях давления рабочей жидкости на устье, равном атмосферному, а взрыв основного заряда производят при давлении на устье скважины, позволяющем создавать давление рабочей жидкости в пласте выше пластового, с увеличивающейся от взрыва к взрыву массой взрывчатого вещества и различной его скоростью детонации.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Вначале производят предварительные работы по подготовке скважины к проведению гидроразрыва пласта, для этого определяют геофизические характеристики пласта и механическое состояние скважины с целью допустимости работы по внутрипластовому взрыву в ней, затем на устье скважины устанавливают лубрикатор, монтируют насос с системой приема и подачи рабочей жидкости в пласт, снабженный приборами измерения ее давления и расхода и емкости для ее хранения.

После проведения предварительных работ осуществляют сам способ. Для этого через лубрикатор в скважину с диаметром эксплуатационной колонны, например 150 мм, при глубине забоя, например 2585 м с террегеновым (песчаным) пластом опускают на каротажном кабеле в интервале перфорации скважины, находящейся на глубине 2280 2286 м заряд ВВ-шнуровую торпеду, выполненную из детонирующего шнура марки ДШВ (имеющую максимальную скорость детонации) с массой ВВ дополнительного заряда равной 78 г, снабженного электродетонатором, соединенным с источником электрического тока. Затем скважину заполняют рабочей жидкостью с помощью системы ее подачи в пласт. Далее после заполнения скважины рабочей жидкостью при ее давлении на устье скважины, равном атмосферному, производят взрыв шнуровой торпеды. После чего каротажный кабель вынимают из скважины и размещают на нем очередную шнуровую торпеду. Эти операции повторяют два три раза.

При таких внутрипластовых взрывах, производимых в условиях давления рабочей жидкости, не превышающих давления гидростатического ее столба в скважине, т. е. при незначительном превышении давления рабочей жидкости над пластовым, за счет движения жидкости с большой скоростью в направлении к скважине, происходящем под воздействием обратной волны взрыва, являющегося следствием резкого снижения давления в эпицентре взрыва до близкого к глубокому вакууму, из трещин и пор продуктивного пласта выносятся массы тяжелых углеводородов и песка. Этот эффект значительно усиливается вследствие невысокой величины избыточного давления рабочей жидкости при ее давлении на устье скважины, равном атмосферному. При этом углеводороды, имеющие меньший вес, чем рабочая жидкость, всплывают вверх по скважине, а песок, будучи тяжелее ее, опускается вниз (в забой скважины). Благодаря этому происходит очистка трещин и пор пласта в призабойной зоне скважины от указанных масс углеводородов и песка, тем самым пласт достигает готовности к эффективному осуществлению основного этапа работ по его гидроразрыву.

Затем в указанный интервал перфорации скважины опускают шнуровую торпеду, выполненную из детонирующего шнура марки ДШУ, (ВВ которого имеет меньшую скорость детонации, чем у детонирующего шнура марки ДШВ) с большей массой ВВ основного заряда, равной 198 г, и начинают закачку рабочей жидкости в пласт. При достижении ее давления на устье скважины не менее 5,0 10,0 МПа (50,0 100,0 кг/с²), что превышает не менее, чем на эти величины пластовое давление, не останавливая работу насоса, производят взрыв шнуровой торпеды. После чего сбрасывают давление на устье скважины до атмосферного, вынимают каротажный кабель из скважины и размещают на нем очередную шнуровую торпеду. Операцию повторяют 2 3 раза.

Осуществление взрыва заряда ВВ (шнуровой торпеды) при закачке рабочей жидкости в пласт с давлением на устье скважины не менее 5,0 10,0 МПа (50 - 100 кгс/см²), соответствующей нагнетанию ее в пласт с давлением выше пластового, позволяет достичь большой сплошности (высокой насыщенности) рабочей жидкости в трещинах и порах пласта (где могут быть газовые включения) на значительном расстоянии от скважины, при этом обеспечивается эффективный гидроудар рабочей жидкости на породу пласта, производимый ударной волной взрыва.

Далее в зависимости от геофизических характеристик пласта и эффективности проведенного гидроразрыва пласта взрывом шнуровой торпеды ДШУ операции по гидроразрыву пласта продолжают расчетное количество раз, увеличивая массу ВВ в шнуровой торпеде вначале до 396 г, потом до 594 г.

Выбор ВВ, содержащегося в детонирующем шнуре марки ДШУ, отличающегося от ВВ в детонирующем шнуре марки ДШВ меньшей скоростью детонации, объясняется тем, что оно, имея ненамного меньшую скорость детонации, имеет большую фугасность, т. е. способно воздействовать на трещины пласта как дробящим эффектом (бризантным), так и расширяющим эффектом газообразных продуктов взрыва с большим временем их воздействия на пласт.

После чего в указанный интервал перфорации снова опускают шнуровую торпеду из детонирующего шнура марки ДШВ, имеющего максимальную скорость детонации с массой ВВ дополнительного заряда, равной 78 г, при давлении рабочей жидкости на устье скважины, равном атмосферному, производят взрыв шнуровой торпеды. Операцию повторяют два раза.

Далее в указанный интервал перфорации опускают шнуровую торпеду, выполненную из детонирующего шнура марки ДШТТ 180 (имеющего скорость детонации ВВ, идентичную ДШУ с массой ВВ основного заряда, равной 240 г, и начинают закачку рабочей жидкости в пласт). При достижении ее давления на устье скважины не менее 5,0 10,0 МПа (50 100 кг/см²), что соответствует превышению не менее, чем на эти величины пластового давления, не останавливая работу насоса, производят взрыв шнуровой торпеды. После чего сбрасывают давление на устье скважины до атмосферного, вынимают каротажный кабель из скважины и размещают на нем очередную торпеду.

В зависимости от геофизических характеристик пласта и эффективности произведенного его гидроразрыва изрывом шнуровой торпеды марки ДШТТ 180 операции по гидроразрыву пласта продолжают расчетное количество раз, увеличивая массу ВВ в шнуровой торпеде вначале до 480 г, потом до 720 г.

Заканчивают указанные операции тем, что опускают в указанный интервал перфорации шнуровую торпеду, выполненную из детонирующего шнура марки ДШВ с массой дополнительного заряда 78 г и при давлении рабочей жидкости в устье скважины, равном атмосферному, производят взрыв. Операцию повторяют два три раза.

Использование эффектов, создаваемых применением детонирующих шнуров различных марок, в сочетании с распределением массы заряда ВВ по всему интервалу перфорации, равному 2280 2286 м, с производством гидроразрывов пласта взрывом шнуровых торпед в условиях давления рабочей жидкости на пласт выше величины пластового давления не менее, чем на 5,0 10,0 МПа, позволяет ограничиться небольшими массами зарядов ВВ, в результате чего эксплуатационная колонна скважины в отличие от вышеприведенного способа по а. с. N 1274375 в зоне взрыва ВВ не разрушается.

Испытания предложного способа гидроразрыва пласта были проведены на месторождениях нефти Южного Урала (НГДУ "Ишимбайнефть"), Западной Сибири (НГДУ "Приобьнефть") и Средней Азии (ГПУ "Шуртангаз" и "Газечак") с карбонатными и террегеновыми пластами. При этом дебет скважин по нефти увеличился с 0,0 0,3 до 2,0 24,0 м³/сут, по газу с 0,0 до 25000 нм³/сут.

Использование: в нефтяной и газовой промышленности, а именно в способах улучшения коллекторских свойств нефтегазоносного пласта. Обеспечивает увеличение производительности работ и исключение разрушения колонн. Сущность изобретения: способ включает в себя нагнетание рабочей жидкости в пласт и осуществление взрыва под давлением выше пластового. При этом взрывы осуществляют многократно. Перед каждым взрывом основного заряда взрывчатого вещества (ВВ) производят взрыв дополнительного заряда. Его массу принимают меньшей массы основного заряда. Скорость его детонации принимают равной максимальной скорости детонации в условиях давления рабочей жидкости на устье, равном атмосферному. Взрыв основного заряда производят при давлении на устье скважины, позволяющем создавать давление рабочей жидкости в пласте выше пластового, с увеличивающейся от взрыва к взрыву массой взрывчатого вещества и различной его скоростью детонации.

Способ гидравлического разрыва пласта, включающий нагнетание рабочей жидкости в пласт и осуществление взрыва под давлением выше пластового, отличающийся тем, что взрыв осуществляют многократно, а перед каждым взрывом основного заряда взрывчатого вещества производят взрыв дополнительного заряда массой, меньшей массы основного заряда взрывчатого вещества, имеющего максимальную скорость детонации в условиях давления рабочей жидкости на устье, равном атмосферному, а взрыв основного заряда взрывчатого вещества производят при давлении на устье скважины, позволяющем создавать давление рабочей жидкости в пласте выше пластового, с увеличивающейся от взрыва к взрыву массой взрывчатого вещества и различной его скоростью детонации.