СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИНЫ Российский патент 1997 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к вторичным методам интенсификации добычи нефти.

Известен способ повышения продуктивности скважины путем гидроразрыва пласта. Давления разрыва достигают закачкой в скважину жидкости под высоким давлением. В продуктивном пласте при этом открываются существующие трещины и микротрещины или создаются новые, которые могут заметно улучшить гидродинамическую связь между пластом и скважиной. В жидкость разрыва вводят расклинивающие агенты (кварцевый песок, скорлупа грецких орехов, стеклянные шарики и т.д.), которые проникают в трещину, где и остаются при пуске скважины в эксплуатацию, сохраняя в дальнейшем трещину в раскрытом состоянии /1/.

Способ имеет недостатки. Из-за многообразия влияющих факторов невозможно предсказать величину раскрытия трещин. Поэтому подобрать тип расклинивающего агента, крупность частичек песка или стеклянных шариков часто не удается. В результате большая часть трещин после снятия давления гидроразрыва закрывается. Кроме того, велики трудоемкость подготовки расклинивающего агента, его изготовление и сортировка.

Известен способ повышения продуктивности скважины, при котором гидроразрывом пласта увеличивают дренажную зону и закрепляют образовавшиеся трещины размещением в них пористого материала, после чего скважину осваивают, причем в качестве жидкости гидроразрыва в скважину закачивают цементный раствор, после образования трещин последний оттесняют в них продавочной жидкостью до образования приствольной трещиноватой зоны, свободной от жидкости гидроразрыва, а затем скважину выдерживают под давлением оттеснения до затвердевания цементного раствора в трещинах /2/.

Этот способ дает возможность фиксировать трещины различных размеров и является менее трудоемким по сравнению с аналогом.

Недостаток прототипа заключается в том, что цементный раствор в условиях горного давления (40 50 МПа) вследствие контракции является усадочным. Это приводит к тому, что образовавшиеся трещины в процессе твердения цементного раствора уменьшают свою раскрытость, а трещины в приствольной зоне, свободные от жидкости гидроразрыва, смыкаются. В результате этого ожидаемый эффект повышения дренажной зоны и повышения продуктивности скважины не достигается.

Задача заключается в повышении эффективности способа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем гидроразрыв пласта жидкостью, способной затвердевать, оттеснение ее продавочной жидкостью до образования приствольной трещиноватой зоны, свободной от жидкости гидроразрыва, и выдерживание скважины под давлением оттеснения до затвердевания жидкости разрыва в трещинах, предварительно определяют давление оттеснения жидкости гидроразрыва, а в качестве жидкости разрыва в скважину закачивают суспензию невзрывчатого разрушающего средства (НРС) с гидратационным давлением, превышающем давление оттеснения. При этом в качестве НРС используют НРС-1.

Невзрывчатые разрушающие вещества (НРС) применяют, главным образом, при разрушении прочных хрупких материалов, таких как различные скальные породы, бетон (железобетон), каменные кладки и другие подобные объекты. НРС чаше всего представляет собой порошкообразные негорючие и невзрывоопасные материалы, дающие с водой щелочную реакцию (рН 12).

При смешивании порошка НРС с водой образуется суспензия (рабочая смесь), которая, будучи залитая в шпур, сделанный в объекте, подлежащем разрушению, с течением времени схватывается, твердеет, одновременно увеличиваясь в объеме. Увеличение объема следствие гидратации компонентов, входящих в состав НРС, приводит к развитию в шпуре гидратационного давления (более 50 МПа). Под действием гидратационного давления в теле объекта развиваются напряжения, приводящие к его разрушению.

НРС-1 (разработка ВНИИстрома им. П.П. Будникова) представляет собой размолотый продукт обжига мергелистых пород при температуре 1450 1500^oС. При помоле в него вводят пластифицирующие и замедляющие гидратацию добавки - сульфит-спиртовую барду и продукт конденсации нафталинсульфокислот с формальдегидом в количестве 0,2 2,0 и 0,5 2,0% на сухое вещество от массы обожженного продукта соответственно (ТУ 21-31-56-87).

Предлагаемый способ повышения продуктивности скважины осуществляют следующим образом.

Рассчитывают давление оттеснения жидкости гидроразрыва, которое связано с горным давлением в продуктивном пласте следующим соотношением
P_о=P_г+G, (1)
где P_о давление оттеснения жидкости гидроразрыва, МПа;
G давление расширения трещин, МПа;
P_г горное давление, МПа.

P_г 0,02•H, (2)
где H глубина залегания продуктивности пласта, м.

Подбирают НРС, при расширении которого возникает гидратационное давление выше давления оттеснения, вычисленного по формуле (1).

В скважину до кровли продуктивного пласта спускают колонну НКТ с пакером. В НКТ закачивают порцию суспензии НРС и продавливают ее в интервал залегания продуктивного пласта. Пакер приводят в рабочее состояние (пакеруют затрубное пространство), в НКТ закачивают продавочную жидкость, на устье создают давление, необходимое для гидроразрыва пласта /6/
P_уг P_г 0,01•Y_п•H + Q, (3)
где P_уг давление на устье при гидроразрыве, МПа;
Y_п плотность продавочной жидкости, г/см;
Q избыточное давление, необходимое для раскрытия имеющихся и образования новых трещин, МПа.

После образования трещин гидроразрыва суспензию НРС продавливают в приствольную зону.

Объем раскрывшихся трещин гидроразрыва можно оценить по формуле теории упругости
V=8•G•(1-μ²)³R/3•E, (4)
где V объем трещин, м;
μ коэффициент Пуассона для горных пород, МПа;
R радиус трещин, м;
E модуль упругости для горных пород, МПа.

Для образования зоны, свободной от НРС, объем продавочной жидкости должен быть больше объема суспензии НРС. При этом необходимо ориентироваться по объему трещин гидроразрыва (4).

По окончании закачки продавочной жидкости скважину выдерживают под давлением на время затвердевания суспензии НРС в трещинах. Затем избыточное давление в НКТ снимают, вызывают приток жидкости из скважины.

Пример. В скважине, пробуренной на одном из месторождений Западной Сибири, продуктивный пласт залегает на глубине 2000 м. По формуле (2) на этой глубине горное давление P_г 40 МПа.

По формуле (3) вычислим давление на устье при гидроразрыве (если Y 1 г/см³, Q 5 МПа), P_у 25 МПа.

Для массива горных пород Западной Сибири можно принять E 10⁴ МПа, m 0,3, тогда при R 15 м, при G 5 МПа по формуле (5)
V 8•5•(1 0,3²)•15³/10⁴•3 4 м³.

Объем суспензии НРС может быть принят 4 м³.

В скважину спускают колонну НКТ с пакером. Порошок НРС-1 смешивают с водой в соотношении 1:1,5. При открытом затрубном пространстве закачивают в колонну НКТ 4 м³ суспензии НРС. Закрывают затрубное пространство и, повышая давление на устье до 25 МПа, обеспечивают гидроразрыв пласта. Продавливают 4 м³ суспензии НРС из НКТ в трещину продавочной жидкостью, объем которой на 2 3 м³ больше объема суспензия НРС.

После окончания продавки суспензии НРС скважину оставляют под давлением до окончания затвердевания суспензии НРС. Затем избыточное давление на устье снижают до нуля. Скважину осваивают.

В представленном примере во время продавки давление жидкости в трещине было равно 45 МПа. Это же давление сохранялось в процессе затвердевания суспензии НРС. После затвердевания суспензия НРС, как было указано выше гидратационное давление в затвердевшем НРС, повышается более 50 МПа, т.е. минимум на 5 МПа больше. Это приводит к появлению дополнительных трещин гидроразрыва или дополнительному раскрытию существующих. При этом образовавшиеся трещины не заполняются твердым материалом, а остаются пустыми или заполняются пластовым флюидом. Таким образом, повышается проницаемость приствольной зоны, и за счет этого повышается продуктивность скважины.

Использование: во вторичных методах интенсификации добычи нефти. Обеспечивает возможность фиксирования трещин различных размеров и снижения трудоемкости. Сущность изобретения: по способу в скважину закачивают суспензию невзрывчатого разрушающего средства /НРС/. Ее оттесняют продавочной жидкостью до образования приствольной трещиноватой зоны, свободной от жидкости гидроразрыва. Давление оттеснения определяют предварительно. Невзрывчатое разрушающее средство применяют с гидратационным давлением, превышающим давление оттеснения. Кроме того, в качестве невзрывчатого разрушающего средства используют НРС-1. 1 з. п. ф-лы.

1. Способ повышения продуктивности скважины, включающий гидроразрыв пласта жидкостью, способной затвердевать, оттеснение ее продавочной жидкостью до образования приствольной трещиноватой зоны, свободной от жидкости гидроразрыва, и выдерживание скважины под давлением оттеснения до затвердевания жидкости разрыва в трещинах, отличающийся тем, что предварительно определяют давление оттеснения жидкости гидроразрыва, а в качестве жидкости гидроразрыва в скважину закачивают суспензию невзрывчатого разрушающего средства с гидратационным давлением, превышающим давление оттеснения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве невзрывчатого разрушающего средства используют НРС-1.