СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОВОЙ ЗАЛЕЖИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 1999 года по МПК E21B43/20 E21B43/26 

Изобретение относится к области разработки нефтегазовых месторождений и может быть использовано в нефтяной промышленности.

Способ разработки нефтегазовых залежей с применением гидравлического разрыва пласта (ГРП) получил, как известно, широкое распространение как в мировой, так и в отечественной практике нефтедобычи /1/.

Недостатком известного способа является низкая технико-экономическая эффективность, обусловленная выборочным проведением ГРП в отдельных скважинах системы разработки. Как показывает промысловая практика /2/, дебиты скважин после ГРП непрерывно понижаются по экспоненте и через период времени от нескольких месяцев до нескольких лет возвращаются к исходному состоянию. Часто затраты на проведение ГРП не окупаются дополнительно добытой нефтью. ГРП в известном способе применяется, в основном, для увеличения производительности скважин. Прироста коэффициента нефтеизвлечения практически не наблюдается.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ разработки нефтегазовой залежи с применением гидравлического разрыва пласта путем искусственного внутриконтурного воздействия на объект разработки закачкой через нагнетательные скважины воды и/или газа, и/или иного вытесняющего агента, отбор пластовых флюидов через эксплутационные скважины и осуществление гидравлического разрыва /3/.

Недостатком известного способа является низкая технико-экономическая эффективность, обусловленная быстрым затуханием дебитов скважин после ГРП.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности известного способа разработки путем продления периода эффективной работы скважин после проведения в них ГРП. Необходимый технический результат достигается тем, что в способе разработки нефтегазовой залежи с применением гидравлического разрыва пласта путем искусственного внутриконтурного воздействия на объект разработки закачкой через нагнетательные скважины воды и/или газа, и/или иного вытесняющего агента, отбор пластовых флюидов через эксплуатационные скважины и осуществление гидравлического разрыва пласта, согласно изобретению, гидравлический разрыв пласта проводят комплексно на всей совокупности нагнетательных и эксплутационных скважин, проектирование и реализацию гидравлического разрыва пласта проводят на базе непрерывной информации о механических свойствах пород разрезов нагнетательных и эксплуатационных скважин, которую согласуют с геофизическими исследованиями, при этом направление трещин гидроразрыва задают подбором зенитных и азимутальных углов проводки нагнетательных и эксплуатационных скважин из расчета исключения неоднородности фильтрационных потоков, а период эффективной работы трещин гидроразрыва увеличивают закачкой в них композиций физико-химических веществ, растворяющих глинистых и иные минеральные вещества, заполняющих трещины гидроразрыва.

Кроме того, в сложно построенных залежах с газовой шапкой изолируют низ и/или верх трещин гидроразрыва от подошвенной воды и/или газа газовой шапки.

Как следует из работы /4/, эффективность вытеснения повышается с увеличением градиента давления на пласт (с увеличением линейной скорости фильтрации). ГРП в единичных скважинах увеличивает их коэффициенты продуктивности, мало меняя фильтрационное поле во всей совокупности скважин. Градиенты давления по объему продуктивных отложений меняются незначительно, остаточная нефтенасыщенность практически не снижается, то есть имеет место низкая эффективность нефтеизвлечения. В случае проведения ГРП во всех нагнетательных и добывающих скважинах системы разработки ее производительность увеличивается многократно. Резко возрастают градиенты давления во всем объеме продуктивных отложений, существенно понижается остаточная нефтенасыщенность, то есть в дополнение к возрастанию производительности залежи увеличивается и коэффициент нефтеизвлечения. Повышенные скорости фильтрации в пласте при реализации предложенного технического решения интенсивнее выносят с фильтрационным потоком глинистые частицы. По этой причине образованные гидроразрывом трещины заиливаются менее быстрыми темпами, то есть эффекты от проведения ГРП удерживаются более длительное время. Проводят ГРП во всех скважинах за возможно кратчайший период времени. В пластах с проницаемостью выше средней результат достижим проведением ГРП на части совокупности добывающих и нагнетательных скважин.

На основе проведенных лабораторных исследований, опытно-промышленных работ установлены мероприятия, еще более повышающие эффективность изобретения. Скважины после ГРП периодически обрабатывают композициями физико-химических веществ. Последние подбирают из условия растворения ими глинистых и иных минеральных веществ, постепенно заполняющих трещины гидроразрыва. Продолжительность эффективной работы трещин за счет этого возрастает, увеличивая тем самым технико-экономические показатели предложенного технического решения.

Эффективность изобретения можно повысить, если заранее задать направления образования трещин гидроразрыва. Это особенно важно в пластах с неравномерной напряженностью горных пород, в которых неконтролируемое образование трещин гидроразрыва может привести к существенной неравномерности фильтрационных потоков (например, в случае направления трещин от нагнетательной скважины к добывающей скважине навстречу друг к другу). Заранее задав направление трещин гидроразрыва, возможно создать например, галерейное вытеснение нефти, эффективность которого, как известно, выше эффективности разработки залежи при точечном размещении нагнетательных и добывающих скважин за счет исключения неоднородности фильтрационных потоков из-за геометрии их размещения.

В вертикальной скважине направление трещин определяется состоянием напряженности горных пород - она проходит по наиболее напряженным участкам пласта, то есть ее направление заранее не известно. При проведении ГРП в наклонно-направленной или горизонтальной скважине направление трещин известно точно в случае превышения зенитным углом величины 45^o (при зенитном угле 90^o скважина горизонтальна). В этих случаях направление трещины совпадает с азимутальным углом проводки скважины. При зенитных углах скважины менее 45^o вероятность совпадения направления трещины с азимутальным углом снижается тем более, чем меньше зенитный угол.

Из результатов теоретических исследований и промысловых работ известно, что в подавляющем большинстве средне- и глубокозалегающих залежей трещины гидроразрыва практически вертикальны. Это обстоятельство препятствует применению ГРП в залежах сложного строения: водонефтяных, нефтегазовых, водонефтегазовых.

Области применения ГРП можно существенно расширить, если перед выполнением типовых операций ГРП по развитию и закреплению трещин закачать в скважину тампонирующие составы, например, на цементной основе. Последние типовыми операциями оттесняются на периферию трещины, создавая после затвердевания изолирующий экран на ВНК и/или ГНК, препятствуя проникновению на забой скважины подошвенной воды и/или газа газовой шапки по трещине разрыва.

Для проектирования ГРП, как известно, нужна информация о механических свойствах горных пород. Последнюю получают по результатам лабораторных исследований образцов керна. В условиях дефицита и непредставительности кернового материала, трудоемкости лабораторных работ информация о механических свойствах пород используется, как правило, в усредненном виде. Проектируемые на ее основе ГРП не являются оптимальными, особенно в залежах сложного строения (водонефтяные, нефтегазовые, водонефтегазовые), в которых вообще велика вероятность получения отрицательных результатов. Проектирование ГРП с максимальной эффективностью возможно в случае использования непрерывной информации о механических свойствах пород разрезов нагнетательных и эксплуатационных скважин. Получают такую информацию на основе геофизических исследований скважин путем согласования результатов лабораторных исследований керна и геофизической информации.

Осуществляют предложенный способ разработки следующим образом. Выбирают эксплуатационный объект или его отдельную часть, технико-экономические показатели разработки которого (которой) требуют улучшения. Проводят ревизию и ремонт фонда скважин с тем, чтобы в каждой из них было возможно выполнить ГРП. Технологии его проведения в настоящее время общеизвестны. С применением работы /5/ проектируют режимы проведения ГРП в каждой скважине. С помощью этой же работы оценивают базовые показатели разработки эксплуатационного объекта с проведением ГРП в выборочных скважинах и вариант с проведением ГРП в каждой скважине. Рассчитывают экономические показатели разработки обоих технологических вариантов. Оценивают их технико-экономические показатели разработки по методике /6/. Если показатели варианта по предлагаемому способу лучше, его реализуют на практике.

В качестве примера осуществления предлагаемого изобретения рассмотрена разработка участка залежи пласта БС₁₁ Западно-Сургутского месторождения, включающего 30 эксплуатационных и 16 нагнетательных скважин. На участке пласт характеризуется следующими геолого-геофизическими параметрами: глубина залегания - 2300 м, толщина общая - 10,0 м, эффективная нефтенасыщенная - 4,3 м, коэффициенты: пористости - 0,218, нефтенасыщенности - 0,448, проницаемости -0,031 мкм², песчанистости - 0,426, расчлененности - 3,7, начальные: пластовая температура - 67^oC, пластовое давление - 23,2 МПа, вязкость в пластовых условиях нефти - 3,74 МПа•с, воды - 0,46 МПа•с, плотности в пластовых условиях нефти - 0,828 т/м³, воды - 1,108 т/м³, давление насыщения нефти газом - 9,8 МПа, газовый фактор - 44 м³/т, механические свойства усредненные песчаника: коэффициент Пуансона - 0,237, модуль Юнга - 20068 МПа, глин: коэффициент Пуансона - 0,291, модуль Юнга - 25000 МПа.

ГРП во всех скважинах проведены в 1993-1995 годах. Средний дебит скважин участка по нефти до проведения ГРП составлял 3,1 т/сут. После проведения ГРП он составил 12,4 т/сут. В последующие три года он возрастает и в настоящее время составляет 14,0 т/сут. В качестве базового рассчитан вариант разработки, в котором ГРП были выборочно сделаны в 21 добывающей скважине в те же временные интервалы. Как показали расчеты, средний дебит скважин участка составил 5,6 т/сут., через три года эксплуатации средний дебит скважин участка понизился до 3,4 т/сут. Как видно из приведенного примера, предложенное техническое решение эффективнее известного по интенсивности отбора в несколько раз. За счет снижения остаточной нефтенасыщенности в предложенном изобретении по сравнению с прототипом выше на 2% коэффициент нефтеизвлечения. В других геолого-физических условиях и при использовании модификаций изобретения превышение по производительности залежей также многократно, а приросты коэффициенты нефтеизвлечения составят 1-5%.

Источники информации
1. Справочная книга по добыче нефти /Под ред. Ш.К.Гиматудинова. - М.:Недра, 1974, с.451-461.

2. Занкиев М. Я. Классификация и диагностирование эффективности технологии гидравлического разрыва пластов в условиях ОАО "Славнефть-Мегионнефтегаз". Автореферат дисс.на соиск.уч.степ.к.т.н. Тюмень: 1998, с.16.

3. Методическое руководство по проектированию разработки нефтяных месторождений с применением гидроразрыва пластов (ГРП) на основе современных компьютерных технологий (ЭРД 153-39.2-032-З98). - М.: 1998. с.9-11.

4. Черемисин Н.А. и др. Условия формирования остаточной нефтенасыщенности в полимиктовых коллекторах при их заводнении. - Нефтяное хозяйство. 1997, сентябрь, с.40-45.

5. Малышев А.Г., Сонич В.П., Малышев Г.А. Отчет о НИР: Разработка программы расчета пространственной модели гидроразрыва многослойного пласта применительно к условиям месторождений ОАО "Сургутнефтегаз". Тюмень: НИПИНЕФТЕГАЗ, 1998, 154 с.

6. Регламент составления проектных технологических документов на разработку нефтяных и газонефтяных месторождений (РД 153-39-007-96). М.: 1996, 202 с.

Использование: в нефтяной промышленности при разработке нефтегазовых залежей. Обеспечивает повышение эффективности процесса разработки путем продления периода эффективной работы скважин после проведения в них гидравлического разрыва пласта (ГРП). Сущность изобретения: по способу закачивают через нагнетательные скважины воду и/или газ, и/или иной вытесняющий агент. Осуществляют ГРП путем искусственного внутриконтурного воздействия на объект разработки. ГРП проводят комплексно на всей совокупности нагнетательных и эксплуатационных скважин. Пластовый флюид отбирают через эксплуатационные скважины. Проектирование и реализацию ГРП проводят на базе непрерывной информации о механических свойствах пород разрезов нагнетательных и эксплуатационных скважин. Эту информацию согласуют с геофизическими исследованиями. Направление трещин гидроразрыва задают подбором зенитных и азимутальных углов проводки нагнетательных и эксплуатационных скважин из расчета исключения неоднородности фильтрационных потоков. Период эффективной работы трещин гидроразрыва увеличивают закачкой в них композиций физико-химических веществ, растворяющих глинистые и иные минеральные вещества, заполняющих трещины гидроразрыва. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ разработки нефтегазовой залежи с применением гидравлического разрыва пласта путем искусственного внутриконтурного воздействия на объект разработки закачкой через нагнетательные скважины воды, и/или газа, и/или иного вытесняющего агента, отбор пластовых флюидов через эксплуатационные скважины и осуществление гидравлического разрыва пласта, отличающийся тем, что гидравлический разрыв пласта проводят комплексно на всей совокупности нагнетательных и эксплуатационных скважин, проектирование и реализацию гидравлического разрыва пласта проводят на базе непрерывной информации о механических свойствах пород разрезов нагнетательных и эксплуатационных скважин, которую согласуют с геофизическими исследованиями, при этом направление трещин гидроразрыва задают подбором зенитных и азимутальных углов проводки нагнетательных и эксплуатационных скважин из расчета исключения неоднородности фильтрационных потоков, а период эффективной работы трещин гидроразрыва увеличивают закачкой в них композиций физико-химических веществ, растворяющих глинистые и иные минеральные вещества, заполняющих трещины гидроразрыва. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в сложно построенных залежах с газовой шапкой изолируют низ и/или верх трещины гидроразрыва от подошвенной воды и/или газа газовой шапки.