СПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 2005 года по МПК E21B43/263 

Изобретение относится к средствам для добычи нефти.

Известен способ газогидравлического воздействия на пласт, включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания деталей оснастки для сбора секций заряда через центральный канал каждой секции заряда и стягивания их вплотную друг к другу другими деталями оснастки, спуск заряда в скважину и сжигание его секций, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде, путем запуска узла воспламенения и последующего возгорания одной или нескольких воспламенительных секций заряда и основных секций с образованием продуктов горения, повышения давления и температуры [1]. В воспламенительной секции заряда диаметр канала больше, чем в основных секциях. В качестве восстановительной секции заряда используют опорную трубу с пиротехническими воспламенителями, в верхней части загерметизированную кабельной головкой, к которой прикреплен геофизический кабель с надетыми на него двумя основными секциями заряда с верхним наконечником, а в нижней части загерметизированную заглушкой с прикрепленным к ней тросом, на который вплотную надевают три основных секции заряда. Спускают устройство в скважину и устанавливают его выше интервала перфорации на 2-4 м. Поджигают пусковые воспламенители, которые прожигают стенки труб, и поджигают воспламенительную секцию заряда, а от нее основные секции заряда. Горение заряда происходит с канала. Боковая поверхность заряда имеет защитное покрытие, предохраняющее заряд от трения и ударов о колонну.

Применение этого способа не всегда дает положительный эффект. Это связано с тем, что заряды собраны на геофизическом кабеле, в местах стыка зарядов при их горении происходит перегрев и разрыв каротажного кабеля, секции заряда разъединяются, что может привести к аварийной ситуации.

Установка заряда в скважине выше интервала перфорации приводит к тому, что на обрабатываемую часть воздействует давление скважинной жидкости, которой передается энергия газа.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) к заявляемому изобретению принят способ газогидравлического воздействия на пласт [2], включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда с центральным каналом, через который пропускают детали оснастки, спуск заряда в скважину и сжигание его секций, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде, с образованием газообразных продуктов горения, повышение давления и температуры, осуществление контроля горения секций заряда в режиме реального времени при быстропротекающих процессах горения, регистрацию характеристики режима работы заряда, по характеру их изменения судят о характере воздействия на пласт и реакции призабойной зоны на воздействие, при этом для сборки заряда используют составную штангу, изготовленную из материала, позволяющего сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок во время спуска-подъема заряда и его горении, с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси для пропуска провода питания узла воспламенения и провода с термостойкой изоляцией, соединяющего каротажный кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, который присоединяют к нижнему концу штанги и располагают от секций заряда на таком расстоянии, чтобы горячие газообразные продукты горения заряда не оказывали на него прямого воздействия, при этом для снижения нагрузки на штангу и обеспечения максимального направленного воздействия на обрабатываемый пласт между нижней секцией заряда и электронным блоком располагают рассеиватель газового потока, осуществляют разрыв пласта путем проведения нескольких последовательных операций воздействия на пласт-сборку и спуск заряда и сжигание его секций в одном и том же интервале пласта и подъеме из скважины оснастки с присоединенным к ней электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, массу секций заряда при первом сжигании выбирают такой, чтобы обеспечить в интервале обрабатываемого пласта давление, превышающее предел прочности горных пород, слагающих пласт, для создания в пласте трещин и обеспечения надежной гидродинамической связи скважины с пластом, осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, после чего поднимают оснастку из скважины, по зарегистрированным кривым характеристик режима работы заряда судят о реакции призабойной зоны на воздействие, определяют массу заряда для последующего воздействия такой, чтобы обеспечить в интервале обрабатываемого пласта давление, достаточное для развития и углубления трещин, образованных при первом сжигании секций заряда и создания полостей внутри пласта, изменяют длину составной штанги, осуществляют последующее воздействие на пласт, а по характеру изменения зарегистрированных кривых во время горения секций заряда и по их изменению во время первого и последующих горений судят о характере воздействия на пласт и о реакции призабойной зоны на воздействие.

Недостатками известного способа являются: высокая аварийность за счет термовоздействия на каротажный кабель, невозможность вывода скважины после обработки на нормальный режим работы из-за механических примесей, асфальтенов, которые забивают насос при пуске скважины, что в целом осложняет освоение скважины, особенно для карбонатных пород.

Задачей изобретения является снижение аварийности, уменьшение ударного термовоздействия на каротажный кабель, обеспечение вывода скважины на нормальный режим работы после обработки за счет предотвращения забивания насоса механическими примесями, асфальтенами при пуске скважины и повышение эффективности вскрытия пласта.

Указанная задача решается тем, что в способе локального гидравлического разрыва пласта, включающем проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку секционного заряда с центральным каналом, через который пропускают детали оснастки, спуск заряда в скважину и сжигание его секций, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде с образованием продуктов горения, повышение давления и температуры, осуществление контроля горения секций заряда в режиме реального времени при быстропротекающих процессах горения, регистрацию характеристики режима работы заряда, по характеру изменения которых судят о характере воздействия на пласт и реакции призабойной зоны на воздействие, для сборки заряда используют составную штангу, изготовленную из материала, позволяющего сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок во время спуска-подъема заряда и его горении, с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси для пропуска провода питания узла воспламения и провода с термостойкой изоляцией, соединяющего каротажный кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, который присоединяют к нижней части нижней штанги и располагают от секции заряда на таком расстоянии, чтобы горячие продукты горения заряда не оказывали на него прямого воздействия, кроме того, для снижения нагрузки на штангу и обеспечения максимального направленного воздействия на обрабатываемый пласт между нижней секцией заряда и электронным блоком располагают рассеиватель газового потока, при этом согласно изобретению внутреннюю полость заряда на всю высоту конструкции заполняют поверхностно-активным веществом для обеспечения дополнительной депрессии на пласт и выноса механических примесей в результате вспенивания поверхностно-активного вещества при горении заряда, перфорацию по всем интервалам обрабатываемого пласта проводят перфоратором с фазировкой 30-40° с образованием после сжигания заряда вертикально-наклонных спиральных трещин вокруг ствола скважины в призабойной зоне, которые не смыкаются при последующем гидроразрыве и обеспечивают гидродинамическую связь скважины с пластом, при сборке заряда для сохранения целостности конструкции и уменьшения ударного термовоздействия на каротажный кабель при горении заряда используют удлиненную до 2,0-2,5 м верхнюю и удлиненную до 1,0-1,5 м нижнюю штанги, присоединенные к обоим концам несущей части штанги.

На Фиг.1 представлено устройство для осуществления способа. На Фиг.2 - разрез по А-А Фиг.1.

Устройство включает узел воспламенения 1, воспламенительные секции заряда 2, основные секции заряда 3, канавку для установления узла воспламенения 4 и составную штангу 5, содержащую несущую часть штанги 6, верхнюю и нижнюю штанги 7, 8, рассеиватель газового потока 9, компенсатор линейного расширения секций заряда 10, каротажный кабель 11, электронный блок контроля и регистрации характеристик режима работы заряда 12, верхний и нижний центраторы 13, провод питания узла воспламенения 14, провод с термостойкой изоляцией 15, соединяющий каротажный кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, внутреннюю полость для заполнения ПАВ 16, прокладку из эластичного материала, например паранита 17.

Способ осуществляется следующим образом.

Проводят глубокопроникающую перфорацию по всем интервалам обрабатываемого пласта перфоратором с фазировкой 30-45° с образованием после сжигания заряда вертикально наклонных спиральных трещин вокруг ствола скважины в призабойной зоне, которые не смыкаются при последующем гидроразрыве и обеспечивают гидродинамическую связь скважины с пластом, затем осуществляют разрыв пласта, для чего проводят несколько последовательных операций воздействия на пласт сборку и спуск заряда с узлом воспламенения 1, во внутреннюю полость которого на всю высоту конструкции заливают поверхностно-активное вещество (ПАВ) для обеспечения дополнительной депрессии на пласт и выноса механических примесей в результате вспенивания ПАВ при горении заряда. Для сборки заряда используют составную штангу 5, состоящую из удлиненной до 2,0-2,5 м верхней штанги, удлиненной до 1,0-1,5 м нижней штанг и несущей штанги 6. Использование удлиненных верхней и нижней штанг обеспечит сохранение целостности конструкции и уменьшит термовоздействие на пласт. Использование составной штанги позволяет собирать заряд из разного количества секций и упростить доставку штанги на скважину, сжигание секций заряда 2, 3 в одном и том же интервале пласта и подъем из скважины оснастки с присоединенным к ней электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, количество секций при первом сжигании в зависимости от глубины залегания и мощности пласта выбирается таким, чтобы обеспечить в интервале обрабатываемого пласта давление, превышающее предел прочности горных пород, слагающих пласт, для осуществления подрыва пласта и создания трещин, обеспечивающих надежную гидродинамическую связь скважины с пластом, осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, после чего поднимают оснастку из скважины, по зарегистрированным кривым характеристик режима работы заряда судят о реакции призабойной зоны на воздействие, определяют количество секций для последующего воздействия, обеспечивающего в интервале обрабатываемого пласта давление, достаточное для развития и углубления трещин, образованных при первом сжигании секций заряда, и создание полостей внутри пласта, затем осуществляют последующее воздействие на пласт, а по характеру изменения зарегистрированных кривых во время горения заряда и по их изменению во время первого и последующих горений судят о характере воздействия на пласт и о реакции призабойной зоны на воздействие.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить газодинамическое воздействие с разрывом пласта, не нарушая целостность обсадной колонны. Использование ПАВ в составе секций порохового заряда приводит к созданию дополнительной депрессии на пласт и выносу вместе с пеной ПАВ, образовавшейся при сжигании порохового заряда, остатков механических примесей, асфальтенов, смолистых и парафинистых отложений, что предохраняет от забивки насос при пуске скважины и обеспечивает вывод скважины после обработки на нормальный режим работы и упрощает ее освоение, особенно для карбонатных коллекторов. Таким образом, очистка перфорационных отверстий от кольматирующих элементов позволяет повысить по сравнению с прототипом совершенство вскрытия пласта, а использование удлиненных верхней и нижней штанги позволит снизить аварийность за счет уменьшения ударного термовоздействия на каротажный кабель.

Применение данного способа рекомендуется на месторождениях с тенденцией к кольматации прискважинной зоны продуктивных коллекторов с асфальтено-смолистыми и парафинистыми отложениями и особенно эффективен на нефтяных месторождениях с высоким содержанием продукции асфальтенов, смол (около 10%) и сравнительно низкой температурой продуктивных пластов.

Использованная литература

1. Пристрелочно-взрывная аппаратура. Справочник /Л.Я. Фридляндер, В.А.

Афанасьев, Л.С.Воробьев и др. Под ред. Л.Я.Фридляндера. 2-е изд. Перераб. и доп. М.: Недра, 1990 г. Раздел 4.1. Пороховые генераторы давления, с. 109-112.

2. Патент РФ №2183741, Е 21 В 43/263 (прототип).

Обеспечивает снижение аварийности, уменьшение ударного термовоздействия на каротажный кабель, обеспечение вывода скважины на нормальный режим работы после обработки за счет предотвращения забивания насоса механическими примесями, асфальтенами при пуске скважины и повышение совершенства вскрытия пласта. Сущность изобретения способ включает проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку секционного заряда с центральным каналом, через который пропускают детали оснастки. Спускают заряд в скважину и сжигают его секции, изготовленные из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде с образованием продуктов горения. Повышают давление и температуру в скважине. Осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени при быстропротекающих процессах горения. Регистрируют характеристики режима работы заряда. По характеру изменения этих характеристик судят о характере воздействия на пласт и реакции призабойной зоны на воздействие. При этом для сборки заряда используют составную штангу, изготовленную из материала, позволяющего сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок во время спуска-подъема заряда и его горении. Составная штанга - с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси для пропуска провода питания узла воспламения и провода с термостойкой изоляцией, соединяющего каротажный кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда. Этот блок присоединяют к нижней части нижней штанги и располагают от секции заряда на таком расстоянии, чтобы горячие продукты горения заряда не оказывали на него прямого воздействия. Кроме того, для снижения нагрузки на штангу и обеспечения максимального направленного воздействия на обрабатываемый пласт между нижней секцией заряда и электронным блоком располагают рассеиватель газового потока. Внутреннюю полость заряда на всю высоту конструкции заполняют поверхностно-активным веществом для обеспечения дополнительной депрессии на пласт и выноса механических примесей в результате вспенивания поверхностно-активного вещества при горении заряда. Перфорацию по всем интервалам обрабатываемого пласта проводят перфоратором с фазировкой 30-45° с образованием после сжигания заряда вертикально-наклонных спиральных трещин вокруг ствола скважины в призабойной зоне, которые не смыкаются при последующем гидроразрыве и обеспечивают гидродинамическую связь скважины с пластом. При сборке заряда для сохранения целостности конструкции и уменьшения ударного термовоздействия на каротажный кабель при горении заряда используют удлиненную до 2,0-2,5 м верхнюю и удлиненную до 1,0-1,5 м нижнюю штанги, присоединенные к обоим концам несущей части штанги. 2 ил.

Способ локального гидравлического разрыва пласта, включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку секционного заряда с центральным каналом, через который пропускают детали оснастки, спуск заряда в скважину и сжигание его секций, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде с образованием газообразных продуктов горения, повышение давления и температуры, осуществление контроля горения секций заряда в режиме реального времени при быстропротекающих процессах горения, регистрацию характеристик режима работы заряда, по характеру изменения которых судят о характере воздействия на пласт и реакции призабойной зоны на воздействие, при этом для сборки заряда используют составную штангу, изготовленную из материала, позволяющего сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок во время спуска-подъема заряда и его горении, с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси для пропуска провода питания узла воспламенения и провода с термостойкой изоляцией, соединяющего каротажной кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы порохового заряда, который присоединяют к нижней части штанги и располагают от секции заряда на таком расстоянии, чтобы горячие продукты горения заряда не оказывали на него прямого воздействия, кроме того, для снижения нагрузки на штангу и обеспечения максимального направленного воздействия на обрабатываемый пласт между нижней секцией заряда и электрическим блоком располагают рассеиватель газового потока, отличающийся тем, что внутреннюю полость заряда на всю высоту конструкции заполняют поверхностно-активным веществом для обеспечения дополнительной депрессии на пласт и выноса механических примесей в результате вспенивания поверхностно-активного вещества при горении заряда, перфорацию по всем интервалам обрабатываемого пласта проводят перфоратором с фазировкой 30-40° с образованием после сжигания заряда вертикально-наклонных спиральных трещин вокруг ствола скважины в призабойной зоне, которые не смыкаются при последующем гидроразрыве и обеспечивают гидродинамическую связь скважины с пластом, при сборке заряда для сохранения целостности конструкции и уменьшения ударного термовоздействия на каротажный кабель при горении заряда используют удлиненную до 2,0-2,5 м верхнюю и удлиненную до 1,0-1,5 м нижнюю штанги, присоединенные к обеим концам несущей части штанги.