СПОСОБ ВСКРЫТИЯ ПЛАСТА Российский патент 2010 года по МПК E21B43/263 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам вскрытия продуктивного нефтегазового пласта перфорацией с применением взрывчатых веществ.

Известен способ вскрытия пласта, заключающийся в размещении в обсадной колонне скважины скважинной жидкости для перфорации обсадной колонны и подрыве заряда с образованием сетки трещин в пласте (см. Бондаренко В.Н. и др. Геофизические и прострелочно-взрывные работы в скважинах. - М.: Недра, 1976, с.231-233).

Недостатком способа является негативное воздействие ударной волны на обсадную колонну, цементный камень и внутрискважинное оборудование. Кроме того, поток скважинной жидкости в пласт, возникающий после его вскрытия, резко снижает фильтрационные характеристики пласта, так как забойное давление превышает пластовое.

Известно использование завес из воздушных пузырьков для защиты оборудования и сооружений от гидроударой волны при подводных взрывах, заключающееся в установке завес из воздушных пузырьков между зарядом и защищаемым объектом (см. В.В.Галкин, Р.А.Гильманов, И.З.Дроговейко «Взрывные работы под водой», Москва, «Недра» 1987 г., стр.74-75). Однако в глубоких скважинах этот способ не может быть использован.

Известен способ вскрытия пласта давлением пороховых газов, принятый в качестве прототипа, включающий закачку в скважину жидкости разрыва, в качестве которой используют вязкоупругую жидкость с временем релаксации при деформационном воздействии, по меньшей мере равным периоду действия гидроударной волны, спуск перфоратора, перфорацию пласта и герметизацию скважины (см. описание изобретения к авторскому свидетельству SU №1116781, МПК E21B 43/263 от 1982.12.12).

В предлагаемом способе для локализации зоны действия взрыва при вскрытии пласта используют герметизирующую жидкость, например, водный раствор полиакриламида, сшитого катионами солей поливалентных металлов, с содержанием полиакриламида 0,5-1,0%.

Однако известный способ с использованием герметизирующей жидкости не обеспечивает достаточную защиту от разрушения внутрискважинного оборудования, расположенного в ближней зоне взрыва при проведении прострелочно-взрывных работ в скважине. Кроме того, вязкоупругие жидкости, как правило, теряют свои свойства при температурах внутри скважины выше 100°С, что снижает надежность их использования.

Технической задачей предлагаемого способа является повышение эффективности взрывных работ в глубоких скважинах при одновременном обеспечении защиты от разрушения внутрискважинного оборудования, расположенного в ближней зоне взрыва.

Техническая задача решается тем, что способ вскрытия пласта включает закачку в скважину жидкости разрыва, в качестве которой используют вязкоупругую жидкость с временем релаксации при деформационном воздействии, по меньшей мере равным периоду действия гидроударной волны, спуск перфоратора, перфорацию пласта и герметизацию скважины, при этом вначале готовят вязкоупругую жидкость, смешивая ее с полыми стеклянными микросферами с механической прочностью на 0,5-1 МПа больше забойного давления в скважине и в количестве 10-30% от ее объема и утяжеляя ее до плотности в 1,1-1,2 раза и более плотности скважинной жидкости, которую затем закачивают в скважину и спускают перфоратор на насосно-компрессорных трубах, предварительно оборудованных разрушающейся мембраной и взрывателем, затем снижают забойное давление в скважине для обеспечения вызова притока из пласта, заполняя легкой жидкостью насосно-компрессорные трубы, а герметизацию скважины осуществляют в затрубном пространстве системой пакеров. В качестве легкой жидкости используют воду или нефть. В качестве утяжелителя упругой жидкости используют барит или гематит.

При пластовом давлении ниже гидростатического для обеспечения вызова притока из пласта полые стеклянные микросферы добавляют в жидкость для заполнения насосно-компрессорных труб.

Жидкость для перфорации, например, водный раствор полиакриламида, сшитый катионами солей поливалентных металлов с содержанием полиакриламида 0,5-1,0%, относится к неньютоновским жидкостям, в которых при деформационном воздействии взрыва возникают внутренние напряжения, причем напряжения тем выше, чем выше скорость деформационного воздействия. В нашем случае при взрывном воздействии на сшитый полиакриламид, находящийся в стволе скважины, внутренние напряжения являются тангенциальными (расклинивающими) напряжениями, т.е. механические характеристики жидкости для перфорации приближаются к характеристикам твердого тела.

Наличие в жидкости герметизации полых стеклянных микросфер позволяет не только обеспечить вскрытие продуктивного нефтегазового пласта, но и защитить ствол и расположенное внутри него оборудование от разрушения, производя гашение энергии гидроударной волны за счет:

- многократного преломления гидроударной волны на границе «вода» (жидкость) - «воздух»;

- разрушения стеклянных микросфер;

- сжатия пузырьков воздуха, образующегося при разрушении и схлопывании стеклянных микросфер.

Предлагаемый состав облегчает спуск перфоратора (заряда) в скважину, кроме того, водный раствор полиакриламида, сшитый катионами солей поливалентных металлов с содержанием полиакриламида 0,5-1,0%, или другую жидкость с аналогичными свойствами, предварительно смешанную с полыми стеклянными микросферами, можно использовать на любой скважине, независимо от ее глубины и высокой температуры на забое.

Применение предлагаемого состава иллюстрируется чертежами, где на фиг 1 изображено продольное сечение скважины при проведении прострелочно-взрывных работ при Р_заб>Р_пл; на фиг 2 - тоже, при Р_заб<Р_пл.

Предлагаемый способ реализуют следующим способом.

Для проведения прострелочно-взрывных работ используют жидкость для перфорации, например, водный раствор полиакриламида, сшитый катионами солей поливалентных металлов с содержанием полиакриламида 0,5-1,0%, или другую жидкость с аналогичными свойствами, предварительно смешанную с полыми стеклянными микросферами, причем содержание микросфер 10-30% от ее объема зависит от массы заряда, а именно, чем больше масса заряда, тем больше содержание полых стеклянных микросфер в жидкости для перфорации. Марку полых стеклянных микросфер подбирают с таким расчетом, чтобы их механическая прочность незначительно превышала забойное давление в скважине 1, например, на 0,5-1 МПа. Плотность жидкости 2 для перфорации, а именно для разрыва пласта 3 должна превышать в 1,1-1,2 раза и более плотность скважинной жидкости, для чего ее утяжеляют баритом или гематитом.

После закачки жидкости 2 для перфорации размещают в скважине 1 перфоратор 4.

Наибольший эффект предлагаемый способ дает при перфорации скважины 1 на депрессии, когда забойное давление меньше давления пластового Р_заб<Р_пл и необходимо обеспечить сохранность внутрискважинного оборудования над зоной перфорации и получить сверхнизкую плотность скважинной жидкости 2, например, менее 1,0 г/см³.

В этом случае перфоратор 4 опускается в скважину 1 на насосоно-компрессорных трубах 5. Трубу 5 оборудуют разрушающейся мембраной 6 и взрывателем 7, а буровой раствор заменяют на более легкую жидкость воду или нефть с таким расчетом, чтобы забойное давление Р_заб стало меньше давления в пласте 3 Р_пл. В затрубном пространстве устанавливают систему пакеров 8. При срабатывании перфоратора 4 создается гидродинамическая связь скважина-пласт, разрушается мембрана 6 и сразу же начинается приток флюида из пласта 3. После взрыва при прохождении ударной волны через жидкость 2 для перфорации, содержащую полые стеклянные микросферы, происходит разрушение полых стеклянных микросфер и их "схлопывание", в результате чего энергия ударной волны гасится и не происходит разрушения внутрискважинного оборудования. В этом случае продуктивный пласт 3 не загрязняется скважинной жидкостью 9, полые стеклянные микросферы защищают систему скважинного оборудования и отпадает необходимость освоения скважины.

При перфорации скважины на репрессии забойное давление больше давления пластового Р_заб>Р_пл. В этом случае жидкость 2 для перфорации, содержащую микросферы, закачивают в зону перфорации. Чтобы исключить замещение этой жидкости буровым раствором, плотность жидкости 2 для перфорации должна быть 1,1-1,2 от плотности бурового раствора. Перфоратор 4 спускают в скважину на кабеле 10 и размещают против продуктивного пласта 3. После срабатывания перфоратора 4 частицы (остатки) бурового раствора и продуктов детонации проникают в продуктивный пласт 3 и засоряют его, так как Р_заб>Р_пл. Устье скважины в этом случае оборудуют перфорационной задвижкой (задвижка на чертеже условно не показана). После взрыва при прохождении ударной волны через жидкость 2 для перфорации, содержащую полые стеклянные микросферы, происходит разрушение полых стеклянных микросфер и их "схлопывание", в результате чего энергия ударной волны гасится и не происходит разрушения внутрискважинного оборудования. Одновременно с этим в случае притока жидкости из пласта 3 исключается опасность излива жидкости или фонтанирование скважины, поскольку обеспечивается ее самоглушение, благодаря наличию в ней утяжеленной жидкости 2 для перфорации.

После извлечения перфоратора 4 из скважины 1 в нее опускают насосоно-компрессорных трубы, оборудуют устье скважины 1 фонтанной арматурой и проводят работы по ее освоению (насосоно-компрессорные трубы и фонтанная арматура на чертеже условно не показаны).

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам вскрытия продуктивного нефтегазового пласта перфорацией с применением взрывчатых веществ. Технический результат - повышение эффективности взрывных работ в глубоких скважинах при одновременном обеспечении защиты от разрушения внутрискважинного оборудования, расположенного в ближней зоне взрыва. Способ вскрытия пласта включает закачку в скважину жидкости разрыва, в качестве которой используют вязкоупругую жидкость со временем релаксации при деформационном воздействии, по меньшей мере, равным периоду действия гидроударной волны, спуск перфоратора, перфорацию пласта и герметизацию скважины. При этом вначале готовят вязкоупругую жидкость, смешивая ее с полыми стеклянными микросферами с механической прочностью на 0,5-1 МПа больше забойного давления в скважине и в количестве 10-30% от ее объема и утяжеляя ее до плотности в 1,1-1,2 раза и более плотности скважинной жидкости, которую затем закачивают в скважину и спускают перфоратор на насосно-компрессорных трубах, предварительно оборудованных разрушающейся мембраной и взрывателем. Затем снижают забойное давление в скважине для обеспечения вызова притока из пласта, заполняя легкой жидкостью насосно-компрессорные трубы, а герметизацию скважины осуществляют в затрубном пространстве системой пакеров. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ вскрытия пласта включает закачку в скважину жидкости разрыва, в качестве которой используют вязкоупругую жидкость с временем релаксации при деформационном воздействии, по меньшей мере, равным периоду действия гидроударной волны, спуск перфоратора, перфорацию пласта и герметизацию скважины, отличающийся тем, что вначале готовят вязкоупругую жидкость, смешивая ее с полыми стеклянными микросферами с механической прочностью на 0,5-1 МПа больше забойного давления в скважине и в количестве 10-30% от ее объема и утяжеляя ее до плотности в 1,1-1,2 раза и более плотности скважинной жидкости, которую затем закачивают в скважину и спускают перфоратор на насосно-компрессорных трубах, предварительно оборудованных разрушающейся мембраной и взрывателем, затем снижают забойное давление в скважине для обеспечения вызова притока из пласта, заполняя легкой жидкостью насосно-компрессорные трубы, а герметизацию скважины осуществляют в затрубном пространстве системой пакеров.

2. Способ вскрытия пласта по п.1, отличающийся тем, что в качестве легкой жидкости для заполнения насосно-компрессорных труб используют воду или нефть.

3. Способ вскрытия пласта по п.1, отличающийся тем, что в качестве утяжелителя вязкоупругой жидкости используют барит или гематит.