СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ Российский патент 2010 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений, в частности к месторождениям, имеющим продуктивные пласты с низкими коллекторскими фильтрационно-емкостными свойствами путем гидравлического разрыва пласта.

Известен способ гидроразрыва пласта, включающий вскрытие пласта вертикальной или наклонной скважиной с размещением в ней в заданном интервале пласта гидропескоструйного перфоратора с закачкой рабочей жидкости через струйные насадки гидропескоструйного перфоратора для образования щелей (каверн) в пласте, с последующим разрывом пласта через образовавшиеся щели (каверны) (RU 2311528 С2, Е21В 43/26, опубликовано 27.11.2007, бюл. №33).

Недостатками данного способа являются:

1. Применение в качестве направления трещин, перед гидроразрывом пласта (ГРП), гидропескоструйной перфорации, которая производит вскрытие обсадной колонны и продуктивного пласта рабочей жидкостью (смесь песка с водой). В процессе вскрытия продуктивного пласта терригенного типа, содержащего глинистые пропластки и глинистый цемент (карбонатный цемент), происходит их взаимодействие с водой, приводящее к набуханию глины и выпадению в осадок солей, а в последствии к снижению проницаемости породы, что оказывает отрицательное влияние на образование щелей (каверн) и на проведение ГРП по закачке жидкости разрыва и песконосителя.

2. Осаждение песка по всей длине горизонтального ствола скважины в процессе проведения гидропескоструйной перфорации для направления гидроразрыва пласта, что требует дополнительное мероприятие по промывке скважины перед проведением ГРП.

Известен способ эксплуатации залежи углеводородов - RU 2305755 С2, Е21В 43/00, Е21В 43/26, опубликовано 10.09.2007, бюл. №25, взятый нами в качестве прототипа. В данном способе прокладывают горизонтальные скважины, перфорируют их и формируют трещины с помощью гидравлического разрыва пласта, при этом при эксплуатации залежи с активной подошвенной водой на завершающей стадии систему горизонтальных скважин бурят в покрышке продуктивного пласта над теми его зонами, где в прикровельной части сохранились остаточные запасы, производят несколько гидравлических разрывов над продуктивным пластом в горизонтальной части ствола последовательно, начиная с конца, дальнего от вертикального ствола скважины, создают трещины, сообщающие ствол горизонтальной скважины с продуктивным пластом, при этом при проведении очередного гидравлического разрыва каждый перфорированный участок, через который производят гидравлический разрыв, изолируют от остальной части колонны установкой пакеров.

Основными недостатками этого являются:

1. Применение кумулятивной перфорации, которая требует большого количества спускоподъемных операций с необходимостью иметь наибольшее количество отверстий, и ограничена по количеству отверстий на один метр продуктивного пласта, в связи с горизонтальной конструкцией скважины для того, чтобы перфоратор беспрепятственно прошел интервал набора кривизны при спуске.

2. Абразивное разрушение интервала изгиба насосно-комрессорных труб в процессе проведения гидропескоструйной перфорации, а также вероятность самопроизвольного поворота гидропескоструйного перфоратора относительно азимута в горизонтальном стволе скважины.

3. Формирование крыльев трещины при гидравлическом разрыве пласта в обе стороны от горизонтального ствола скважины, что приведет к нарушению самой покрышки продуктивного пласта за счет развития крыла трещины в покрышке продуктивного пласта, а так как покрышка есть глины, то напряжение в этих отложениях меньше, чем в песчаниках и алевролитах и как результат возможность разрыва покрышки и последующий прорыв подошвенной воды вышележащего пласта.

4. Ограничение по мощности покрышки продуктивного пласта.

Данный способ не может быть использован при малой мощности покрышки, что приведет к ее разрыву и нарушению гидродинамической связи с залежью углеводородов.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности направленного ГРП, и уменьшение количества спускоподъемных операций по проведению вторичного вскрытия пласта перед ГРП.

Технический результат, обеспечивающий решение указанной задачи, заключается в увеличении площади вскрытия горизонтального ствола скважины в направлении азимутальной ориентации в одной вертикальной плоскости перед проведением ГРП с последующим образованием трещины разрыва в заданном направлении, а также в повышении качества вскрытия продуктивного пласта без ухудшения его коллекторских свойств при использовании жидкости вскрытия продуктивного пласта на углеводородной основе, например дегазированная нефть, дизельное топливо, конденсат.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, взятом нами за прототип проведения гидроразрыва пласта, включающим бурение скважины в покрышке продуктивного пласта, перфорацию ее и формирование трещин с помощью гидроразрыва пласта в горизонтальной части ствола скважины последовательно, начиная с конца, дальнего от вертикального ствола скважины, сообщающие ствол горизонтальной скважины с продуктивным пластом, при этом при проведении очередного гидравлического разрыва каждый перфорированный участок, через который производят гидроразрыв пласта, изолируют от остальной части колонны установкой пакеров.

Особенностью предлагаемого способа ГРП в горизонтальном стволе скважины является то, что бурение горизонтального ствола скважины осуществляют в нефтенасыщенной части продуктивного пласта с цементированием кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой горизонтального ствола скважины, а перфорацию производят с помощью гидромеханического щелевого перфоратора азимутально сориентированную интервалами по всей длине горизонтального ствола скважины (причем за одну спускоподъемную операцию), после чего спускают пакеры, которыми отсекают каждый интервал, равный длине L сформировавшейся щели, от остальной части горизонтального ствола скважины. При этом гидроразрыв пласта в горизонтальной части ствола скважины производят последовательно, начиная с дальнего от оси вертикального ствола скважины перфорированного участка горизонтального ствола скважины, причем гидромеханическую щелевую перфорацию выполняют двухстороннюю по формированию щелей, которые расположены относительно друг друга на 180° в вертикальной плоскости в одном интервале, либо выполняют одностороннюю гидромеханическую щелевую перфорацию с поворотом на 180° в вертикальной плоскости поочередно через каждый последующий интервал, равный длине L сформированной щели, а при малых толщинах продуктивного пласта и при наличии активной подошвенной воды производят одностороннюю гидромеханическую щелевую перфорацию в направлении кровли продуктивного пласта. При проведении гидромеханической щелевой перфорации в качестве рабочей жидкости вскрытия используют, например, дегазированную нефть, дизельное топливо, конденсат, а для фиксации и центровки гидромеханического щелевого перфоратора и насосно-компрессорных труб используется, например, фиксатор гидравлический и центраторы.

На фиг.1 показана схема осуществления ГРП с одновременным двухсторонним формированием трещин разрыва в вертикальной плоскости, проходящей через ось горизонтального ствола скважины, напротив друг друга относительно горизонтального ствола скважины, содержащая горизонтальную скважину 1, вскрытый продуктивный пласт 2, обсадную колонну 3, цементированное кольцевое пространство 4 между обсадной колонной 3 и горной породой продуктивного пласта 2.

Указанная схема ГРП осуществляется следующим образом: производится гидромеханическая щелевая перфорация в обе стороны от горизонтального ствола скважины 1 интервалами 5, равными длинам L, сформированным щелям 6 по длине горизонтального ствола скважины 1, затем осуществляют подъем гидромеханического щелевого перфоратора, после чего спускаются пакеры 7 и производится гидроразрыв продуктивного пласта 2 через сформированные щели 6 в результате, которого образуются одновременно трещины разрыва 8 в обе стороны в вертикальном направлении относительно оси горизонтального ствола скважины 1.

На фиг.2 показана схема одностороннего проведения ГРП с формированием трещин разрыва аналогична фиг.1, только сформированные трещины разрыва 8 расположены относительно оси горизонтального ствола скважины 1 в шахматном порядке в направлении к кровле 9 продуктивного пласта 2 и к подошве 10.

На фиг.3 показана схема одностороннего проведения ГРП с формированием щелей 6 (а следовательно, и трещин разрыва 8) в одном направлении, а именно к кровле 9 продуктивного пласта 2 относительно оси горизонтального ствола скважины 1 и включает те же операции, что и на фиг.1, но только формируют щели 6 в направлении к кровле 9 вдоль оси горизонтального ствола скважины 1.

Способ гидроразрыва пласта в горизонтальном стволе скважины осуществляется следующим образом.

Бурением скважины 1 вскрывают продуктивный пласт 2. Затем спускают обсадную колонну 3 в горизонтальный ствол скважины 1. Далее осуществляют цементирование кольцевого пространства 4 между обсадной колонной 3 и горной породой продуктивного пласта 2 горизонтального ствола скважины 1. Потом производят перфорацию с помощью гидромеханического щелевого перфоратора (не показан), азимутально сориентированную интервалами 5, равными длинам L, сформированным щелям 6 (для каждой схемы ГРП), изображенной на фиг.1-3. Затем поднимают гидромеханический щелевой перфоратор, после чего спускают пакеры 7, отсекая каждый интервал 5 (равный длине L сформировавшейся щели 6 на фиг.1-3) от остальной части обсадной колонны 3, затем производят ГРП в горизонтальной стволе скважины 1 последовательно, начиная с дальнего (от оси вертикального ствола скважины) перфорированного участка горизонтального ствола скважины 1. Для фиксации и центровки гидромеханического щелевого перфоратора и НКТ используются, например, фиксатор гидравлический и центраторы (на фиг.1-3 не показаны), а в качестве рабочей жидкости при вскрытии продуктивного пласта используют, например, дегазированную нефть, дизельное топливо, конденсат.

Гидромеханическую щелевую перфорацию выполняют двухстороннюю по формированию щелей 6, согласно схем на фиг.1, которые расположены относительно друг друга на 180° в вертикальной плоскости в одном интервале в том случае, когда толщина продуктивного пласта 2 позволяет проводить ГРП через щели 6 с образованием трещин разрыва 8 по двум направлениям от горизонтального ствола скважины 1, тем самым обеспечивается наибольший охват продуктивного пласта 2. Либо с целью сохранения прочности обсадной колонны 3 (эксплуатационной колонны) по длине горизонтального ствола скважины 1 и образования наибольшего объема трещины разрыва 8 в процессе ее формирования перед проведением поинтервального направленного ГРП, проводят одностороннюю гидромеханическую щелевую перфорацию с поворотом на 180° в вертикальной плоскости поочередно через каждый последующий интервал 5, равный длине L сформированной щели 6, вследствие чего трещины разрыва 8 формируются в направлении к кровле 9 и подошве 10 продуктивного пласта 2 (фиг.2).

Но в остальных случаях, при малых толщинах продуктивного пласта 2 и при наличии активной подошвенной воды (на фиг.1-3 не показана), производят одностороннюю гидромеханическую щелевую перфорацию в направлении к кровле 9 продуктивного пласта 2 (фиг.3), после чего производят ГРП через щели 6, тем самым предотвращают прорыв воды по трещине разрыва 8. В результате вовлекаются в разработку пропластки продуктивного пласта 2 ближе к кровельной части.

Кроме того, проведение направленного поинтервального ГРП на горизонтальном стволе скважины 1 обеспечивает эффективное применение методов интенсификации и водоизоляционных работ на каждом из интервалов в отдельности через трещины разрыва 8 (в зависимости от схем на фиг.1-3), что позволяет повысить продуктивность такой скважины за счет наибольшего охвата продуктивного пласта 2 воздействием через трещины разрыва 8 (в зависимости от схем на фиг.1-3), и улучшить проводимость трещин разрыва 8 в каждом интервале отдельно.

Техническая или иная эффективность.

1. При наличии азимутальной ориентации перфоратора производят ГРП в горизонтальном стволе скважины по формированию одностороннего развития трещины разрыва (фиг.3), исключая развитие трещины разрыва от горизонтального ствола скважины в направлении к подошве продуктивного пласта, в случае близкорасположенной подошвенной воды или близкорасположенного пласта, насыщенного водой.

2. При проведении направленного поинтервального ГРП через сформировавшиеся щели 6 обеспечивается равномерное прохождение жидкости разрыва и песконосителя, что улучшает качественные показатели ГРП.

3. Сохраняет прочность обсадной колонны по длине горизонтального ствола скважины за счет формирования щели с возможностью чередования поворота гидромеханического щелевого перфоратора на 180° в вертикальной плоскости в каждом из интервалов, равный длине L сформированной щели, имеющей направление в одном из интервалов к кровле, а в другом - к подошве продуктивного пласта (фиг.2).

4. Обеспечивает наибольшую проводимость трещин разрыва продуктивного пласта в каждой из щелей за счет поочередности проведения операций ГРП с односторонним образованием трещин разрыва (фиг.2, 3) относительно горизонтального ствола скважины в одной вертикальной плоскости через каждый интервал, равный длине L сформированной азимутально сориентированной щели, т.к. энергия жидкости разрыва на единицу длины L щели (за счет поочередности проведения операций ГРП) возрастает по сравнению с энергией жидкости разрыва в случае гидроразрыва пласта по всей длине горизонтального ствола скважины.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений, в частности к месторождениям, имеющим продуктивные пласты с низкими коллекторскими фильтрационно-емкостными свойствами путем гидравлического разрыва пласта - ГРП. Обеспечивает повышение эффективности направленного ГРП, и уменьшение количества спускоподъемных операций по проведению вторичного вскрытия пласта перед ГРП. Сущность изобретения: осуществляют бурение горизонтального ствола скважины в нефтенасыщенной части продуктивного пласта с цементированием кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой горизонтального ствола скважины. Перфорацию, азимутально сориентированную интервалами, производят с помощью гидромеханического щелевого перфоратора за одну спускоподъемную операцию. После этого спускают пакеры, отсекая каждый интервал, равный длине сформировавшейся щели, от остальной части колонны, а гидроразрыв пласта в горизонтальной части ствола скважины производят последовательно, начиная с дальнего от оси вертикального ствола скважины перфорированного участка горизонтального ствола скважины. При этом гидромеханическую щелевую перфорацию выполняют двухстороннюю по формированию щелей, которые расположены относительно друг друга на 180° в вертикальной плоскости напротив друг друга относительно оси горизонтального ствола скважины в одном интервале, либо выполняют одностороннюю гидромеханическую щелевую перфорацию с поворотом на 180° в вертикальной плоскости относительно оси горизонтального ствола скважины, поочередно через каждый последующий интервал, - в шахматном порядке, равный длине сформированной щели, либо при малой толщине продуктивного пласта и при наличии активной подошвенной воды производят одностороннюю гидромеханическую щелевую перфорацию в направлении кровли пласта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ гидроразрыва пласта в горизонтальном стволе скважины, включающий бурение скважины, цементирование горизонтального ствола скважины, перфорацию и формирование трещин с помощью гидроразрыва пласта в горизонтальной стволе скважины последовательно, начиная с конца, дальнего от оси вертикального ствола скважины, сообщающие горизонтальный ствол скважины с продуктивным пластом, при этом при проведении очередного гидравлического разрыва каждый перфорированный участок, через который производят гидроразрыв пласта, изолируют от остальной части колонны пакерами, отличающийся тем, что бурение горизонтального ствола скважины осуществляют в нефтенасыщенной части продуктивного пласта с цементированием кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой горизонтального ствола скважины, а перфорацию, азимутально сориентированную интервалами, производят с помощью гидромеханического щелевого перфоратора за одну спускоподъемную операцию, после чего спускают пакеры, отсекая каждый интервал, равный длине сформировавшейся щели, от остальной части колонны, а гидроразрыв пласта в горизонтальной части ствола скважины производят последовательно, начиная с дальнего от оси вертикального ствола скважины перфорированного участка горизонтального ствола скважины, причем гидромеханическую щелевую перфорацию выполняют двухстороннюю по формированию щелей, которые расположены относительно друг друга на 180° в вертикальной плоскости напротив друг друга, относительно оси горизонтального ствола скважины в одном интервале, либо выполняют одностороннюю гидромеханическую щелевую перфорацию с поворотом на 180° в вертикальной плоскости относительно оси горизонтального ствола скважины, поочередно через каждый последующий интервал - в шахматном порядке, равный длине сформированной щели, либо при малой толщине продуктивного пласта и при наличии активной подошвенной воды производят одностороннюю гидромеханическую щелевую перфорацию в направлении кровли пласта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят водоизоляционные работы на каждом из интервалов в отдельности через трещину разрыва.