СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ НАПРАВЛЕННОГО ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА В ДВУХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТВОЛАХ СКВАЖИНЫ Российский патент 2010 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений, в частности месторождений, имеющих 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 указанного технического решения 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. Что приводит к набуханию глин и выпадению в осадок солей, а впоследствии к снижению проницаемости породы, что оказывает отрицательное влияние на образование щелей 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.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, взятым нами за прототип, является способ образования направленной вертикальной или горизонтальной трещины при гидроразрыве пласта, который предусматривает забуривание из вертикальной скважины двух горизонтальных стволов, располагающихся параллельно в одной вертикальной или горизонтальной плоскости, и перфорацию горизонтальных стволов производят в направлении друг к другу в плоскости, проходящей через оба ствола, после чего закачку жидкости гидроразрыва производят в оба горизонтальных ствола (RU 2176021 С2, ⁷Е21В 43/26, 43/17, опубликован 20.11.2001, бюл. №32).

Основными недостатками данного технического решения-образования направленной вертикальной или горизонтальной трещины при гидроразрыве пласта являются:

1. Образование направленной горизонтальной трещины разрыва при гидроразрыве пласта в одной горизонтальной плоскости, которая влияет на конусообразование в процессе добычи нефти, за счет увеличения площади фильтрации между горизонтальными стволами преимущественно в одной горизонтальной плоскости, что сопровождается прорывом газа или подошвенной воды;

2. Приток нефти в процессе добычи нефти к трещине, расположенной в горизонтальной плоскости между двумя горизонтальными стволами, осуществляется преимущественно по вертикальному напластованию, где каждый пропласток продуктивного пласта имеет разную вертикальную проницаемость;

3. Осложнения в процессе проведения гидроразрыва пласта, связанные с затрудненным прохождением проппанта, и его неравномерность по длине сформировавшейся трещины разрыва, а также при закачке жидкости разрыва в кольцевое пространство между горной породой и щелевым фильтром возможен срыв манжет щелевого фильтра, что нарушает его герметичность. Кроме того, жидкость разрыва передает давление на горную породу по всему объему кольцевого пространства, а это в свою очередь не исключает разрыв горной породы в направлении к кровле и подошве продуктивного пласта. Поэтому в случае, когда верхний горизонтальный ствол расположен близко к кровле, а при этом нижний горизонтальный ствол к подошве, вследствие чего может произойти разрыв покрышки продуктивного пласта. Таким образом, нельзя сформировать направленную вертикальную или горизонтальную трещину при ГРП. Также при закачке жидкости песконосителя кольцевое пространство между горной породой и щелевым фильтром наполняется проппантом, что не обеспечивает эффективное закрепление трещины разрыва;

4. 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 многоствольной горизонтальной конструкцией скважины для того, чтобы перфоратор беспрепятственно прошел интервал набора кривизны при спуске;

5. Абразивное разрушение интервала изгиба насосно-комрессорных труб (НКТ) в процессе проведения гидропескоструйной перфорации, а также возможность поворота гидропескоструйного перфоратора относительно азимута в горизонтальном стволе скважины.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности направленного ГРП, а также сведение к минимуму количества спускоподъемных операций по проведению вторичного вскрытия пласта перед ГРП.

Технический результат, обеспечивающий решение указанной задачи, заключается в увеличении площади вскрытия горизонтальных стволов скважины в направлении азимутальной ориентации в одной вертикальной плоскости навстречу от одного горизонтального ствола скважины к другому 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 проведения гидроразрыва пласта, предусматривающем забуривание из вертикальной скважины двух горизонтальных стволов, их перфорацию, закачку под давлением жидкости разрыва и песконосителя в оба горизонтальных ствола, причем особенностью предлагаемого способа проведения направленного гидроразрыва пласта в двух горизонтальных стволах скважины является то, что горизонтальные стволы располагают параллельно в одной вертикальной плоскости или горизонтальные стволы непараллельные, имеющие между собой угол φ, в проекции верхнего горизонтального ствола скважины на горизонтальную плоскость, проходящую через ось нижнего горизонтального ствола скважины перпендикулярно оси вертикального ствола скважины, затем спускают в каждый горизонтальный ствол обсадную колонну, производят цементирование кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой в обоих горизонтальных стволах скважины, а перфорацию в горизонтальных стволах скважины проводят с помощью гидромеханического щелевого перфоратора за одну спуско-подъемную операцию в каждом горизонтальном стволе скважины, азимутально сориентированную по направлению от одного горизонтального ствола скважины к другому в одной вертикальной плоскости, проходящей параллельно оси вертикальной скважины и перпендикулярно оси нижнего горизонтального ствола скважины, после чего закачку жидкости разрыва и песконосителя производят в каждый горизонтальный ствол, причем при проведении гидромеханической щелевой перфорации используют рабочую жидкость вскрытия на углеводородной основе.

На фиг.1. показана схема осуществления ГРП по заявленному решению.

На фиг.1. показана вертикальная скважина 1, из которой пробурены два параллельных друг другу горизонтальных ствола 2 в одной вертикальной плоскости. В оба горизонтальных ствола 2 спущена обсадная колонна 3, а кольцевое пространство 4 между обсадной колонной 3 и горизонтальными стволами 2 в горной породе 5 зацементировано. Проведена гидромеханическая щелевая перфорация в обоих горизонтальных стволах 2 (при этом сформированы щели 6, сориентированные в одной вертикальной плоскости навстречу от одного горизонтального ствола 2 скважины 1 к другому горизонтальному стволу 2 скважины 1), и закачаны под давлением жидкость разрыва и жидкость песконосителя. В результате через сформированные щели 6 между горизонтальными стволами 2 образована направленная вертикальная трещина разрыва 7, длина которой равна длине L перфорированного участка горизонтального ствола 2, а высота - расстоянию между горизонтальными стволами 2.

На фиг.2. показана схема при забуривании из вертикальной скважины двух непараллельных горизонтальных стволов под углом φ, а на фиг.3 представлен разрез А-А в вертикальной плоскости схемы фиг.2, проходящей параллельно оси вертикальной скважины и перпендикулярно оси нижнего горизонтального ствола скважины.

На фиг.2. и фиг.3 показаны непараллельные горизонтальные стволы 2 с разрезом в вертикальной плоскости, забуренные из вертикальной скважины 1. Гидравлический разрыв пласта произведен, как сориентирована гидромеханическая щелевая перфорация, образовав щели 6 и в итоге общую трещину разрыва 7 под углом наклона к вертикальной плоскости, перпендикулярной оси нижнего горизонтального ствола 2 скважины 1 к верхнему горизонтальному стволу 2 скважины 1. На разрезе А-А показан угол наклона трещины разрыва 7 (угол α) в вертикальной плоскости перпендикулярно оси нижнего горизонтального ствола 2 скважины 1 к верхнему горизонтальному стволу 2 скважины 1. В результате между горизонтальными стволами 2 образована направленная наклонная трещина разрыва 7 под углом α.

Способ поясняется следующим примером.

Продуктивный пласт горной породы 5 толщиной Н, равной 10 метрам, вскрыт вертикальной скважиной 1 (фиг.1, фиг.2). Производят забуривание двух параллельных горизонтальных стволов 2 в одной вертикальной плоскости или горизонтальных стволов 2 непараллельных, имеющих между собой угол φ, в проекции верхнего горизонтального ствола скважины на горизонтальную плоскость, проходящую через ось нижнего горизонтального ствола скважины перпендикулярно оси вертикального ствола скважины. В горизонтальные стволы 2 спускают обсадную колонну 3 и цементируют кольцевое пространство 4 между обсадной колонной 3 и горной породой 5. Верхний горизонтальный ствол 2 располагают на расстоянии d₁=2 метра, а нижний горизонтальный ствол 2 на расстоянии d₂=8 метров от кровли пласта 8. Далее в оба горизонтальных ствола 2 поочередно спускают гидромеханический щелевой перфоратор, проводят вскрытие обсадной колонны 3, затем дальнейшее вскрытие продуктивного пласта горной породы 5 осуществляется гидромониторным воздействием, образуя щели 6, тем самым формируют направление трещины разрыва 7 при ГРП за одну спускоподъемную операцию в каждом горизонтальном стволе 2 скважины 1. Для фиксации и центровки гидромеханического щелевого перфоратора и насосно-компрессорных труб в качестве технических средств могут использоваться фиксатор гидравлический и центраторы. Образовавшиеся щели 6 в обоих горизонтальных стволах 2 скважины 1, по направлению сориентированные в одной вертикальной плоскости, проходящей параллельно оси вертикальной скважины и перпендикулярно оси нижнего горизонтального ствола скважины, навстречу от одного горизонтального ствола 2 скважины 1 к другому. Рабочая жидкость при вскрытии продуктивного пласта горной породы 5 без ухудшения коллекторских свойств используется на углеводородной основе, например, дегазированная нефть, дизельное топливо, конденсат. После чего проводят операцию по проведению ГРП на перфорированном участке через сформированные щели 6, образуя в конечном итоге вертикальную или наклонную трещину разрыва 7 между горизонтальными стволами 2 в одной вертикальной плоскости (фиг.1, 2, 3).

Технико-экономическая или иная эффективность.

1. Равномерное прохождение жидкости разрыва и песконосителя по всей длине перфорированного участка горизонтального ствола за счет проведения гидромеханической щелевой перфорации.

2. Возможность использования более крупных размеров частиц проппанта, в отличие от гидропескоструйной перфорации ширина щели при гидромеханической щелевой перфорации в процессе вскрытия обсадной колонны больше.

3. Проведение перфорации осуществляется за одну спускоподъемную операцию в каждом горизонтальном стволе.

4. Наличие только направленной вертикальной трещины в одной вертикальной плоскости способствует вовлечению в разработку всех пропластков продуктивного пласта.

5. Вскрытие продуктивного пласта увеличено при наличии направленной наклонной трещины, относительно направленной вертикальной трещины в одной вертикальной плоскости, проходящей параллельно вертикальной скважине, между горизонтальными стволами.

6. Исключена возможность разрыва покрышки продуктивного пласта, а также разрыв пласта по направлению к подошве (на фиг.1, 2 и 3 не обозначена) в случае активной подошвенной воды.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений, в частности месторождений, имеющих продуктивные пласты с низкими коллекторскими фильтрационно-емкостными свойствами, путем гидравлического разрыва пласта - ГРП. Обеспечивает повышение эффективности направленного ГРП, а также сведение к минимуму количества спуско-подъемных операций по проведению вторичного вскрытия пласта перед ГРП. Сущность изобретения: способ предусматривает забуривание из вертикальной скважины двух горизонтальных стволов, их перфорацию, закачку под давлением жидкости разрыва и песконосителя в оба горизонтальных ствола. Согласно изобретению горизонтальные стволы располагают параллельно в одной вертикальной плоскости или горизонтальные стволы непараллельные, имеющие между собой угол, в проекции верхнего горизонтального ствола скважины на горизонтальную плоскость, проходящую через ось нижнего горизонтального ствола скважины перпендикулярно оси вертикального ствола скважины. Затем спускают в каждый горизонтальный ствол обсадную колонну, производят цементирование кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой в обоих горизонтальных стволах скважины. Перфорацию в горизонтальных стволах скважины проводят с помощью гидромеханического щелевого перфоратора за одну спускоподъемную операцию в каждом горизонтальном стволе скважины, азимутально сориентированную по направлению от одного горизонтального ствола скважины к другому в одной вертикальной плоскости, проходящей параллельно оси вертикальной скважины и перпендикулярно оси нижнего горизонтального ствола скважины. После этого закачку жидкости разрыва и песконосителя производят в каждый горизонтальный ствол. При проведении гидромеханической щелевой перфорации используют рабочую жидкость вскрытия на углеводородной основе. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ проведения гидроразрыва пласта в двух параллельных горизонтальных стволах скважин, предусматривающий забуривание из вертикальной скважины двух горизонтальных стволов, их перфорацию, закачку под давлением жидкости разрыва и песконосителя в оба горизонтальных ствола, отличающийся тем, что горизонтальные стволы располагают параллельно в одной вертикальной плоскости или горизонтальные стволы непараллельные, имеющие между собой угол φ, в проекции верхнего горизонтального ствола скважины на горизонтальную плоскость, проходящая через ось нижнего горизонтального ствола скважины перпендикулярно оси вертикального ствола скважины, затем спускают в каждый горизонтальный ствол обсадную колонну, производят цементирование кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой в обоих горизонтальных стволах скважины, а перфорацию в горизонтальных стволах скважины проводят с помощью гидромеханического щелевого перфоратора за одну спуско-подъемную операцию в каждом горизонтальном стволе скважины азимутально сориентированную по направлению от одного горизонтального ствола скважины к другому в одной вертикальной плоскости, проходящей параллельно оси вертикальной скважины и перпендикулярно оси нижнего горизонтального ствола скважины, после чего закачку жидкости разрыва и песконосителя производят в каждый горизонтальный ствол, причем при проведении гидромеханической щелевой перфорации используют рабочую жидкость вскрытия на углеводородной основе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости вскрытия на углеводородной основе используют дегазированную нефть, дизельное топливо, конденсат.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для фиксации и центровки насосно-компрессорных труб и гидромеханического щелевого перфоратора используют фиксатор гидравлический или центраторы.