СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 2013 года по МПК E21B43/25 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в целом, к операциям по возбуждению подземных пластов и, в частности, к способам выполнения многократных обрабатывающих операций по возбуждению.

Уровень техники

В течение многих лет из многих нефтяных и газовых скважин добывают углеводороды. Производительность скважин по мере старения уменьшается, и они перестают быть экономически выгодными. По мере технического прогресса может возникнуть необходимость переоборудования этих старых скважин с применением новых технологий, которые увеличат добычу нефти и газа, продлевая таким образом период эксплуатации скважины. Одна из этих технологий заключается в создании гидроразрыва в существующей зоне или гидроразрыва в новых зонах скважины, на которые ранее не обращали внимание. Однако после многолетнего пребывания в грунте обсадная колонна скважины может стать или быть изначально менее прочной, чем необходимо для текущей возвратной разработки. С другой стороны, в некоторых странах отсутствуют высокопрочные обсадные трубы, поэтому вместо них используются менее прочные обсадные трубы, которые могут не обладать достаточной прочностью для бурения после вскрытия пласта. Следовательно, необходим способ защиты обсадных труб скважины от повреждений в процессе возвратной разработки скважины или нового бурения после вскрытия пласта.

Раскрытие изобретения

Один аспект изобретения относится к способу защиты обсадных труб от избыточного давления при возбуждении подземных пластов, имеющих одну обсаженную скважину, согласно которому:

берут трубчатую колонну, оснащенную пакером на нижнем интервале для изоляции затрубного пространства между обсадной колонной скважины и трубчатой колонной от давления обрабатывающих операций,

берут абразивно-струйный инструмент, соединенный с непрерывной системой труб,

подают непрерывную систему труб сквозь трубчатую колонну в обсадную колонну, в результате чего перемещают абразивно-струйный инструмент к нижнему интервалу,

перфорируют обсадную колонну возле нижнего интервала нагнетанием текучей абразивной пульпы вниз по непрерывной системе труб и выводом из сопел указанного инструмента,

извлекают абразивно-струйный инструмент и непрерывную систему труб из скважины,

нагнетают обрабатывающую текучую среду под давлением через трубчатую колонну и перфорированную обсадную колонну для возбуждения пласта,

нагнетают зернистый материал через указанную систему труб в обсаженную скважину для изолирования перфорированного интервала от последующих обрабатывающих операций и

позиционируют указанный инструмент на втором интервале выше нижнего интервала перед последующим возбуждением.

В одном варианте реализации изобретения возможно использование обсадной колонны небольшой прочности, поскольку узел из трубчатой колонны с пакером защищает менее прочную верхнюю зону обсадной колонны.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведен разрез обсаженной скважины с абразивно-струйным инструментом, позиционированном на первом интервале для перфорирования обсадной колонны согласно способу настоящего изобретения.

На фиг.2 приведен разрез скважины согласно фиг.1 после нагнетания обрабатывающей текучей среды от перфорированного интервала в соседний пласт согласно способу настоящего изобретения.

На фиг.3 приведен разрез скважины согласно фиг.2 после нагнетания зернистого материала вниз по стволу скважины согласно способу настоящего изобретения.

На фиг.4 приведен разрез скважины согласно фиг.3 с зернистым материалом, изолирующим перфорированный интервал согласно способу настоящего изобретения.

На фиг.5 приведен разрез скважины согласно фиг.4 с абразивно-струйным инструментом в другой позиции, перфорирующим второй интервал скважины согласно способу настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

В одном варианте реализации изобретения предлагается способ возбуждения подземного пласта 2, в котором сформирована обсаженная скважина 4, содержащая высокопрочную колонну 6 для гидроразрыва пласта, установленную в обсаженной и зацементированной скважине 4 и содержащую пакер 8, установленный на нижнем конце колонны 6 для изолирования затрубного пространства 10, образуемого между колонной 6 и обсадной трубой 12. Колонна 6 представляет собой трубчатую колонну, достаточно прочную для выдерживания максимального ожидаемого при проведении возбуждения давления, оказываемого текучей средой в процессе возбуждения. В одном варианте реализации изобретения колонна 6 представляет собой непрерывную систему труб, но колонна 6 также может быть составной трубой. Еще в одном варианте реализации изобретения обсадная колонна соответствует стандарту J-55 Американского нефтяного института (API). В другом варианте реализации изобретения качество обсадной колонны ниже, чем J-55.

На непрерывной системе труб 16 через колонну 6 в обсадной колонне 12 перемещают абразивно-струйный инструмент 14. Абразивно-струйный инструмент 14 представляет собой обычное устройство для резки струей текучей среды в забое, содержащее струйные сопла 18 для текучей среды, насос высокого давления, расположенный в указанном инструменте (не показан) и выполненный с возможностью подачи текучей абразивной смеси под высоким давлением в сопла 18, и находящийся на поверхности модуль для текучей абразивной смеси (не показан), выполненный с возможностью поддержания устойчивости абразивной текучей смеси. Непрерывная система труб 16 представляет собой напорный трубопровод высокого давления для подачи под высоким давлением в сопла 18 устойчивой текучей абразивной смеси. Устройство для резки струей текучей среды центрировано в скважине 4 с помощью центратора 20 для бурильных труб. Могут быть использованы другие подходящие обычные струйные инструменты, выбор которых предполагается в рамках знаний специалиста.

Струйный инструмент 14 размещают в самой нижней целевой зоне. Затем обсадную колонну 12 перфорируют на интервале возле самой нижней целевой зоны нагнетанием абразивной гидросмеси вниз по непрерывной системе труб 16 и выводом из струйных сопел 18 абразивно-струйного инструмента 14 для образования перфорационных отверстий 24. Непрерывная система труб 16 и абразивный струйный инструмент 14 затем извлекается из скважины 4. Затем через колонну 6 под давлением нагнетают обрабатывающую текучую среду 26. Обрабатывающая текучая среда 26 проходит в обсадную колонну 12 вниз к первой перфорированной зоне и выходит через отверстия 24 в пласт 2, возбуждая его. Как показано преимущественно на фиг.3 и 4, после возбуждающей обработки в колонну 6 и обсадную колонну 12 нагнетают зернистый материал, такой как песок или уплотняющие шарики, чтобы по меньшей мере частично уплотнить и изолировать первый перфорированный интервал. Операции перфорирования, возбуждения и изолирования могут быть повторены по меньшей мере еще раз на интервале выше самой нижней целевой зоны путем перемещения абразивно-струйного инструмента 14 к следующей целевой зоне и перфорирования обсадной колонны 12, извлечения инструмента, нагнетания рабочей текучей среды и затем изолирования второго перфорированного интервала зернистым материалом. При проведении таким образом операций перфорирования и гидроразрыва пакер 8 изолирует обсадную колонну 12, расположенную выше от него, так что только небольшая часть обсадной колонны 12 подвергается воздействию давления, необходимого для операций по гидроразрыву.

Еще в одном варианте реализации изобретения описанный выше способ изобретения может быть применен к горизонтальной скважине. В этом варианте реализации изобретения указанные выше ссылки на «низ» и «самый низ» соответствуют «концу» (т.е. концевому торцу скважины) и «дальнему концу» (т.е. ближайший к торцу скважины), соответственно.

Еще в одном варианте реализации данного изобретения обсадную колонну 12 скважины перфорируют не абразивно-струйным инструментом, а стреляющим перфоратором, выстреливающим заряды взрывчатого вещества. Стреляющий перфоратор (не показан) может быть перемещен с помощью троса или непрерывной системы труб. Использование стреляющего перфоратора может сочетаться с другими этапами, описанными здесь в отношении других вариантов реализации изобретения.

Изобретение относится к операциям по возбуждению подземных пластов и, в частности, к способам выполнения многократных обрабатывающих операций по возбуждению. Обеспечивает повышение эффективности способа. Сущность изобретения: способ включает следующие этапы: a) размещают в обсадной колонне первую трубчатую колонну; b) размещают один пакер непосредственно на дальнем конце трубчатой колонны для изолирования первой зоны скважины от второй зоны скважины, причем первая зона расположена от второй зоны ближе к поверхности вдоль скважины; c) в первой трубчатой колонне размещают непрерывную трубчатую колонну, проходящую за конец первой трубчатой колонны во вторую зону; d) располагают перфорирующий инструмент, соединенный с непрерывной трубчатой колонной; e) позиционируют перфорирующий инструмент во второй зоне; f) перфорируют обсадную трубу возле перфорирующего инструмента во второй зоне; g) удаляют непрерывную трубчатую колонну, включая перфорирующий инструмент, из скважины; h) нагнетают обрабатывающую текучую среду через первую трубчатую колонну под давлением, достаточным для прохода указанной текучей среды сквозь по меньшей мере одно из перфорационных отверстий во второй зоне для создания в пласте гидроразрыва; i) нагнетают через первую трубчатую колонну зернистый материал или уплотняющие шарики, проходящие в обсаженную скважину, изолирующие перфорированный интервал; j) повторяют этапы от (e) до (h), на которых указанным инструментом перфорируют другой интервал во второй зоне; k) повторяют этапы от (e) до (h), на которых указанным перфорирующим инструментом перфорируют интервал, расположенный выше предыдущего интервала. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ возбуждения подземного пласта, в котором сформирована обсаженная скважина, включающий следующие этапы:
a) размещают в обсадной колонне первую трубчатую колонну;
b) размещают один пакер непосредственно на дальнем конце трубчатой колонны для изолирования первой зоны скважины от второй зоны скважины, причем первая зона расположена от второй зоны ближе к поверхности вдоль скважины;
c) в первой трубчатой колонне размещают непрерывную трубчатую колонну, проходящую за конец первой трубчатой колонны во вторую зону;
d) располагают перфорирующий инструмент, соединенный с непрерывной трубчатой колонной;
e) позиционируют перфорирующий инструмент во второй зоне;
f) перфорируют обсадную трубу возле перфорирующего инструмента во второй зоне;
g) удаляют непрерывную трубчатую колонну, включая перфорирующий инструмент, из скважины;
h) нагнетают обрабатывающую текучую среду через первую трубчатую колонну под давлением, достаточным для прохода указанной текучей среды сквозь по меньшей мере одно из перфорационных отверстий во второй зоне для создания в пласте гидроразрыва;
i) нагнетают через первую трубчатую колонну зернистый материал или уплотняющие шарики, проходящие в обсаженную скважину, изолирующие перфорированный интервал;
j) повторяют этапы от (е) до (h), на которых указанным инструментом перфорируют другой интервал во второй зоне;
k) повторяют этапы от (е) до (h), на которых указанным перфорирующим инструментом перфорируют интервал, расположенный выше предыдущего интервала.

2. Способ по п.1, в котором обсаженная скважина является вертикальной или горизонтальной.

3. Способ по п.1, в котором средство перфорирования обсадной колонны представляет собой стреляющий перфоратор, использующий заряды взрывчатого вещества.

4. Способ по п.3, в котором стреляющий перфоратор перемещают тросом.

5. Способ по п.1, в котором зернистым материалом или уплотняющими шариками изолируют предшествующий интервал от последующей обработки.

6. Способ по п.1, в котором трубчатая колонна представляет собой непрерывную систему труб или составную трубу.

7. Способ по п.1, в котором перфорирующий инструмент соединен с непрерывной системой труб или составной трубой.

8. Способ по п.1, в котором перфорирующий инструмент представляет собой абразивно-струйный инструмент.

9. Способ по п.1, в котором для позиционирования перфорирующего инструмента в скважине используют центратор для бурильных труб.