СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 2013 года по МПК E21B43/20 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных залежей с поддержанием пластового давления.

Известен способ эксплуатации нефтяной залежи с поддержанием пластового давления (патент RU №2305757, МПК Е21В 43/14, опубликован 10.09.2007, Бюл. №25), включающий скважину, пробуренную как минимум с двумя разветвленными стволами, причем в одних разветвленных стволах вскрывают только нефтенасыщенный пласт, а в остальных одновременно водо- и нефтенасыщенные пласты, при этом разветвленные стволы или ствол, вскрывающие нефтенасыщенный пласт, сообщают с устьем скважины, а разветвленные стволы или ствол, вскрывающие одновременно нефтенасыщенный и водонасыщенный пласты, разобщают от устья скважины, регулирование перепускаемой воды осуществляют с помощью расходомеров и регуляторов расхода воды.

Недостатками способа являются сложность и трудоемкость его выполнения, связанные с необходимостью строительства сложных по конструкции скважин.

Также известен способ поддержания пластового давления на нефтяных месторождениях (патент RU №2241116, МПК Е21В 43/16, опубликован 27.11.2004), включающий подачу силовыми насосами по водоводу в нагнетательные скважины расчетного объема воды под минимально необходимым для закачки в пласты месторождения давлением, достижение расчетных объемов закачки воды в пласт на забое отдельных нагнетательных скважин виброударным или акустическим воздействием поля, снижение гидравлических потерь в пласте, снижение вязкости воды и образование дополнительных микротрещин в коллекторе призабойной зоны пласта за счет применения гидродинамического или ультразвукового преобразователя-излучателя.

Недостатками способа являются сложность и трудоемкость регулирования объемов закачки воды по скважинам с различной приемистостью, связанные с необходимостью проведения подземного ремонта скважин при подборе и замене внутрискважинного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки нефтяных залежей (патент RU №2432459 МПК Е21В 43/26, опубликован 27.10.2011, Бюл. №30), включающий создание трещин гидроразрыва по всей совокупности добывающих и нагнетательных скважин, отбор флюида через добывающие скважины, закачку агента поддержания пластового давления через нагнетательные скважины, причем направленные трещины гидроразрыва в одноименных скважинах обеспечивают эффективную гидравлическую связь между ними таким образом, что в процессе закачки в рядах нагнетательных скважин обеспечивается однородный фронт высокого давления, а в зоне отбора флюида через добывающие скважины - однородный фронт низкого давления.

Недостатком способа является опасность обводнения всех добывающих скважин при обводнении хотя бы одной добывающей скважины, так как все добывающие скважины связаны между собой путем созданной галереи трещин гидроразрыва и имеют хорошую гидравлическую связь.

Техническими задачами изобретения являются:

- упрощение способа поддержания пластового давления на месторождении;

- возможность оперативного регулирования фронта вытеснения нефти водой;

- исключение опасности преждевременного обводнения добывающих скважин закачиваемой водой.

Поставленная техническая задача решается способом разработки нефтяных залежей с применением гидравлического разрыва пласта (ГРП), включающим строительство нагнетательных и добывающих скважин, проведение направленных гидравлических разрывов с обеспечением гидравлической связи, закачку вытесняющего агента в нагнетательные скважины с обеспечением в рядах нагнетательных скважин равномерного фронта высокого давления, отбор флюида из добывающих скважин.

Новым является то, что проводят направленные гидравлические разрывы, обеспечивающие эффективную гидравлическую связь между скважинами, только в рядах нагнетательных скважин, причем в добывающих скважинах производят анализ скорости обводнения продукции, по которому строят карты обводненности и определяют конфигурацию фронта вытеснения нефти водой, а в разных нагнетательных скважинах, размещенных в рядах, изменяют объемы закачиваемого вытесняющего агента для обеспечения равномерного фронта высокого давления.

Также новым является то, что для изменения объемов закачки вытесняющего агента на устье нагнетательных скважин устанавливают штуцеры с тарированными отверстиями.

Также новым является то, что для обеспечения равномерного фронта высокого давления в рядах нагнетательных скважин и повышения выработки обводненных, неоднородных по проницаемости продуктивных пластов в нагнетательные скважины, дающие наибольшую скорость роста обводненности продукции добывающих скважин, закачивают водоизолирующий состав.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Выбирают нагнетательные скважины с плохой приемистостью пласта и проводят в них гидравлический разрыв пласта любым известным способом (см. патенты: RU 2117147, RU 2164290). При этом одновременно с проведением ГРП, при помощи геофизических методов, основанных на регистрации микросейсмических колебаний, а также на регистрации скважинными наклономерами изменения угла наклона пластов, возникающих при гидравлическом разрыве пород, определяют направление развития трещин гидравлического разрыва по азимуту, т.е. фактически определяют направления минимальных напряжений в пласте.

При наличии данных о распределении минимальных напряжений по пласту, слагающему нефтяную залежь, приступают к полномасштабному проведению гидравлического разрыва в рядах нагнетательных скважин. Причем в нагнетательных скважинах осуществляют направленный гидравлический разрыв пласта с созданием галереи трещин гидравлического разрыва, обеспечивающей эффективную гидравлическую связь между соседними скважинами в ряду нагнетательных скважин.

Согласно последним теоретическим и практическим исследованиям в области гидравлического разрыва пластов (см. например: монография - M.J.Economides, K.G.Nolte, Reservoir stimulation: Schlumberger Educational Services, 3^rd edition, 1998 г.), при проведении первичного ГРП на скважине будет образовываться трещина гидравлического разрыва, плоскость которой будет направлена перпендикулярно направлению минимальных напряжений в породах, слагающих пласт.

Следовательно, для того чтобы направление развития трещин гидравлического разрыва совпадало с направлением рядов нагнетательных скважин, необходимо, чтобы направление минимальных напряжений в пласте было преимущественно перпендикулярно направлению рядов нагнетательных скважин.

В случае, когда ряды нагнетательных скважин расположены перпендикулярно направлению минимальных напряжений в пласте, в нагнетательных скважинах проводят гидравлический разрыв пласта любым известным способом (см. например патенты: RU 2117147, RU 2164290) с созданием галереи трещин гидравлического разрыва, обеспечивающей эффективную гидравлическую связь между соседними скважинами в ряду нагнетательных скважин.

В случае, когда направление минимальных напряжений в пласте, определенное с помощью геофизических методов, описанных выше, не перпендикулярно направлению рядов нагнетательных скважин, то для переориентации трещин ГРП параллельно рядам нагнетательных скважин и создания галереи трещин гидравлического разрыва, обеспечивающей эффективную гидравлическую связь между соседними скважинами в ряду нагнетательных скважин, гидравлический разрыв пласта проводят в два этапа.

Например, если ряды нагнетательных скважин расположены в направлении с севера на юг, а направление минимальных напряжений в пласте, определенное с помощью геофизических методов, описанных выше, также проходит с севера на юг, то первоначальные трещины ГРП будут развиваться в плоскости, перпендикулярной направлению минимальных напряжений в породах, слагающих пласт, т.е. преимущественно с запада на восток соответственно.

Для переориентации трещин гидравлического разрыва параллельно рядам нагнетательных скважин, т.е. в северо-южном направлении, на первом этапе искусственно изменяют поле напряжений в призабойной зоне пласта (ПЗП), для чего проводят ГРП любым известным способом (см. например: патент RU 2164290) с закачкой крепителя трещин (например, кварцевый песок по ГОСТ 22551-77) с последующим тампонированием (например, тампонажным портландцементом по ГОСТ 1581-96).

При проведении первичного ГРП будет образовываться трещина ГРП, плоскость которой будет направлена перпендикулярно направлению минимальных напряжений в породах, слагающих пласт, т.е. преимущественно с запада на восток соответственно.

В результате проведения первичного ГРП порода, слагающая ПЗП и подвергнутая гидравлическому разрыву, будет деформироваться, раздвигаться в западно-восточном направлении, изменяя тем самым поле напряжений в области развития трещины. Т.е. порода, слагающая пласт, в области развития трещины ГРП раздвинется и уплотнится в западно-восточном направлении, в результате чего величина минимального напряжения в направлении с запада на восток станет больше значения величины минимального напряжения в направлении с севера на юг.

Закрепление созданной трещины ГРП кварцевым песком с последующим тампонированием портландцементом приведет к переориентации поля напряжений в области развития трещины ГРП. Направление минимальных напряжений в ПЗП станет перпендикулярным первоначальному, т.е. переориентируется с северо-южного направления на западно-восточное.

На практике это будет означать, что последующий гидравлический разрыв пласта, осуществляемый на данной скважине, будет инициировать образование трещины ГРП в направлении, перпендикулярном первоначальной трещине ГРП, т.е. в направлении с севера на юг.

На втором этапе проводят гидравлический разрыв пласта любым известным способом (см. например: патенты RU 2117147, RU 2164290) с закачкой крепителя трещин (например, керамического проппанта следующих фракций 12/18, 16/30, 20/40 меш по ГОСТ Р 51761-2005).

Таким образом, проводят гидравлический разрыв пласта во всех нагнетательных скважинах с образованием единой галереи трещин ГРП, обеспечивающей эффективную гидравлическую связь между соседними скважинами в ряду нагнетательных скважин.

Одновременно с этим приступают к освоению нагнетательных скважин закачкой в них рабочего агента, например минерализованной воды. В качестве минерализованной воды используют пластовые воды или сточные воды с установок подготовки нефти либо их смеси с пресной водой.

В добывающих скважинах определяют обводненность и скорость нарастания обводненности продукции, по которым строят карты обводненностей, определяют положение (конфигурацию) фронта вытеснения нефти водой и в целях равномерности его продвижения, регулируют объемы закачки рабочего агента путем установки штуцеров на устье нагнетательных скважин.

Для обеспечения равномерного фронта высокого давления в рядах нагнетательных скважин и повышения выработки обводненных, неоднородных по проницаемости продуктивных пластов, в нагнетательные скважины, дающие наибольшую скорость роста обводненности продукции добывающих скважин, закачивают водоизолирующий состав, например, водную суспензию силикатного геля, полученного на основе силиката натрия и соляной кислоты с последующей закачкой в чередующемся режиме растворов поверхностно-активных веществ или растворов полимеров в смеси и раздельно (см. например, патент RU №2321733, Способ регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин).

После выполнения работ по регулированию профиля приемистости нагнетательных скважин проводят анализ скорости обводнения продукции в добывающих скважинах и, при необходимости, регулируют объемы закачки рабочего агента в нагнетательные скважины путем установки штуцеров на их устье.

Применение данного метода разработки нефтяных залежей с применением гидравлического разрыва пластов позволяет упростить способ поддержания пластового давления, дает возможность оперативного регулирования продвижения фронта вытеснения нефти водой, а также исключает опасность преждевременного обводнения добывающих скважин закачиваемой водой.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено при разработке нефтяных залежей с поддержанием пластового давления. Способ включает строительство нагнетательных и добывающих скважин, проведение направленных гидравлических разрывов с обеспечением гидравлической связи, закачку вытесняющего агента в нагнетательные скважины с обеспечением в рядах нагнетательных скважин равномерного фронта высокого давления, отбор флюида из добывающих скважин. При этом направленные гидравлические разрывы проводят только в рядах нагнетательных скважин. В добывающих скважинах производят анализ скорости обводнения продукции, по которому строят карты обводненности и определяют конфигурацию фронта вытеснения нефти водой. Причем, в разных нагнетательных скважинах, размещенных в рядах, изменяют объемы закачиваемого вытесняющего агента для обеспечения равномерного фронта высокого давления. Технический результат заключается в возможности оперативного регулирования продвижением фронта вытеснения нефти водой, а также исключении опасности преждевременного обводнения добывающих скважин закачиваемой водой. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ разработки нефтяных залежей с применением гидравлического разрыва пласта, включающий строительство нагнетательных и добывающих скважин, проведение направленных гидравлических разрывов с обеспечением гидравлической связи, закачку вытесняющего агента в нагнетательные скважины с обеспечением в рядах нагнетательных скважин равномерного фронта высокого давления, отбор флюида из добывающих скважин, отличающийся тем, что проводят направленные гидравлические разрывы, обеспечивающие эффективную гидравлическую связь между скважинами, только в рядах нагнетательных скважин, причем в добывающих скважинах производят анализ скорости обводнения продукции, по которому строят карты обводненности и определяют конфигурацию фронта вытеснения нефти водой, а в разных нагнетательных скважинах, размещенных в рядах, изменяют объемы закачиваемого вытесняющего агента для обеспечения равномерного фронта высокого давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для изменения объемов закачки вытесняющего агента на устье нагнетательных скважин устанавливают штуцеры с тарированными отверстиями.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для обеспечения равномерного фронта высокого давления в рядах нагнетательных скважин и повышения выработки обводненных неоднородных по проницаемости продуктивных пластов в нагнетательные скважины, дающие наибольшую скорость роста обводненности продукции добывающих скважин, закачивают водоизолирующий состав.