СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ РАБОТЫ СКВАЖИНЫ Российский патент 2015 года по МПК E21B43/267 C09K8/80 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при интенсификации работы скважины, вскрывшей пласт с высокопроницаемым коллектором.

Известен способ гидроразрыва пласта, в котором предварительно производят анализ технической воды, тестируют гелеобразователь на растворимость в воде и структурообразование, при удовлетворительном результате растворяют гелеобразователь в воде и вновь тестируют на структурообразование, при удовлетворительных результатах в раствор гелеобразователя в воде добавляют стабилизатор глин, деэмульгатор и регулятор деструкции, закачивают в скважину полученный раствор и в процессе закачки в раствор вводят деструктор и сшиватель, образуя тем самым жидкость разрыва, закачкой заменяют объем скважины на жидкость разрыва, останавливают закачку и производят запись спада давления, возобновляют закачку жидкости разрыва с рабочим расходом на гидравлический разрыв, закачивают «подушку» жидкости разрыва в объеме от 3 до 6 м³, затем выполняют закачку пробной пачки жидкости разрыва с проппантом массой до 1 т с концентрацией от 30 до 200 кг/м³, доводят ее до интервала перфорации, отмечают начальное устьевое давление и затем регистрируют характер его изменения в процессе прохождения пачки через интервал перфорации и движения ее по трещине, пачку продавливают жидкостью разрыва без проппанта в объеме 1,5-1,8 м³, производят продавку жидкости разрыва в объеме, равном объему колонны насосно-компрессорных труб, подпакерной зоны до кровли в интервале перфорации и еще 2-4 м³, останавливают продавку и производят запись спада давления, производят запись и обработку интенсивности снижения устьевого давления, полученные данные обрабатывают, получают данные об эффективности работы жидкости разрыва, значении давления, градиента напряжения в пласте, времени и давлении смыкания трещины, поровом давлении в коллекторе, гидравлических потерях давления в интервале перфорации и призабойной части пласта, на основе полученных данных производят адаптацию проектных данных процесса гидроразрыва к полученным данным обработки тестовой закачки, откорректированные данные используют для повторного расчета трехмерной модели гидроразрыва и проведения уточненного варианта гидроразрыва, изменяют первоначальный план проведения основного процесса гидроразрыва путем замены первоначальных данных горно-геологических коэффициентов на полученные программой после проведения процесса тестовой закачки, проводят измененный основной процесс гидроразрыва, при проведении измененного основного процесса гидроразрыва на основе произведенных расчетов производят набор необходимого объема технологической воды и приготовление геля с проведением тестирования, при удовлетворительных результатах теста процесс гидроразрыва проводят в соответствии с измененным планом, где объем конечной продавки определяют как сумму объема колонны насосно-компрессорных труб и подпакерной зоны до кровли интервала перфорации, при выявлении роста устьевого давления при закачке пробной пачки жидкости разрыва с проппантом на величину от 1 до 2,5 МПа увеличивают объем закачиваемого проппанта малой и средней фракции 20/40, 16/30 и 16/20 меш на минимальных концентрациях от 30 до 120 кг/м³ до 800-1000 кг на стадию, эффективность данного мероприятия оценивают по снижению устьевого давления по мере прохождения данной пачки проппанта через зону перфорации и при снижении давления на 1 и более МПа делают вывод, что гидравлическая связь с пластом улучшена и процесс гидроразрыва следует выполнять согласно запланированным параметрам по измененному плану, при отсутствии признаков восстановления связи с пластом концентрацию подачи проппанта в следующих стадиях снижают, ограничиваясь максимальными значениями до 350-400 кг/м³, закачку проппантно-гелевой смеси выполняют двумя порциями, в первой порции дозировку деструктора осуществляют согласно концентрации, обеспечивающей полный процесс разложения геля, и времени смыкания трещины не менее 12 часов, во второй порции дозировку деструктора осуществляют согласно концентрации, обеспечивающей процесс полного разложения геля, и времени смыкания трещины не более 4 часов, по окончании закачки проппантно-гелевой смеси насосные агрегаты останавливают и производят запись спада давления для получения информации о качестве проведения процесса гидроразрыва, об интенсивности спада давления, наличии остаточной связи с пластом, отсутствии эффекта перепродавки, после чего устье скважины закрывают, скважину оставляют для ожидания спада давления, по окончании необходимого времени для деструкции геля производят стравливание остаточного устьевого давления до атмосферного, начало стравливания избыточного давления производят по истечении 4-х часов, при давлении свыше 4 МПа на устьевом манометре стравливание производят с расходом не более 30 л/мин до атмосферного, а при давлении менее 4 МПа на устьевом манометре стравливание производят полным открытием устьевой задвижки, устье скважины разгерметизируют, производят срыв пакера и подъем подземного оборудования (патент РФ №2453694, опубл. 20.06.2012).

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ гидроразрыва пласта, согласно которому предварительно производят анализ технической воды, тестируют гелеобразователь на растворимость в воде и структурообразование, при удовлетворительном результате растворяют гелеобразователь в воде и вновь тестируют на структурообразование, при удовлетворительных результатах в раствор гелеобразователя в воде добавляют стабилизатор глин, деэмульгатор и регулятор деструкции, закачивают в скважину полученный раствор и в процессе закачки в раствор вводят деструктор и сшиватель, образуя тем самым жидкость разрыва, закачкой заменяют объем скважины на жидкость разрыва, останавливают закачку и производят запись спада давления, возобновляют закачку жидкости разрыва с рабочим расходом на гидравлический разрыв, закачивают «подушку» жидкости разрыва в объеме от 3 до 6 м³, затем выполняют закачку пробной пачки жидкости разрыва с проппантом массой до 1 т с концентрацией от 30 до 200 кг/м³, доводят ее до интервала перфорации, отмечают начальное устьевое давление и затем регистрируют характер его изменения в процессе прохождения пачки через интервал перфорации и движения ее по трещине, пачку продавливают жидкостью разрыва без проппанта в объеме 1,5-1,8 м³, производят продавку жидкости разрыва в объеме, равном объему колонны насосно-компрессорных труб, подпакерной зоны до кровли в интервале перфорации и еще 2-4 м³, останавливают продавку и производят запись спада давления, производят запись и обработку интенсивности снижения устьевого давления, полученные данные обрабатывают, получают данные об эффективности работы жидкости разрыва, значении давления, градиента напряжения в пласте, времени и давлении смыкания трещины, поровом давлении в коллекторе, гидравлических потерях давления в интервале перфорации и призабойной части пласта, на основе полученных данных производят адаптацию проектных данных процесса гидроразрыва к полученных данным обработки тестовой закачки, откорректированные данные используют для повторного расчета трехмерной модели гидроразрыва и проведения уточненного варианта гидроразрыва, изменяют первоначальный план проведения основного процесса гидроразрыва путем замены первоначальных данных горно-геологических коэффициентов на полученные программой после проведения процесса тестовой закачки, проводят измененный основной процесс гидроразрыва, при проведении измененного основного процесса гидроразрыва на основе произведенных расчетов производят набор необходимого объема технологической воды и приготовление геля с проведением тестирования, при удовлетворительных результатах теста процесс гидроразрыва проводят в соответствии с измененным планом, где объем конечной продавки определяют как сумму объема колонны насосно-компрессорных труб и подпакерной зоны до кровли интервала перфорации, закачку проппантно-гелевой смеси выполняют двумя порциями, в первой порции устанавливают концентрацию проппанта до 300 кг/м³, дозировку деструктора осуществляют согласно концентрации, обеспечивающей полный процесс разложения геля и времени смыкания трещины не менее 12 часов, во второй порции устанавливают концентрацию проппанта свыше 300 кг/м³, дозировку деструктора осуществляют согласно концентрации, обеспечивающей процесс полного разложения геля и времени смыкания трещины не более 4 часов, по окончании продавки проппантно-гелевой смеси насосные агрегаты останавливают и производят запись спада давления для получения информации о качестве проведения процесса гидроразрыва, об интенсивности спада давления, наличии остаточной связи с пластом, отсутствии эффекта перепродавки, после чего устье скважины закрывают, оборудование демонтируют и скважину оставляют для ожидания спада давления, по окончании необходимого времени для деструкции геля производят стравливание остаточного устьевого давления до атмосферного, начало стравливания избыточного давления производят по истечении 4-х часов, при давлении свыше 4 МПа на устьевом манометре стравливание производят с расходом не более 30 л/мин до атмосферного, а при давлении менее 4 МПа на устьевом манометре стравливание производится полным открытием устьевой задвижки, устье скважины разгерметизируют, производят срыв пакера и подъем подземного оборудования (патент РФ №2453695, опубл. 20.06.2012 - прототип).

Недостатком известных способов является то, что способы успешно и эффективно применимы при разрыве слабопроницаемых и среднепроницаемых пластов, в то время как в высокопроницаемых пластах по результату гидравлического разрыва не обеспечивается достаточная проводимость трещины. Это может являться сдерживающим фактором увеличения производительности скважин, вследствие чего эффективность гидроразрыва становится невысокой.

В предложенном изобретении решается задача интенсификации скважины, вскрывшей высокопроницаемый пласт.

Задача решается тем, что в способе интенсификации работы скважины, включающем тестовую закачку жидкости разрыва и пачки жидкости разрыва с проппантом, корректирование проекта разрыва и проведение основного процесса разрыва, согласно изобретению, в высокопроницаемых коллекторах, имеющих абсолютную проницаемость не менее 100 мД, проводят основной процесс гидроразрыва с применением фракций проппанта, включающих в себя начальную фракцию размерностью от 30/40 до 20/40 меш и основную крупную фракцию, размерностью 12/18 меш и более в объеме не менее 70% от общего количества проппанта с конечной концентрацией проппанта не менее 750 кг/м³, расход жидкости при прокачке фракции 12/18 меш и более через перфорационные отверстия устанавливают не более 3 м³/мин, а устьевое давление поддерживают не более 35 МПа.

Сущность изобретения

Согласно предложенному способу кандидатами на проведение гидроразрыва пласта являются высокопроницаемые коллекторы, представленные песчаниками, заглинизированными песчаниками и алевролитами. Эффективная мощность таких пластов составляет не менее 3 м, абсолютная проницаемость составляет не менее 100 мД. При проведении стандартного ГРП в данных коллекторах приращение трещины разрыва происходит все время, в результате образуется длинный и узкий канал невысокой проводимости. Контраст в проницаемости между пластом и расклиненной трещиной является определяющим фактором. В слабо и среднепроницаемых коллекторах развитие трещины в длину без создания высокой конечной концентрации проппантной пачки может увеличить производительность скважины. Однако в высокопроницаемых пластах недостаточная конечная концентрация проппанта и проводимость трещины являются сдерживающим фактором увеличения производительности скважин, тем самым вырабатывается не весь потенциал высокопроницаемого пласта. В предложенном изобретении решается задача интенсификации скважины, вскрывшей высокопроницаемый пласт.

Задача решается следующим образом.

Обычно гидроразрыв выполняют с применением проппанта трех фракций: 20/40 меш - 10-20%, 16/20 меш - 60-80%, 12/18 меш - 10-20%. Фракция проппанта 16/20 меш является основной в отношении ко всему объему проппанта, более крупная (12/18 меш и крупнее) и, соответственно, более проводимая на конечной стадии занимает меньший объем, в итоге получается закрепление трещины крупной фракцией только в околоскважинной части и неравномерно по длине созданной трещины.

Для более эффективного проведения гидроразрыва пластов с проницаемостью более 100 мД предлагается применять на начальной стадии фракции проппанта размерностью от 30/60 до 20/40 меш в объеме от 10 до 30% от общего объема проппанта, а за основной тип применять проппант фракции 12/18 меш и выше в объеме от 70 до 90% от общего объема проппанта. Проведение гидроразрыва следует проводить с концентрацией проппанта не менее 750 кг/м³. Применение высокой концентрации проппанта (более 750 кг/м³) связано с необходимостью создания высокопроводимой трещины и преобладающем развитии ее в ширину, для увеличения производительности скважины, в отличие от стандартного гидроразрыва.

Для исключения технологического «стопа» и получения осложнений при прокачке через перфорационные отверстия проппанта размерностью 12/18 меш и более расход жидкости поддерживают не более 3 м³/мин, а устьевое давление ограничивают величиной не превышающей 35 МПа.

Предлагаемый способ позволяет увеличить ширину и проводимость закрепленной трещины в призабойной части пласта. Созданная и закрепленная трещина предлагаемым способом позволяет существенно увеличить продуктивность высокопроницаемых пластов, создать высокопроводящие каналы, закрепленные по всей толщине пласта, для максимального использования потенциала скважины.

Пример конкретного выполнения

Пример 1. Проводят интенсификацию работы нефтедобывающей скважины.

Объекты интенсификации: пласты Д1в и Д1г1 в интервалах 1634-1636 м, 1638-1642,6 м, пласты отделены между собой глинистой перемычкой толщиной 2 м, расстояние до водонасыщенного пласта 16,2 м.

Литология объектов: верхний пласт - алевролит (абсолютная проницаемость 23 мД, пористость 12,9%, глинистость 18,4%); нижний (основной) пласт- алевролит (абсолютная проницаемость 227,6 мД, пористость 18,4%, глинистость 7,4%).

Конструкция скважины и спущенного оборудования: эксплуатационная колонна диаметром 146 мм герметична.

Спускают насосно-компрессорные трубы, проводят отсыпку забоя песчаным мостом до глубины 1647 м.

Спускают пакер на колонне насосно-компрессорных труб диаметром 89 мм на глубину 1615 м и производят посадку пакера.

Проводят тестовую закачку. Начальная приемистость объекта гидроразрыва Q-360 м³/сут, начальное давление Рнач=9 МПа, конечное давление Ркон=9 МПа. Выполняют определение качества связи с пластом закачкой 5 м³ технической жидкости плотностью 1,15 г/см³ без предварительного насыщения призабойной зоны.

При гидроразрыве производят отбор проб технической воды и их анализ на содержание механических примесей, содержание свободных ионов водорода и температуры, производят тестовое приготовление жидкости разрыва, выполняют тест на распускание и сшивку. Результаты удовлетворительные. Готовят гель в объеме 27 м³ на основе гелеобразователя WG 46 «Эконотек». Реология - температура 27°C, вязкость 21 сП, время сшивки 4 с. Производят добавление к гелю деэмульгатора, активатора деструкции и стабилизатора глин, смесь доводят до гомогенного состояния при перемешивании, производят запуск и прогрев нагнетательных насосов.

Производят тестовую закачку с записью спада давления и обработкой полученных данных по спаду давления - в объеме 27 м³ жидкости разрыва с добавлением 1000 кг проппанта фракции 20/40. Пробная пачка прошла интервал перфорации с небольшим ростом давления - на 0,1 МПа. Полученные данные обрабатывают, получают данные об эффективности работы жидкости разрыва, значении чистого давления, градиента напряжения в пласте, времени и давлении смыкания трещины, поровом давлении в коллекторе, гидравлических потерях давления в интервале перфорации и призабойной части пласта. На основе полученных данных производят адаптацию проектных данных процесса гидроразрыва к полученным данным обработки тестовой закачки.

Проводят основной процесс гидроразрыва пласта.

Откорректированные данные используют для повторного расчета трехмерной модели гидроразрыва и уточнения плана проведения гидроразрыва. На основе произведенных расчетов производят набор необходимого объема технологической жидкости и приготовление жидкости разрыва с проведением тестирования. Результаты теста удовлетворительны.

Проводят основной процесс гидроразрыва с применением фракций проппанта, включающих в себя начальную фракцию размерностью 30/40 меш в объеме 30% и основную крупную фракцию размерностью 10/14 меш в объеме 70% от общего количества проппанта с конечной концентрацией проппанта 750 кг/м³. Общий объем проппанта составляет 11,7 т. Расход жидкости при прокачке фракции 30/40 меш составляет 3,5 м³/мин при давлении на устье скважины 45 МПа, при прокачке фракции 10/14 меш через перфорационные отверстия расход жидкости составляет 3 м³/мин при устьевом давлении 35 МПа.

Объем конечной продавки определяют как сумму объема колонны насосно-компрессорных труб и подпакерной зоны до кровли интервала перфорации за вычетом объема расчетной недопродавки. Рабочий расход при основном процессе менее 3 м³/мин снижает риск возникновения технологического «стопа» при основном процессе из-за наличия большого объема проппанта крупной фракции. По окончании продавки проппантно-гелевой смеси насосные агрегаты останавливают и производят запись спада давления, после чего устье скважины закрывают, оборудование демонтируют и скважину оставляют для ожидания спада давления. По окончании необходимого времени для деструкции геля производят стравливание остаточного устьевого давления до атмосферного. Начало стравливания избыточного давления производят по истечении 12-ти часов. Устье скважины разгерметизируют, производят срыв и подъем пакерного оборудования.

Пример 2. Выполняют, как пример 1. Применяют на начальной стадии фракцию проппанта размерностью 30/60 в объеме 10% от общего объема проппанта, а в качестве основной фракции применяют проппант фракции 12/18 меш в объеме 90% от общего объема проппанта.

Пример 3. Выполняют, как пример 1.

Проводят основной процесс гидроразрыва с применением фракций проппанта, включающих в себя начальную фракцию размерностью 20/40 меш в объеме 27% и основную крупную фракцию размерностью 12/18 меш в объеме 73% от общего количества проппанта с конечной концентрацией проппанта 800 кг/м³. Общий объем проппанта составляет 12 т. Расход жидкости при прокачке фракции 20/40 меш составляет 3,4 м³/мин при давлении на устье скважины 44 МПа, при прокачке фракции 12/18 меш через перфорационные отверстия расход жидкости составляет 2,8 м³/мин при устьевом давлении 33 МПа. После прохождения проппантом перфорационных отверстий давление продавки увеличивают до 44 МПа.

По результатам обработки результатов записи устьевых давлений проделанного процесса получены следующие данные: длина трещины созданная (одно крыло) - 69,34 м; закрепленная - 69,19 м; высота трещины созданная - 16,6 м; закрепленная - 9,5 м. Ширина трещины после снятия давления по пласту 2,22 мм, максимальная ширина трещину у интервалов перфорации 17,6 мм; проводимость трещины 622,8 мД/м. Масса закачанного проппанта 12000 кг (20/40 - 3000 кг, 12/18 - 9000 кг).

Скважина введена в эксплуатацию через 9 суток после завершения работ по гидроразрыву пласта с увеличением коэффициента продуктивности более чем 2,8 раз без роста обводненности продукции.

Сравнительный анализ предложенного способа и прототипа представлен в таблице 1.

Из приведенных значений в таблице 1 следует, что скважины обладают сопоставимыми фильтрационно-емкостными свойствами пластов. Однако отличительной особенностью предлагаемого способа является применение крупной фракции, составляющей 73% от всего объема использованного проппанта. Процесс гидроразрыва проводился с ограничением развития трещины в длину с целью преобладающего развития в ширину с конечной концентрацией проппанта 800 кг/м³. Процесс проводился с невысоким расходом жидкости 2,8 м³/мин для исключения роста устьевого давления при прохождении проппанта через перфорационные отверстия при закачке большего объема крупной фракции и, соответственно, исключения технологического «стопа». Полученная таким образом трещина имеет меньшую длину в отличие от стандартного гидроразрыва, однако обладает большей шириной, закреплена в высоту по всей эффективной толщине пласта, имеет большую проводимость для максимальной производительности скважины. Таким образом, предлагаемый способ позволяет эффективно проводить гидроразрыв в скважинах с высокопроницаемыми коллекторами.

Таблица 1 Сопоставительные параметры Предложенный способ по примеру 3 Прототип Назначение скважины Добывающая Добывающая Общая толщина перфорированной части пластов, м 6,4 6,4 Проницаемость, мД 120 120 Литология коллектора Алевролит Алевролит Фракционный состав проппанта 20/40-3 тн 20/40-1 тн 16/30-7 тн 12/18-9 тн 12/18-2 тн 10/14-2 тн Общий объем проппанта, т 12 12 Объем крупной фракции проппанта, % 73 33 Расход при закачке, м³/мин 2,8 3,5 Среднее рабочее устьевое давление, МПа 33 45 Максимальная концентрация проппанта, кг/м³ 800 720 Длина трещины созданная/закрепленная (одно крыло), м 69,34/69,19 105,88/105,78 Высота трещины созданная/закрепленная, м 16,6/9,5 12,25/5,79 Ширина трещины после смыкания максимальная/средняя, мм 17,6/2,22 12,8/1,88 Проводимость трещины, мД/м 622,8 478,3

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для интенсификации работы скважины, вскрывшей пласт с высокопроницаемым коллектором. Способ включает тестовую закачку жидкости разрыва и пачки жидкости разрыва с проппантом, корректирование проекта разрыва и проведение основного процесса разрыва. В высокопроницаемых коллекторах, имеющих абсолютную проницаемость не менее 100 мД, проводят основной процесс гидроразрыва с применением фракций проппанта, включающих в себя начальную фракцию размерностью от 30/40 до 20/40 меш и основную крупную фракцию размерностью 12/18 меш и более в объеме не менее 70% от общего количества проппанта с конечной концентрацией проппанта не менее 750 кг/м³. Расход жидкости при прокачке фракции 12/18 меш и более через перфорационные отверстия устанавливают не более 3 м³/мин, а устьевое давление поддерживают не более 35 МПа. Технический результат заключается в повышении эффективности гидравлического разрыва высокопроницаемых пластов. 1 табл.

Способ интенсификации работы скважины, включающий тестовую закачку жидкости разрыва и пачки жидкости разрыва с проппантом, корректирование проекта разрыва и проведение основного процесса разрыва, отличающийся тем, что в высокопроницаемых коллекторах, имеющих абсолютную проницаемость не менее 100 мД, проводят основной процесс гидроразрыва с применением фракций проппанта, включающих в себя начальную фракцию размерностью от 30/40 до 20/40 меш и основную крупную фракцию размерностью 12/18 меш и более в объеме не менее 70% от общего количества проппанта с конечной концентрацией проппанта не менее 750 кг/м³, расход жидкости при прокачке фракции 12/18 меш и более через перфорационные отверстия устанавливают не более 3 м³/мин, а устьевое давление поддерживают не более 35 МПа.