СПОСОБ ПОИНТЕРВАЛЬНОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА КАРБОНАТНОГО ПЛАСТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ С ПОДОШВЕННОЙ ВОДОЙ Российский патент 2015 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки нефтяных месторождений горизонтальными скважинами с применением гидравлического разрыва пласта преимущественно в карбонатных породах с подошвенной водой.

Известен способ многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины (патент RU №2472926, МПК E21B 43/267, опубл. 20.01.2013, бюл. №2), включающий спуск пакера в скважину на колонне труб с последующей его посадкой в скважине, формирование трещин напротив фильтров последовательно в различных интервалах продуктивного пласта, вскрытого горизонтальным стволом, подачей жидкости гидроразрыва через фильтр, установленный в каждой из соответствующих каждому из этих интервалов частей горизонтального ствола с изоляцией остальных его частей, при этом определяют направление горизонтального ствола относительно направления минимального главного напряжения, затем изолируют интервал, подлежащий гидравлическому разрыву пласта (ГРП), от остальных участков горизонтального ствола посадкой сдвоенных пакеров, затем открывают клапан, размещенный внутри колонны труб между сдвоенными пакерами напротив фильтра, если направление горизонтального ствола параллельно направлению минимального главного напряжения, то гидравлический разрыв пласта производят закачкой разрывной жидкости с образованием поперечных трещин относительно горизонтального ствола, с последующим креплением поперечных трещин закачкой жидкости с алюмосиликатным проппантом, с постепенным увеличением его фракции от 20/40 меш. до 16/30 меш., если направление горизонтального ствола перпендикулярно направлению минимального главного напряжения, то ГРП производят закачкой разрывной жидкости с образованием горизонтальных трещин относительно горизонтального ствола с последующим креплением горизонтальных трещин закачкой жидкости с облегченным проппантом с фракцией 20/40 меш., по окончании ГРП скважину закрывают на технологическую паузу в течение 0,5 ч, после чего на устье скважины на колонну труб устанавливают регулируемый штуцер и производят излив отработанной проппантной жидкости из пласта по колонне труб на устье скважины до закрытия клапана, при этом в процессе излива регулированием штуцера добиваются того, чтобы давление в колонне труб стало на 2-3 МПа меньше давления при открытии скважины после технологической паузы, после чего производят распакеровку пакера и перемещают колонну труб в другую часть горизонтального ствола, и вышеописанный процесс по проведению ГРП в горизонтальном стволе скважины повторяют в зависимости от количества интервалов горизонтального ствола, оснащенных фильтрами в различных его частях.

Недостатками способа являются:

- во-первых, низкая эффективность реализации способа, обусловленная креплением продольных и поперечных трещин, образованных из горизонтального ствола скважины проппантом, поэтому при последующей добыче из поперечных и особенно продольных трещин, образованных в продуктивном пласте, в горизонтальный ствол скважины будут выходить зерна проппанта, что приведет к смыканию трещин и резкому снижению пропускной способности трещин пласта в прискважинной зоне;

- во-вторых, большая продолжительность реализации способа, связанная с многократным проведением ГРП в горизонтальном стволе и проведением гидромеханической щелевой перфорации обсадной колонны (хвостовика) спуском перфоратора на колонне труб;

- в-третьих, большие материальные и финансовые затраты на реализацию способа, связанные с обсаживанием горизонтального ствола обсадной колонной (или хвостовиком) с последующим его цементированием.

Также известен способ многократного гидравлического разрыва горизонтального ствола скважины (патент RU №2362010, МПК E21B 43/267, опубл. 20.07.2009, бюл. №20), включающий формирование трещин последовательно в различных интервалах продуктивного пласта, вскрытого горизонтальным стволом скважины, путем установки пакера, подачи жидкости гидроразрыва через фильтр, установленный в каждой из соответствующих каждому из этих интервалов частей горизонтального ствола с изоляцией остальных его частей, установку пакера осуществляют в вертикальном стволе скважины, первоначально гидроразрыв осуществляют в интервале пласта с наибольшей проницаемостью подачей жидкости-носителя с проппантом с установкой «головы» проппантовой пробки, перекрывающей соответствующий участок горизонтального ствола, между фильтрами с указанной изоляцией путем формирования полимерной корки на соответствующих фильтрах, повторяют указанную операцию на каждом из остальных интервалов последовательно по степени снижения их проницаемости с предварительным удалением корки с соответствующего этому интервалу фильтра, причем полимерную корку формируют путем подачи в скважину химического состава, а ее удаление осуществляют жидкостью-растворителем с содержанием разрушителя геля 0,6-1,2 кг/м³ воды.

Недостатками способа являются:

- во-первых, низкая эффективность реализации способа в карбонатных коллекторах, обусловленная креплением трещин проппантом, поэтому при последующей добыче из закрепленных трещин будет выходить проппант, что приведет к смыканию трещин и резкому снижению пропускной способности трещин пласта в прискважинной зоне;

- во-вторых, низкая надежность реализации способа, связанная с тем, что при удалении полимерной корки жидкостью-растворителем разрушителем гелей жидкость будет «уходить» в тот интервал фильтра, где полимерная корка будет удалена раньше, при этом в других интервалах фильтра полимерная корка удалится лишь частично, возможно закупорив отверстия фильтра или не удалится вовсе, что будет препятствовать притоку нефти в горизонтальный ствол скважины в процессе последующей эксплуатации и снизит эффективность проведенного ГРП;

- в-третьих, большая продолжительность проведения ГРП, обусловленная тем, что пакер устанавливается в вертикальном стволе скважины, а ГРП проводится поинтервально в зависимости от проницаемости пласта, поэтому при необходимости проведения ГРП через фильтр в средней части горизонтального ствола скважины необходимо изолировать части фильтра в «пятке» и «носке» закачкой химического состава с образованием полимерной корки, провести ГРП в средней части фильтра с последующим удалением полимерного состава из части фильтров в «пятке» и «носке» горизонтального ствола скважины. В дальнейшем этот процесс повторяется для другого участка фильтра горизонтального ствола скважины, имеющего большую проницаемость.

Наиболее близким по технической сущности является способ гидроразрыва пласта в горизонтальном стволе скважины (патент RU №2401942, МПК E21B 43/26, опубл. 20.10.2010, бюл. №29), включающий бурение горизонтального ствола скважины, бурение горизонтального ствола скважины в нефтенасыщенной части продуктивного пласта с цементированием кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой продуктивного пласта горизонтального ствола скважины, перфорацию обсадной колонны, спуск колонны труб с пакером в скважину, перфорацию и формирование трещин ГРП закачкой жидкости разрыва в горизонтальном стволе скважины последовательно, начиная с конца, дальнего от оси вертикального ствола скважины, сообщающих горизонтальный ствол скважины с продуктивным пластом, при этом при проведении очередного гидравлического разрыва каждый перфорированный участок, через который производят ГРП, изолируют от остальной части колонны пакерами, при этом 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 горизонтального ствола скважины, азимутально сориентированную интервалами, производят с помощью гидромеханического щелевого перфоратора, спущенного в скважину на колонне труб за одну спуско-подъемную операцию, после чего спускают пакеры, отсекая каждый интервал, равный длине сформированной щели, от остальной части колонны, а ГРП 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, формируя щели, 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.

Недостатки данного способа:

- во-первых, не контролируемое развитие трещины в высоту, обусловленное тем, что созданная в процессе ГРП трещина развивается неуправляемо, так как горизонтальный ствол в пласте пробурен без учета направления главного напряжения в пласте, кроме того, при наличии подошвенной воды хаотично развивающаяся трещина с высокой вероятностью приведет к прорыву воды из водопроявляющего пласта в горизонтальный ствол скважины и результатом проведенного ГРП станет обводнение горизонтального ствола скважины;

- во-вторых, низкая эффективность развития трещины в процессе ГРП, обусловленная высокими гидравлическими сопротивлениями в перфорационных отверстиях обсаженного ствола, высокие давления ГРП, создаваемые на устье скважины в процессе ГРП;

- в-третьих, низкое качество проведения ГРП, связанное с выходом проппанта, которым закреплена трещина ГРП в горизонтальном стволе скважины и, как следствие, смыкание трещины;

- в-четвертых, длительность проведения ГРП, связанная с проведением всего цикла технологического процесса поинтервального гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины только с применением колонны насосно-компрессорных труб;

- в-пятых, высокие финансовые затраты при реализации способа, обусловленные обсаживанием хвостовиком горизонтального ствола скважины с последующим его цементированием в горизонтальном стволе.

Техническими задачами предложения являются создание способа, позволяющего исключить развитие трещины в процессе гидроразрыва в направлении водопроявляющего пласта с подошвенной водой, а также повышение эффективности и надежности проведения ГРП за счет исключения заполнения трещины проппантом путем травления трещины загущенной кислотой, сокращение продолжительности и снижение финансовых затрат на реализацию способа.

Поставленные технические задачи решаются способом поинтервального гидравлического разрыва карбонатного пласта в горизонтальном стволе скважины с подошвенной водой, включающим бурение горизонтального ствола скважины в продуктивном пласте с цементированием кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой, спуск в горизонтальный ствол скважины на колонне труб перфоратора и выполнение перфорационных отверстий в горизонтальном стволе скважины, направленных азимутально вверх, спуск колонны труб с пакером в скважину, посадку пакера, закачку по колонне труб жидкости разрыва и формирование трещин гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины.

Новым является то, что горизонтальный ствол скважины в продуктивном пласте бурят параллельно направлению максимального напряжения горных пород, затем в горизонтальный ствол скважины на колонне гибких труб - ГТ спускают перфоратор и выполняют перфорационные отверстия в горизонтальном стволе скважины в один ряд, извлекают колонну ГТ с перфоратором из скважины, демонтируют перфоратор, после чего оснащают снизу колонну ГТ надувным пакером, спускают колонну ГТ до забоя осевым перемещением колонны ГТ от устья к забою на расстояние 50 м со скоростью 0,5 м/мин и одновременной закачкой вязкого геля с плотностью, большей плотности воды, в объеме, обеспечивающем заполнение кислотным вязкоупругим составом, % мас.:

гелеобразователь 12,0 22% соляная кислота (HCl) 22,5 пресная вода 65,5

нижней части сечения горизонтального ствола скважины на 2/3 диаметра горизонтального ствола, сажают надувной пакер, производят ГРП закачкой загущенного кислотного состава, % мас.:

гелеобразователь 12,0 22% соляная кислота (HCl) 68,0 пресная вода 20,0

с последующим заполнением гелированной жидкостью с деструктором перфорационных отверстий и верхней части сечения горизонтального ствола скважины на 1/3 диаметра горизонтального ствола, производят распакеровку надувного пакера, далее производят ГРП в оставшейся части горизонтального ствола, для этого вышеописанные операции повторяют, начиная с осевого перемещения колонны ГТ от устья к забою до заполнения обработанного интервала гелированной жидкостью с деструктором, по окончании выполнения поинтервального ГРП производят освоение скважины свабированием, при этом вязкоупругий гель разжижается при контакте с пластовыми флюидами и деблокирует дренируемые участки горизонтального ствола скважины и извлекается из скважины.

Сущность предложения заключается в том, что бурение горизонтального ствола скважины в продуктивном пласте осуществляют с учетом главного напряжения горных пород, а перед проведением ГРП в горизонтальном стволе с подошвенной водой в виде водопроявляющего пласта осуществляют предварительную закачку в участок горизонтального ствола, подлежащий гидроразрыву, вязкоупругого геля, который блокирует дренируемые участки горизонтального ствола в нижней части. Выполнение этих двух условий позволяет предотвратить развитие трещин вниз по высоте в направлении водопроявляющего пласта в процессе проведения ГРП.

Применение загущенной кислоты в процессе проведения многократного ГРП обеспечивает более глубокое проникновение в пласт кислоты за счет блокировки гелем высокопроницаемых дренируемых участков пласта, при этом происходит травление горной породы кислотой с минимальной фильтрацией кислоты в горную породу, вследствие чего повышается эффективность развития трещины.

На фигурах 1, 2, 4, 5 схематично и последовательно изображен предлагаемый способ.

На фиг. 3 схематично изображено сечение горизонтального ствола с перфорационным отверстием.

Способ реализуют следующим образом.

Горизонтальный ствол 1 (см. фиг. 1) скважины 2 в продуктивном пласте 3 при наличии подошвенной воды в виде водопроявляющего пласта 4 бурят параллельно направлению максимального напряжения - σ_мах. Спускают обсадную колонну 5 в скважину до кровли 6 продуктивного пласта 3 и цементируют кольцевое пространство 7 между обсадной колонной и горной породой.

Затем в горизонтальный ствол 1 скважины 2 на колонне гибких труб (ГТ) 8 (см/ фиг. 2) спускают перфоратор (на фиг. 1, 2, 3, 4 и 5 не показан) и выполняют перфорационные отверстия 9 (см. фиг. 1 и 3) в горизонтальном стволе скважины в один ряд (на фиг. 1, 2, 4, 5 показано условно) в направлении кровли 6 (см. фиг. 1) продуктивного пласта 3.

В качестве перфоратора применяют перфорационную систему ПК114КЛ ORION с кумулятивным зарядом ORION102-02, обеспечивающим глубину пробития 1=1200 мм с диаметром отверстий d=10 мм (см. фиг. 3), изготовителем которого является ЗАО «Взрывгеосервис» (Республика Башкортостан, г. Нефтекамск, ул. Магистральная, 19).

Перфорационные отверстия 9, выполненные в горизонтальном стволе 1 скважины 2, позволяют добиться необходимой геометрии трещины, создаваемой при последующем проведении ГРП.

Извлекают колонну ГТ 8 с перфоратором из скважины, демонтируют перфоратор, после чего оснащают снизу колонну ГТ 8 надувным пакером 10, спускают колонну ГТ 8 до забоя 11, например, 300 м горизонтального ствола 1 скважины 2.

Производят осевое перемещение колонны ГТ 8 от устья к забою на расстояние 50 м со скоростью 0,5 м/мин и одновременной закачкой вязкого геля 12 с плотностью (ρ_г=1170 кг/м³), большей плотности воды (ρ_в=1000 кг/м³), в объеме, обеспечивающем заполнение кислотным вязкоупругим составом.

Кислотный вязкоупругий состав предварительно готовят в емкости (на фиг. 1, 2, 3, 4 и 5 не показано) на устье скважины 2 в следующем соотношение на 1 м, % мас.:

гелеобразователь 12,0 22% соляная кислота (HCl) 22,5 пресная вода 65, 5

нижней части сечения горизонтального ствола скважины на 2/3 диаметра (см. фиг. 2) горизонтального ствола 1 скважины 2. После чего сажают надувной пакер 10 и производят ГРП закачкой загущенного кислотного состава в интервале L=50 м, т.е. в отсеченном интервале 250-300 м, % мас.:

гелеобразователь 12,0 22% соляная кислота (HCl) 68,0 пресная вода 20,0

с последующим заполнением гелированной жидкостью с деструктором 13 перфорационных отверстий 9 (см. фиг. 2 и 3) и верхней части сечения горизонтального ствола 1 скважины 2 на 1/3 диаметра горизонтального ствола 1.

Бурение горизонтального ствола 1 скважины 2 в продуктивном пласте 3 параллельно направлению максимального напряжения - σ_мах и предварительная закачка в участок горизонтального ствола 1, подлежащий гидроразрыву, вязкоупругого геля, который блокирует дренируемые участки горизонтального ствола в нижней части, позволяют предотвратить развитие трещин вниз по высоте в направлении водопроявляющего пласта 4 в процессе проведения ГРП.

Производят распакеровку надувного пакера 10, далее производят поинтервальные гидравлические разрывы продуктивного пласта 4 в оставшейся части горизонтального ствола 1, для этого вышеописанные операции повторяют, начиная с осевого перемещения колонны ГТ 8 от забоя 11 (см. фиг. 3) к устью скважины 2 до заполнения обработанного интервала гелированной жидкостью с деструктором.

По окончании выполнения поинтервального ГРП по всему горизонтальному стволу 1 скважины 2 производят освоение скважины свабированием (на фиг. 1, 2, 3, 4, 5 не показано).

В процессе свабирования вязкоупругий гель разжижается при контакте с пластовыми флюидами, деблокирует дренируемые участки горизонтального ствола скважины и извлекается из скважины.

Повышается эффективность развития трещины, которая создается в открытом горизонтальном стволе 1 скважины 2, вследствие чего снижаются гидравлические сопротивления в перфорационных отверстиях 9 горизонтального ствола 1 и снижаются давления ГРП, создаваемые на устье скважины 2 в процессе ГРП.

Повышается качество проведения ГРП, связанное с тем, что трещина ГРП травится кислотой, а не крепится проппантом, что исключает быстрое смыкание трещины.

Сокращается длительность проведения ГРП, связанная с проведением всего цикла технологического процесса проведения поинтервального ГРП в горизонтальном стволе с использованием колонны гибких труб 8.

Снижаются финансовые затраты при реализации способа за счет исключения обсаживания хвостовиком горизонтального ствола 1 скважины 2 и его последующего цементирования.

Предлагаемый способ поинтервального гидравлического разрыва карбонатного пласта в горизонтальном стволе скважины с подошвенной водой позволяет:

- исключить развитие трещины ГРП в направлении водоносного пласта;

- повысить эффективность развития трещины;

- повысить качество проведения ГРП;

- сократить длительность проведения ГРП;

- снизить финансовые затраты на реализацию способа.

Изобретение относится к способам разработки нефтяных месторождений горизонтальными скважинами с применением гидравлического разрыва пласта. Способ включает бурение горизонтального ствола скважины в продуктивном пласте с цементированием обсадной колонны, спуск в горизонтальный ствол скважины на колонне труб перфоратора и выполнение перфорационных отверстий в горизонтальном стволе скважины, направленных азимутально вверх, спуск колонны труб с пакером в скважину, посадку пакера, закачку по колонне труб жидкости разрыва и формирование трещин гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины. Горизонтальный ствол скважины в продуктивном пласте бурят параллельно направлению максимального напряжения горных пород. Затем в горизонтальный ствол скважины на колонне гибких труб - ГТ спускают перфоратор и выполняют перфорационные отверстия в горизонтальном стволе скважины в один ряд, извлекают колонну ГТ с перфоратором из скважины, демонтируют перфоратор, после чего оснащают снизу колонну ГТ надувным пакером. Спускают колонну ГТ до забоя осевым перемещением колонны ГТ от устья к забою на расстояние 50 м со скоростью 0,5 м/мин и одновременной закачкой вязкого геля с плотностью, большей плотности воды, в объеме, обеспечивающем заполнение кислотным вязкоупругим составом, % мас.:

гелеобразователь 12,0 22% соляная кислота (HCl) 22,5 пресная вода 65,5

нижней части сечения горизонтального ствола скважины на 2/3 диаметра горизонтального ствола. Сажают надувной пакер, производят ГРП закачкой загущенного кислотного состава, % мас.:

гелеобразователь 12,0 22% соляная кислота (HCl) 68,0 пресная вода 20,0

с последующим заполнением гелированной жидкостью с деструктором перфорационных отверстий и верхней части сечения горизонтального ствола скважины на 1/3 диаметра горизонтального ствола. Производят распакеровку надувного пакера, далее производят ГРП в оставшейся части горизонтального ствола, для этого вышеописанные операции повторяют, начиная с осевого перемещения колонны ГТ от устья к забою до заполнения обработанного интервала гелированной жидкостью с деструктором. По окончании выполнения поинтервального ГРП производят освоение скважины свабированием, при этом вязкоупругий гель разжижается при контакте с пластовыми флюидами и деблокирует дренируемые участки горизонтального ствола скважины и извлекается из скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности развития трещины, качества проведения ГРП, сокращении длительности проведения ГРП. 5 ил.

Способ поинтервального гидравлического разрыва карбонатного пласта в горизонтальном стволе скважины с подошвенной водой, включающий бурение горизонтального ствола скважины в продуктивном пласте с цементированием кольцевого пространства между обсадной колонной и горной породой, спуск в горизонтальный ствол скважины на колонне труб перфоратора и выполнение перфорационных отверстий в горизонтальном стволе скважины, направленных азимутально вверх, спуск колонны труб с пакером в скважину, посадку пакера, закачку по колонне труб жидкости разрыва и формирование трещин гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины, отличающийся тем, что горизонтальный ствол скважины в продуктивном пласте бурят параллельно направлению максимального напряжения горных пород, затем в горизонтальный ствол скважины на колонне гибких труб - ГТ спускают перфоратор и выполняют перфорационные отверстия в горизонтальном стволе скважины в один ряд, извлекают колонну ГТ с перфоратором из скважины, демонтируют перфоратор, после чего оснащают снизу колонну ГТ надувным пакером, спускают колонну ГТ до забоя осевым перемещением колонны ГТ от устья к забою на расстояние 50 м со скоростью 0,5 м/мин и одновременной закачкой вязкого геля с плотностью, большей плотности воды, в объеме, обеспечивающем заполнение кислотным вязкоупругим составом, % мас.:
гелеобразователь 12,0 22% соляная кислота (HCl) 22,5 пресная вода 65,5

нижней части сечения горизонтального ствола скважины на 2/3 диаметра горизонтального ствола, сажают надувной пакер, производят ГРП закачкой загущенного кислотного состава, % мас.:
гелеобразователь 12,0 22% соляная кислота (HCl) 68,0 пресная вода 20,0
с последующим заполнением гелированной жидкостью с деструктором перфорационных отверстий и верхней части сечения горизонтального ствола скважины на 1/3 диаметра горизонтального ствола, производят распакеровку надувного пакера, далее производят ГРП в оставшейся части горизонтального ствола, для этого вышеописанные операции повторяют, начиная с осевого перемещения колонны ГТ от устья к забою до заполнения обработанного интервала гелированной жидкостью с деструктором, по окончании выполнения поинтервального ГРП производят освоение скважины свабированием, при этом вязкоупругий гель разжижается при контакте с пластовыми флюидами и деблокирует дренируемые участки горизонтального ствола скважины и извлекается из скважины.