СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ТРЕЩИН ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА В ПОДЗЕМНОМ ПЛАСТЕ, ВСКРЫТОМ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ СТВОЛАМИ Российский патент 2016 года по МПК E21B43/17 E21B43/267 

Изобретение относится к гидравлическому разрыву подземных пластов для интенсификации притока в нефтяных и газовых скважинах и может применяться в любых плотных и малопроницаемых пластах (газоносных или нефтеносных).

Гидравлический разрыв пласта - основной метод, применяемый для повышения продуктивности скважин за счет создания или расширения дренажных каналов между стволом скважины и нефтеносными пластами. В целом это достигается за счет закачки высоковязкой жидкости (жидкости гидроразрыва) с примесью расклинивающего агента (проппант) в скважину для создания в скважине давления, под воздействием которого в подземном пласте создаются трещины. При этом расклинивающий агент (проппант) проникает в трещину и после закрытия трещины создает высокопроводящий канал для углеводородов из глубины пласта к скважине.

Существует известный способ оптимизации гидравлического разрыва за счет расположения перфорационных отверстий в заранее установленном направлении распространения трещины (патент США 5318123). В данном изобретении производится выравнивание перфорационных отверстий, выполняемых при помощи целого ряда перфорационных устройств, в заранее определенном направлении распространения трещины. Это изобретение не изменяет направления распространения трещины, а лишь облегчает процесс открытия трещины за счет расположения перфорационных отверстий в заранее определенном направлении распространения трещины.

Кроме того, существует еще один метод выполнения гидравлического разрыва в многоствольных скважинах, описанный в патенте США 8220547. Способ заключается в выполнении гидроразрывов в нескольких боковых стволах, созданных в одном пласте, с последовательной изоляцией нескольких боковых стволов в порядке убывания при закачке жидкости гидроразрыва последовательно в каждый изолированный боковой ствол. Этот способ не обеспечивает создания трещины, пересекающей два боковых ствола одновременно.

Предлагаемый в настоящем изобретении способ ориентирования трещин гидравлического разрыва в подземном пласте с горизонтальными стволами обеспечивает повышение продуктивности и высокую точность размещения трещин благодаря контролируемому инициированию и распространению трещин.

В соответствии с предлагаемым способом осуществляют закачку первой жидкости гидроразрыва в первый горизонтальный ствол, сообщающийся с пластом по меньшей мере в одном выбранном сегменте, и создают давление первой жидкости гидроразрыва в первом стволе для создания поля механических напряжений вокруг каждого выбранного сегмента первого ствола. Вторую жидкость гидроразрыва под давлением, содержащую частицы расклинивающего агента, одновременно закачивают во второй горизонтальный ствол, находящийся на некотором расстоянии по вертикали от первого ствола и сообщающийся с пластом по меньшей мере в одном выбранном сегменте, чтобы обеспечить распространение трещин от выбранных сегментов второго ствола по направлению к выбранным сегментам первого ствола.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения первый и второй горизонтальный стволы представляют собой боковые стволы многоствольной скважины.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения в качестве первой жидкости гидроразрыва, закачиваемой в первый горизонтальный ствол, может быть использована вторая жидкость гидроразрыва, содержащая частицы расклинивающего агента, используемая для закачки во второй ствол.

Первый и второй стволы могут сообщаться с пластом через интервалы перфорации или скользящие муфты.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема двух боковых стволов, вскрывающих пласт, с образовавшейся трещиной согласно одному из вариантов осуществления изобретения; на фиг. 2 приведена схема двух горизонтальных стволов, вскрывающих пласт, с образовавшейся трещиной согласно другому варианту осуществления изобретения.

Способ основан на том, что во время закачки жидкости гидроразрыва под высоким давлением в стволе скважины создаются трещины, распространяющиеся от ствола в направлении максимального напряжения в пласте. Способ состоит из создания трещин гидравлического разрыва за счет закачки жидкости гидроразрыва под давлением, содержащей частицы расклинивающего агента, в один горизонтальный ствол, вскрывающий пласт и сообщающийся с пластом в некоторых выбранных сегментах через открытые интервалы перфорации или скользящие муфты, и за счет создания давления в другом горизонтальном стволе, расположенном на некотором расстоянии по вертикали от первого ствола и также сообщающемся с пластом в том же количестве выбранных сегментов через интервалы перфорации или скользящие муфты. Таким образом, при помощи данного способа в пласте создаются трещины, которые распространяются от выбранных сегментов одного горизонтального ствола в направлении к выбранным сегментам другого горизонтального ствола, находящимся под давлением. Продуктивность/приемистость контролируются за счет гидравлической сообщаемости через трещины между двумя дренажными каналами. Высокая точность размещения трещин обеспечивается за счет динамического контроля распространения трещин.

Согласно одному варианту осуществления изобретения (см. фиг. 1) расположенные на некотором вертикальном расстоянии друг от друга боковые стволы 1 и 2, а согласно другому варианту осуществлению изобретения (см. фиг. 2), расположенные на некотором вертикальном расстоянии друг от друга различные горизонтальные стволы 1 и 2 пробуривают, обсаживают и цементируют. Стволы сообщаются с пластом в выбранных сегментах при помощи либо интервалов перфорации, либо скользящих муфт (не показаны).

Ствол 1 используют в качестве нагнетательного ствола для закачки жидкости гидроразрыва с частицами расклинивающего агента (проппанта) под давлением для обеспечения инициирования и распространения как минимум одной трещины гидроразрыва 3 из сегмента 4 (или нескольких сегментов, не показанных на чертеже), сообщающегося с пластом. Ствол 2 используют для создания давления в выбранном сегменте 5 или в нескольких выбранных сегментах (не показаны) за счет заполнения ствола 2 жидкостью гидроразрыва под увеличивающимся давлением. Жидкость гидроразрыва под высоким давлением, которую закачивают в ствол 1, может быть использована и для закачивания в ствол 2 с целью создания давления в выбранном сегменте 5 ствола 2.

Однако создание давления не должно приводить к образованию трещин в стволе 2, поэтому давление не должно превышать давление инициации трещины гидроразрыва, которое определяется индивидуально в зависимости от конкретных характеристик породы. Давление нагнетается для создания поля 6 механических напряжений, обозначенного пунктирными линиями и стрелками, вокруг каждого выбранного сегмента 5 ствола 2 (сообщающегося с пластом), которое будет способствовать распространению трещин гидроразрыва 3 из ствола 1 через выбранные сегменты 4 в направлении поля 6 максимального механического напряжения пласта в выбранном сегменте 5 ствола 2.

В качестве примера конкретной реализации вышеописанного способа (см. фиг. 1) рассмотрим одну вертикальную скважину, пробуренную до глубины 1000 м и далее разделяющуюся на два горизонтальных параллельных боковых ствола длиной 3000 м. Расстояние между двумя стволами по вертикали равно 100 м. Пласт-коллектор залегает в низкопроницаемых породах ачимовской свиты. В каждом боковом стволе создается по четыре интервала перфорации. Затем при помощи описанного выше способа создаются четыре трещины гидроразрыва, соединяющие оба боковых ствола и идущие от одного интервала перфорации бокового ствола к другому интервалу перфорации другого бокового ствола. Трещины создают путем закачки в один из стволов жидкости гидроразрыва YF140 с песком 100 меш. Скорость закачки - 8 м³/мин. В другой ствол закачивают ту же жидкость гидроразрыва YF140 до достижения определенного уровня давления, обеспечивающего поле механических напряжений в породе.

Хотя представленное выше описание содержит ссылку на конкретные средства и осуществления, оно не ограничивается описанной здесь конкретикой, а охватывает все функционально эквивалентные структуры, методы и применения, которые находятся в объеме представленной формулы изобретения.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при гидравлическом разрыве пласта. Для обеспечения контролируемого инициирования и распространения трещин гидроразрыва осуществляют закачку первой жидкости гидроразрыва в первый горизонтальный ствол, сообщающийся с пластом по меньшей мере в одном выбранном сегменте, и создают давление первой жидкости гидроразрыва в первом стволе для создания поля механических напряжений вокруг каждого выбранного сегмента первого ствола. Вторую жидкость гидроразрыва под давлением, содержащую частицы расклинивающего агента, одновременно закачивают во второй горизонтальный ствол, находящийся на некотором расстоянии по вертикали от первого ствола и сообщающийся с пластом по меньшей мере в одном выбранном сегменте, чтобы обеспечить распространение трещин от выбранных сегментов второго ствола по направлению к выбранным сегментам первого ствола. Технический результат заключается в повышении продуктивности разрабатываемого пласта и точности размещения трещин. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ ориентирования трещин гидравлического разрыва в подземном пласте, вскрытом горизонтальными стволами, в соответствии с которым:
осуществляют закачку первой жидкости гидроразрыва в первый горизонтальный ствол, сообщающийся с пластом по меньшей мере в одном выбранном сегменте,
создают давление первой жидкости гидроразрыва в первом стволе для создания поля напряжения вокруг каждого выбранного сегмента первого ствола,
осуществляют одновременную закачку второй жидкости гидроразрыва под давлением, содержащей частицы расклинивающего агента, во второй горизонтальный ствол, расположенный на некотором расстоянии по вертикали от первого ствола и сообщающийся с пластом по меньшей мере в одном выбранном сегменте, для формирования трещин, распространяющихся от выбранных сегментов второго ствола по направлению к выбранным сегментам первого ствола.

2. Способ по п.1, в соответствии с которым первый и второй горизонтальные стволы представляют собой боковые стволы многоствольной скважины.

3. Способ по п.1, в соответствии с которым в качестве первой жидкости гидроразрыва, закачиваемой в первый ствол, используют вторую жидкость гидроразрыва, закачиваемую во второй ствол.

4. Способ по п.1, в соответствии с которым первый ствол сообщается с пластом через интервалы перфорации.

5. Способ по п.1, в соответствии с которым первый ствол сообщается с пластом через скользящие муфты.

6. Способ по п.1, в соответствии с которым второй ствол сообщается с пластом через интервалы перфорации.

7. Способ по п.1, в соответствии с которым второй ствол сообщается с пластом через скользящие муфты.