Способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов Российский патент 2020 года по МПК E21B43/20 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам разработки месторождений с применением поддержания пластового давления. Изобретение может быть использовано для разработки низкопроницаемых коллекторов, где применяется бурение горизонтальных скважин с многостадийным гидравлическим разрывом пласта (МГРП) и необходимо поддержание пластового давления.

Для увеличения продуктивности горизонтальных скважин с МГРП рекомендуется использовать смещение скважин относительно максимального горизонтального стресса (напряжения). В данных условиях возникают проблемы с организацией системы заводнения и осуществления добычи.

Известен способ эксплуатации нефтяной залежи с использованием нестационарного заводнения по патенту РФ №2614834 (дата публикации: 29.03.2017, Е21В 43/20) содержащий этапы, на которых: в циклическом режиме осуществляют закачку рабочего агента в залежь посредством группы нагнетательных скважин; и осуществляют непрерывную добычу нефти посредством группы добывающих скважин. Общими признаками является использование добывающей и нагнетательной скважин для осуществления эксплуатации (добычи) нефтяной залежи.

Недостатками известного способа по патенту РФ №2614834 является необходимость контроля давления закачки, которое не должно превышать давления гидроразрыва, а также низкая приемистость нагнетательных скважин, приводящая к низкому дебиту добывающих скважин.

Известен способ разработки нефтяной залежи по патенту РФ №2481465 (дата публикации: 10.05.2013, Е21В 43/16), включающий отбор нефти через добывающие скважины и закачку рабочего агента через нагнетательные скважины в циклическом режиме, при этом циклический режим работы нагнетательных скважин назначают продолжительностью 7 суток, из которых в течение 5 суток каждые сутки в течение не более 8 ч выполняют закачку рабочего агента, а в оставшееся время суток прекращают закачку, а в течение 2 суток производят закачку рабочего агента без прекращения закачки. Общими признаками является использование добывающей и нагнетательной скважин в циклическом режиме.

Недостатками способа по патенту РФ №2481465 является сложность процесса циклического режима нагнетательных скважин, отсутствие его универсальности, т.к. для разного типа пластов необходимо осуществить специальный подбор параметров цикличности режима работы нагнетательных скважин. Кроме того, при применении данного способа обеспечивается низкая приемистость и невысокие показатели дебита скважины, т.к. способ не является универсальным, а требует подбор режимов для пластов с разными свойствами.

Известен способ разработки нефтеносного пласта по патенту РФ №2613713 (дата публикации: 21.03.2017, Е21В 43/00, Е21В 43/26) в соответствии с которым: в пласте бурят и чередуют через один ряд, размещая на первом расстоянии друг от друга ряды горизонтальных эксплуатационных скважин и ряды горизонтальных нагнетательных скважин, при этом горизонтальные стволы эксплуатационных скважин и горизонтальные стволы нагнетательных скважин располагают по направлению минимального горизонтального напряжения в пласте так, чтобы обеспечить распространение трещин гидроразрыва перпендикулярно направлению горизонтальных стволов скважин; в обсадных колоннах нагнетательных и эксплуатационных скважин устанавливают по меньшей мере два порта гидроразрыва пласта, расположенных на втором расстоянии друг от друга; причем трещины гидроразрыва нагнетательных скважин смещены от трещин гидроразрыва эксплуатационных скважин на третье расстояние; вводят в эксплуатацию эксплуатационные и нагнетательные скважины путем закачки жидкости в нагнетательные скважины с регулированием расхода и/или объема закачиваемой жидкости таким образом, чтобы давление закачки было ниже давления гидроразрыва. Общими признаками является чередование горизонтальных эксплуатационных (добывающих) скважин и горизонтальных нагнетательных скважин.

Недостатком способа является сложность процесса бурения скважин, при этом должно обеспечиваться направление скважин, при котором обязательно необходимо обеспечить шахматное расположение портов, причем трещины гидроразрыва нагнетательных скважин должны быть смещены от трещин гидроразрыва эксплуатационных скважин также на определенное расстояние. Закачка жидкости в нагнетательные скважины осуществляется с регулированием расхода и/или объема закачиваемой жидкости, что также усложняет процесс эксплуатации скважин.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разработки низкопроницаемых коллекторов и упрощение процесса разработки.

Технический результат достигается за счет того, что используется способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов, при котором:

- осуществляют бурение горизонтальных скважин, при этом горизонтальные стволы скважин располагают со смещением по азимуту более 10 град. относительно направления максимального горизонтального напряжения в пласте;

- проводят многостадийный гидравлический разрыв пласта (МГРП) в скважинах;

- осуществляют добычу по крайней мере в двух скважинах;

- используют по крайней мере одну из вышеупомянутых скважин в качестве нагнетательной путем осуществления закачки рабочей жидкости;

- осуществляют закачку рабочей жидкости по крайней мере в одну нагнетательную скважину с превышением давления над давлением гидравлического разрыва пласта (ГРП);

- при прорыве жидкости из нагнетательной скважины по трещинам авто-ГРП по крайней мере в одну скважину, находящуюся в режиме добычи (добывающая скважина), осуществляют остановку добывающей скважины;

- закачивают рабочую жидкость в нагнетательную скважину до обеспечения превышения объема рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях;

- останавливают нагнетательную скважину, осуществляют добычу из добывающей скважины.

Остановка добычи путем закрытия добывающей скважины позволяет:

- сократить распространение в добывающей скважине жидкости, прорвавшийся при авто-ГРП;

- продолжить эффективное заводнение;

- накопить давление жидкости (флюида) в добывающей скважине.

При достижении компенсации объема жидкости, закаченной в скважину, и добытой жидкости наступает насыщение пласта.

Прекращение закачки и открытие добывающей скважины приводит к закрытию трещины, по которой произошел авто-ГРП, предотвращается возможное сообщение нагнетательной и добывающей скважин. В результате обеспечивается возможность добычи жидкости флюида из добывающей скважины без риска ее заводнения через трещину авто-ГРП.

Эффективность заводнения обуславливается в том числе возможностью использования давления рабочей жидкости, превышающего давление ГРП. При этом разработка упрощается, т.к. не требуется постоянного регулирования давления закачки с целью недопущения авто-ГРП.

Также технический результат достигается за счет применения способа цикличной нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов, при котором:

- осуществляют бурение горизонтальных скважин, при этом горизонтальные стволы скважин располагают со смещением по азимуту более 10 град. относительно направления максимального горизонтального напряжения в пласте;

- проводят многостадийный гидравлический разрыв пласта (МГРП) в скважинах;

- осуществляют добычу по крайней мере в двух скважинах;

- используют по крайней мере одну из вышеупомянутых скважин в качестве нагнетательной путем осуществления закачки рабочей жидкости;

- осуществляют закачку рабочей жидкости по крайней мере в одну нагнетательную скважину с превышением давления над давлением гидравлического разрыва пласта;

- при прорыве жидкости из нагнетательной скважины по трещинам авто-ГРП по крайней мере в одну скважину, находящуюся в режиме добычи (добывающая скважина), осуществляют остановку добывающей скважины;

- осуществляют цикличное повторение следующих стадии:

- закачивают рабочую жидкость в нагнетательную скважину до обеспечения превышения объема рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях;

- останавливают нагнетательную скважину, осуществляют добычу из добывающей скважины;

- при падении дебита останавливают добывающую скважину.

Обеспечение цикличности последних стадий обеспечивает добор дебита из добывающих скважин, который не достигается при осуществлении одностадийного способа разработки.

Таким образом, при использовании изобретения обеспечивается поддержание максимального пластового давления, с помощью которого достигается повышение эффективности разработки низкопроницаемых коллекторов.

Заявленное изобретение позволяет продлить срок полезного использования добывающих скважин, а не терять их рабочую эффективность при возникновении авто-ГРП или снижении дебита.

Превышение объема жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, к объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях, может находиться в пределах 10-50%.

В случае определения прорыва рабочей жидкости из нагнетательной скважины в добывающую останавливают добывающую скважину и могут осуществлять закачку в нее блокирующей жидкости. Блокирующая жидкость используется в случае обнаружения заводнения добывающей скважины до момента ее остановки. Таким образом, предотвращается распространение рабочей жидкости из нагнетательной скважины через трещину авто-ГРП вдоль горизонтального ствола добывающей скважины.

В качестве блокирующей жидкости могут использовать полиакриламидную, полисахаридную жидкости или другую жидкость, образующую гель.

Скважины могут быть расположены взаимно параллельно.

Определение прорыва из нагнетательной скважины по трещинам авто-ГРП по крайней мере в одну скважину, находящуюся в режиме добычи (добывающая скважина), могут осуществлять с помощью датчиков давления. Датчики давления могут быть установлены по крайней мере в одной скважине или в ее устье.

Объем рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях, могут измерять с помощью расходомеров.

Изобретение поясняется следующими фигурами.

На фиг. 1 - представлена схема отклонения расположения скважин относительно направления максимального горизонтального напряжения в пласте, на которой обозначены:

n - нормаль азимута;

σ_max - направление максимального горизонтального напряжения в пласте;

σ_min - направление минимального напряжения в пласте.

На фиг. 2 - схематичное изображение трех скважин с МГРП, в которых осуществляется добыча и отработка.

Под термином «отработка скважин» в данном изобретении понимается временная добыча флюида с целью последующего перехода в режим заводнения. Для заводнения могут использоваться менее насыщенные (скудные) скважины.

На фиг. 3 - схематично представлен процесс закачки рабочей жидкости в одну скважину, используемую в качестве нагнетательной (нагнетательная скважина).

На фиг. 4 - схематично представлено образование авто-ГРП на нагнетательной скважине и остановка двух скважин, используемых в качестве добывающих;

На фиг. 5 - схематично обозначена остановка нагнетательной скважины и добыча на добывающих скважинах.

Под нестационарной разработкой понимается разработка с заводнением, характеризующаяся изменением режимов работы как добывающих, так и нагнетательных скважин.

Заявлен способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов, при котором осуществляют бурение горизонтальных скважин 1, при этом горизонтальные стволы скважин 1 располагают со смещением по азимуту на 30 град. относительно направления максимального горизонтального напряжения в пласте (фиг. 1). После чего проводят многостадийный гидравлический разрыв пласта с образованием трещин 2 в скважинах 1 и осуществляют добычу в двух или трех скважинах 1 (фиг. 2).

Далее одну из скважин 1 используют в качестве нагнетательной путем осуществления закачки рабочей жидкости 3.

При превышении давления закачки над давлением гидравлического разрыва пласта, например закачка осуществляется с давлением 75 атм. при давлении пласта 500 атм., может произойти авто-ГРП, которое обнаруживается по скачку давления, наблюдаемому на соответствующем датчике, установленном на устье добывающей скважины. При этом осуществляют остановку двух добывающих скважин (фиг. 4).

Закачку рабочей жидкости 3 в нагнетательную скважину продолжают до достижения превышения объема рабочей жидкости 3, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из каждой добывающей скважины отдельно на предыдущих стадиях. Например, суммарный объем извлеченной жидкости (флюида) составляет 35000 м³, а объем закаченной (рабочей) жидкости 3 составляет 40000 м³.

После чего нагнетательную скважину останавливают и возобновляют добычу из одной или двух добывающих скважин (фиг. 6).

Также возможно осуществление изобретения с использованием способа цикличной нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов, заключающийся в чередовании этапа, при котором закачивают рабочую жидкость 3 в нагнетательную скважину до обеспечения превышения объема рабочей жидкости 3, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях (фиг. 4), и этапа, при котором, останавливают нагнетательную скважину, осуществляют добычу из добывающей скважины (фиг. 5).

Таким образом, обеспечивается повышение эффективности разработки низкопроницаемых коллекторов за счет поддержания максимально необходимого пластового давления.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам разработки месторождений с применением поддержания пластового давления. Способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов, при котором осуществляют бурение горизонтальных скважин, при этом горизонтальные стволы скважин располагают со смещением по азимуту более 10 град. относительно направления максимального горизонтального напряжения в пласте. Проводят многостадийный гидравлический разрыв пласта в скважинах. Добычу осуществляют по крайней мере в двух скважинах, используют по крайней мере одну из вышеупомянутых скважин в качестве нагнетательной путем осуществления закачки рабочей жидкости. Осуществляют закачку рабочей жидкости по крайней мере в одну нагнетательную скважину с превышением давления над давлением гидравлического разрыва пласта. При прорыве жидкости из нагнетательной скважины по трещинам авто-ГРП по крайней мере в одну скважину, находящуюся в режиме добычи, осуществляют остановку добывающей скважины. Закачивают рабочую жидкость в нагнетательную скважину до обеспечения превышения объема рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях, останавливают нагнетательную скважину, осуществляют добычу. Технический результат заключается в повышении эффективности разработки низкопроницаемых коллекторов и упрощении процесса производства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов, при котором:

- осуществляют бурение горизонтальных скважин, при этом горизонтальные стволы скважин располагают со смещением по азимуту более 10 град. относительно направления максимального горизонтального напряжения в пласте;

- проводят многостадийный гидравлический разрыв пласта (МГРП) в скважинах;

- осуществляют добычу по крайней мере в двух скважинах;

- используют по крайней мере одну из вышеупомянутых скважин в качестве нагнетательной путем осуществления закачки рабочей жидкости;

- осуществляют закачку рабочей жидкости по крайней мере в одну нагнетательную скважину с превышением давления над давлением гидравлического разрыва пласта (ГРП);

- при прорыве жидкости из нагнетательной скважины по трещинам авто-ГРП по крайней мере в одну скважину, находящуюся в режиме добычи (добывающая скважина), осуществляют остановку добывающей скважины;

- закачивают рабочую жидкость в нагнетательную скважину до обеспечения превышения объема рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях;

- останавливают нагнетательную скважину, осуществляют добычу из добывающей скважины.

2. Способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 1, при котором закачивают рабочую жидкость в нагнетательную скважину до обеспечения превышения объема рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях, на 10-50%.

3. Способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 1, при котором в случае определения прорыва рабочей жидкости из нагнетательной скважины в добывающую останавливают добывающую скважину и закачивают в нее блокирующую жидкость.

4. Способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 3, при котором в качестве блокирующей жидкости используют полиакриламидную жидкость.

5. Способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 1, при котором скважины расположены взаимопараллельно.

6. Способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 1, при котором определяют прорыв из нагнетательной скважины по трещинам авто-ГРП по крайней мере в одну скважину, находящуюся в режиме добычи (добывающая скважина), с помощью датчиков давления.

7. Способ нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 1, при котором измеряют объем рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, и суммарный объем жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях, с помощью расходомеров.

8. Способ циклической нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов, при котором:

- осуществляют бурение горизонтальных скважин, при этом горизонтальные стволы скважин располагают со смещением по азимуту более 10 град. относительно направления максимального горизонтального напряжения в пласте;

- проводят многостадийный гидравлический разрыв пласта (МГРП) в скважинах;

- осуществляют добычу по крайней мере в двух скважинах;

- используют по крайней мере одну из вышеупомянутых скважин в качестве нагнетательной путем осуществления закачки рабочей жидкости;

- осуществляют закачку рабочей жидкости по крайней мере в одну нагнетательную скважину с превышением давления над давлением гидравлического разрыва пласта;

- при прорыве жидкости из нагнетательной скважины по трещинам авто-ГРП по крайней мере в одну скважину, находящуюся в режиме добычи (добывающая скважина), осуществляют остановку добывающей скважины;

- осуществляют цикличное повторение следующих стадий:

- закачивают рабочую жидкость в нагнетательную скважину до обеспечения превышения объема рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях;

- останавливают нагнетательную скважину, осуществляют добычу из добывающей скважины;

- при падении дебита останавливают добывающую скважину.

9. Способ цикличной нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 8, при котором закачивают рабочую жидкость в нагнетательную скважину до обеспечения превышения объема рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, к суммарному объему жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях, на 10-50%.

10. Способ цикличной нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 8, при котором в случае определения прорыва рабочей жидкости из нагнетательной скважины в добывающую останавливают добывающую скважину и закачивают в нее блокирующую жидкость.

11. Способ цикличной нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 10, при котором в качестве блокирующей жидкости используют полиакриламидную жидкость.

12. Способ цикличной нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 8, при котором скважины расположены взаимопараллельно.

13. Способ цикличной нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 8, при котором определяют прорыв из нагнетательной скважины по трещинам авто-ГРП по крайней мере в одну скважину, находящуюся в режиме добычи (добывающая скважина), с помощью датчиков давления.

14. Способ цикличной нестационарной разработки низкопроницаемых коллекторов по п. 8, при котором измеряют объем рабочей жидкости, закаченной в нагнетательную скважину, и суммарный объем жидкости, извлеченной из добывающей скважины на предыдущих стадиях, с помощью расходомеров.