Способ заканчивания строительства эксплуатационной скважины с горизонтальным окончанием ствола Российский патент 2020 года по МПК E21B43/10 E21B43/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к разработке нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений и может быть использовано для вскрытия продуктивных пластов проведением поинтервального гидравлического разрыва пласта и оборудование в этих интервалах фильтрами при заканчивании строительства скважин.

Уровень техники

Известен способ освоению скважин с хвостовиком, включающий сплошные обсадные трубы, разделенные на участки заколонными пакерами и установленные на каждом из участков циркуляционные порты (каталог продукции АО «ОКБ Зенит» «Скважинное оборудование → Оборудование для ГРП с пакером гидромеханическим». Электронный ресурс www.zenith.ru).

К недостаткам освоения скважин с применением известных конструкций можно отнести следующее:

- отсутствие фильтрующего элемента, предотвращающего разрушение призабойной зоны продуктивного пласта и попадания в скважину песка и других механических примесей, в т.ч. не обеспечиваются необходимые требования по предотвращению выноса проппанта, в результате чего трещины пород постепенно смыкаются, тем самым ухудшается эффективность добычи углеводородов после проведенных работ по интенсификации притока;

- площадь притока пластового продукта ограничено отверстиями циркуляционных портов.

Известна конструкция скважины для проведения многоэтапного гидроразрыва пласта (ПМ №175464), включающая нецементируемый хвостовик для проведения многоэтапного гидравлического разрыва пласта (ГРП), характеризующийся тем, что он выполнен с возможностью размещения в продуктивном пласте, закрепления в эксплуатационной колонне и разделения заколонными пакерами на участки, содержащие секцию фильтровых труб, секцию сплошных труб и управляемые циркуляционные муфты с возможностью открытия и закрытия, при этом ширина щели в фильтровой трубе определена соотношением t≤(0,65÷0,80)D10,

где t - ширина щели в фильтровой трубе, мм;

D₁₀ - диаметр частиц расклинивающего материала для гидроразрыва пласта, соответствующий размеру ячей сита, через которые проходит 10% от общей массы пробы расклинивающего материала, мм.

Данная конструкция, включающая фильтровую трубу с шириной фильтрующей щели определенной по заявленному соотношению направлена на предотвращение выноса расклинивающего материала (проппанта) из трещин гидроразрыва в скважину.

Недостатком данной конструкции является то, что для проведения ГРП требуется колонна насосно-компрессорных труб, оборудованная сдвоенным пакером, что подразумевает появление дополнительных сопротивлений потоку, это повлечет за собой уменьшение концентрации проппанта и соответственно трещина ГРП будет недостаточно эффективна. Также отсутствует возможность контроля фиксации верхнего пакера, а нижний пакер невозможно опрессовать должным образом, т.е. высока вероятность получения негерметичности пакера при ГРП, что приведет к высыпанию проппанта в колонну.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ заканчивания строительства добывающей горизонтальной скважины проведением поинтервального гидравлического разрыва пласта (патент RU №2564316), включающий бурение ствола добывающей горизонтальной скважины с определением фильтрационно-емкостных характеристик пласта и их изменения по стволу горизонтальной скважины, разделение ствола скважины на зоны, отличающиеся фильтрационно-емкостными характеристиками пласта в 1,5-1,6 раза, подбор пропускной способности отверстий фильтра отдельно для каждой зоны и количества отверстий в зависимости от фильтрационно-емкостных характеристик, спуск в ствол пробуренной горизонтальной скважины эксплуатационной колонны с фильтром и заколонными нефтенабухающими пакерами, размещение пакеров на границах зон с различающимися фильтрационно-емкостными характеристиками, крепление эксплуатационной колонны, спуск в горизонтальную скважину колонны труб с насосом и запуск горизонтальной скважины в эксплуатацию. Согласно изобретению на наружной поверхности каждого фильтра установлен водонабухающий пакер, выполненный в виде эластичного рукава с отверстиями и натянутый на фильтр, причем отверстия в фильтрах соосны с отверстиями, выполненными в эластичных рукавах, а диаметры отверстий в эластичном рукаве выполнены в два раза больше диаметров отверстий в фильтрах и при контакте с водой отверстия в эластичном рукаве стягиваются и герметично перекрывают снаружи отверстия в фильтрах, производят разъединение технологической колонны труб от заглушенного снизу извлекаемого хвостовика путем срабатывания скважинного разъединителя, после чего извлекают технологическую колонну труб на поверхность.

Недостатками данного способа являются:

- набухающие пакера и рукава требуют определенного времени выстойки для их активации или деактивации (в случае с рукавами), надежность которых в пластовых условиях вызывает сомнения и практически невозможно проконтролировать результат;

- протяженность зон, разделенных заколонными пакерами для селективного производства ГРП очень ограничена, так как, например, при 100 м зоне невозможно будет изолировать одни рукава (закрыть отверстия) и оставить другие, кроме того, рукава должны будут выдерживать давление, создаваемое при ГРП;

- низкая эффективность, обусловленная тем, что в данном способе не реализованы меры для предотвращения выноса проппанта при эксплуатации скважины.

Предлагаемый способ заканчивания строительства эксплуатационной скважины с горизонтальным окончанием ствола нацелен на устранение недостатков известных способов.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом, на выполнение которого направлено заявляемое техническое решение является повышение эффективности разработки месторождений и более полное извлечение углеводородов из продуктивных пластов за счет селективного производства ГРП, в т.ч. повторного при необходимости, а также увеличение зоны притока углеводородов за счет применения устройств регуляторов потока и эффективное предотвращение выноса проппанта.

Поставленная задача решается способом заканчивания строительства эксплуатационной скважины с горизонтальным окончанием ствола, включающий бурение ствола горизонтальной скважины с определением фильтрационно-емкостных свойств пласта по результатам геофизических исследований, спуск и крепление эксплуатационной колонны до начала горизонтального участка ствола, спуск и установку в горизонтальное окончание ствола нецементируемого хвостовика-фильтра, проведение поинтервального гидравлического разрыва пласта.

Технический результат достигается за счет того, что производят спуск и установку нецементируемого хвостовика-фильтра (фиг.) с портами многостадийного гидравлического разрыва пласта 1, 2, 3, 4, 5, фильтрами с регуляторами потока 6, разобщающими пакерами 7, затем производят спуск колонны насосно-компрессорных труб с комплексом подземного оборудования до проектной глубины, производят ввод колонны насосно-компрессорных труб с герметизирующим устройством на нижней трубе в полированное приемное гнездо пакера подвески хвостовика, проводят работы по монтажу колтюбинговой установки и подготовительные работы перед производством гидравлического разрыва пласта (ГРП), затем производят тестовый ГРП в интервале от башмака колонны до первого разобщающего пакера, причем по результатам тестового ГРП производят основной ГРП в данном интервале, далее производят закрытие порта многостадийного гидравлического разрыва пласта 1, открывают порт 2 и приступают к производству работ по ГРП в следующем интервале, аналогичные работы проводятся с последующими портами 3, 4, 5: закрытие предыдущего порта, открытие последующего и производство ГРП в следующем интервале, причем количество циклов работ по ГРП равно количеству портов многостадийного гидравлического разрыва пласта, затем после закрытия последнего порта многостадийного гидравлического разрыва пласта осуществляют открытие регуляторов потока 6, позволяющих увеличить зону притока пластового флюида, демонтируют оборудование ГРП и приступают к освоению скважины.

Таким образом, технический результат, достигаемый с использованием заявленного изобретения, обеспечивает:

- возможность селективной обработки выбранных интервалов;

- увеличение зоны притока пластового флюида за счет устройств регуляторов потока;

- смену комплекса подземного оборудования без больших объемов глушения скважин;

- надежную изоляцию фильтров при проведении операций ГРП;

- возможность проведения повторных ГРП при падении продуктивности;

- в связи с отсутствием операции по разбуриванию/фрезировке исключение риска скопления на забое металлических остатков;

- предотвращение разрушения призабойной зоны продуктивного пласта и попадание в скважину песка и других механических примесей через фильтрующий элемент.

Краткое описание чертежей

На чертеже изображен нецементируемый хвостовик-фильтр с компоновкой для многостадийного гидроразрыва пласта с управляемыми портами и устройствами регулятора потока, где

1 - порт многостадийного гидравлического разрыва номер 1,

2 - порт многостадийного гидравлического разрыва номер 2,

3 - порт многостадийного гидравлического разрыва номер 3,

4 - порт многостадийного гидравлического разрыва номер 4,

5 - порт многостадийного гидравлического разрыва номер 5,

6 - фильтр с устройством регулятора потока,

7 - разобщающий пакер. Осуществление изобретения

Спуск и крепление эксплуатационной колонны производится до начала горизонтального участка ствола. В процессе бурения ствола горизонтальной скважины определяют фильтрационно-емкостные свойства пласта по результатам геофизических исследований. Производят спуск и установку в горизонтальное окончание ствола нецементируемого хвостовика-фильтра, включающего следующие основные элементы, приведенные на фигуре.

- управляемые порты многостадийного гидравлического разрыва 1, 2, 3, 4, 5;

- фильтры с устройством регулятора потока 6;

- разобщающие пакеры 7 гидравлические или набухающие;

- полированное приемное гнездо пакера подвески хвостовика (не показано) для стингерного соединения с комплексом подземного оборудования.

Колонну насосно-компрессорных труб с комплексом подземного оборудования спускают до проектной глубины. Производят ввод колонны насосно-компрессорных труб с герметизирующим устройством на нижней трубе (стингером) в приемное гнездо пакера подвески хвостовика и осуществляют посадку разгрузкой. Проводят работы по монтажу колтюбинговой установки и обвязке устья. Проводят подготовительные работы перед производством ГРП. Спускают на безмуфтовой длинномерной трубе переключающий инструмент, активируемый гидромониторным давлением в безмуфтовой длинномерной трубе, который перемещает скользящую втулку порта многостадийного гидравлического разрыва номер 1 в открытое положение. Открытие порта проверяют наличием приемистости скважины через него. Производят подъем переключающего инструмента из скважины.

Производят закачку порции проппанта и жидкостей ГРП в объеме до одной тонны (тестовый ГРП) в нижнюю, изолированную пакерами 7, зону, проводят запись давления и расхода проппанта и жидкости, обрабатывают результаты и корректируют по полученным данным дизайн основного ГРП (объем проппанта, оптимальный расход при закачке и т.д.). В соответствии с откорректированным планом производится основной ГРП. По окончанию записи параметров ГРП и разрядки скважины после ГРП на первом интервале, производится спуск безмуфтовой длинномерной трубы с промывочной насадкой и инструментом переключения. Вымывается оставшийся в полости хвостовика проппант. Закрывается порт многостадийного гидравлического разрыва 1 при помощи инструмента переключения.

Далее перемещают переключающий инструмент на глубину установки следующего порта многостадийного гидравлического разрыва номер 2, открывают порт и выполняют работы по производству ГРП, далее одним спуском переключающего инструмента осуществляют закрытие порта многостадийного гидравлического разрыва 2. Для последующих интервалов проводят работы по ГРП аналогично, причем количество циклов работ по ГРП равно количеству портов многостадийного гидравлического разрыва (порты многостадийного гидравлического разрыва номер 3, 4, 5), после закрытия последнего порта многостадийного гидравлического разрыва переключающим инструментом на безмуфтовой длинномерной трубе осуществляют открытие регуляторов потока 6, производят подъем безмуфтовой длинномерной трубы, демонтируют оборудование ГРП и приступают к освоению скважины.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к разработке нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. Способ включает спуск и установку в горизонтальное окончание ствола нецементируемого хвостовика-фильтра с разобщающими пакерами, портами многостадийного гидравлического разрыва пласта, регуляторами потока. Затем производят спуск колонны насосно-компрессорных труб с комплексом подземного оборудования до проектной глубины, производят ввод колонны насосно-компрессорных труб с герметизирующим устройством в полированное приемное гнездо пакера подвески хвостовика, проводят монтаж колтюбинговой установки. Производят тестовый ГРП в интервале от башмака колонны до первого разобщающего пакера. По результатам тестового ГРП производят основной ГРП в данном интервале. В последующих интервалах проводят ГРП аналогично. Количество циклов равно количеству портов разрыва пласта. После закрытия последнего порта открывают регуляторы потока. Повышается эффективность добычи углеводородов за счет селективного производства ГРП, увеличивается зона притока углеводородов за счет устройств регуляторов потока и предотвращается вынос проппанта. 1 ил.

Способ заканчивания строительства эксплуатационной скважины с горизонтальным окончанием ствола, включающий бурение ствола горизонтальной скважины с определением фильтрационно-емкостных свойств пласта по результатам геофизических исследований, спуск и крепление эксплуатационной колонны до начала горизонтального участка ствола, спуск и установку в горизонтальное окончание ствола нецементируемого хвостовика-фильтра, проведение поинтервального гидравлического разрыва пласта, отличающийся тем, что производят спуск и установку нецементируемого хвостовика-фильтра с разобщающими пакерами, портами многостадийного гидравлического разрыва пласта, регуляторами потока, затем производят спуск колонны насосно-компрессорных труб с комплексом подземного оборудования до проектной глубины, производят ввод колонны насосно-компрессорных труб с герметизирующим устройством на нижней трубе в полированное приемное гнездо пакера подвески хвостовика, проводят монтаж колтюбинговой установки и подготовительные работы перед производством гидравлического разрыва пласта (ГРП), затем производят тестовый ГРП в интервале от башмака колонны до первого разобщающего пакера, причем по результатам тестового ГРП производят основной ГРП в данном интервале, затем в последующих интервалах проводят работы по ГРП аналогично, причем количество циклов работ по ГРП равно количеству портов многостадийного гидравлического разрыва пласта, затем после закрытия последнего порта многостадийного гидравлического разрыва пласта осуществляют открытие регуляторов потока.