Способ проведения многостадийного гидравлического разрыва пласта в скважине с горизонтальным окончанием Российский патент 2020 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а точнее для реализации интервального многостадийного гидравлического разрыва пласта в скважинах с горизонтальным окончанием.

В настоящее время наиболее эффективным методом интенсификации притока углеводородов и повышения нефтеотдачи продуктивных пластов в скважинах, в частности с горизонтальным окончанием, остается технология гидравлического разрыва пласта. Во многих регионах, по мнению некоторых отечественных и зарубежных исследователей, это единственная технология вовлечения в разработку месторождений с трудноизвлекаемыми запасами углеводородов, приуроченными к низкопроницаемым, слабодренируемым, неоднородным и расчлененным коллекторам, позволяющая существенно увеличить добычу углеводородов и сделать скважины экономически рентабельными.

Системы многостадийного гидроразрыва пласта в горизонтальных участках скважин, применяемые на территории Российской Федерации, на данный момент устанавливаются в составе колонны-хвостовика, которая в свою очередь подвешивается в эксплуатационной колонне. Как правило, такие хвостовики нецементируемые, разделение стадий ГРП по кольцевому пространству производится посредством гидромеханических пакеров.

В настоящее время в нефтегазодобывающей промышленности широко применяются системы заканчивания скважин с горизонтальным окончанием для проведения многостадийного разрыва пласта с портами ГРП, которые активируются шарами (например, по патенту US 6907936 B2, опубл. 10.07.2003, или в статье «Проведение поинтервального ГРП с использованием технологии растворимых шаров в качестве потокоотклонителей», опубликованной в журнале «Экспозиция нефть газ» в номере 3, год - 2017, стр. 34-38 (авторы Сабитов Р.М., Багаев А.Н.).

Недостатками таких технических решений является наличие сужения в определенных элементах порта ГРП, что ограничивает проходной диаметр спущенного хвостовика в горизонтальный участок и, тем самым, препятствует потоку углеводородов на поверхность; сложность закрытия, а в некоторых случаях и невозможность закрытия портов в некоторых модификациях систем; ограниченное количество стадий проведения ГРП.

Также широко применяются системы со скользящими муфтами (например, описанные в статье «Точечная стимуляция при многоэтапном разрыве пласта», опубликованной в журнале «Нефть, газ и бизнес» в номере 6, год - 2015, стр. 24-27 (авторы Постнов А.А., Оганов А.С.), активируемые при помощи инструмента, спускаемого на гибких насосно-компрессорных трубах.

Недостатками таких решений является использование гибкой насосно-компрессорной трубы во время всех операций. Это существенно увеличивает стоимость стимуляции скважин. Также следует отметить, что для применения гибких насосно-компрессорных труб (ГНКТ) требуется целый ряд машин и устройств, который называется флотом ГНКТ, и число этих флотов весьма ограниченно, что существенно снижает возможности массового использования таких компоновок.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ интервального многостадийного гидравлического разрыва пласта в нефтяных и газовых скважинах [Патент РФ № 2634134], включающий интервальный спуск кумулятивного перфоратора с использованием ГНКТ (гибкой насосно-компрессорной трубы), выполнение перфорации в горизонтальных участках эксплуатационной колонны, цементного кольцевого пространства, горной породы (продуктивного пласта), закачивание жидкости разрыва и проппанта в продуктивный пласт для формирования и закрепления трещин после гидравлического разрыва, интервальную установку в горизонтальных участках эксплуатационной колонны пакеров. Причем на первой стадии ГРП производят спуск кумулятивного перфоратора без пакера, а для подготовки последующих стадий ГРП используют кумулятивный перфоратор с пакером. При этом в качестве пакера используют установленную впереди перфоратора с посадочной камерой композитную взрывную пакер-пробку, выдерживающую перепад давления не менее 700 атм. При этом пакер-пробку связывают с перфоратором соединительным устройством, а для инициирования композитной взрывной пакер-пробки и кумулятивного перфоратора используют пропущенный через ГНКТ кабель-канал (геофизический кабель), который передает различные кодированные электрические импульсы. Причем один импульс инициирует пороховой заряд для установки и отсоединения композитной взрывной пакер-пробки от кумулятивного перфоратора, а другой импульс инициирует сам кумулятивный перфоратор. При этом установку пакер-пробки и перфорацию производят за одну спуско-подъемную операцию.

Недостатком указанной технологии является сложность выполнения работ, связанных с выполнением процесса ГРП в несколько спуско-подъемных операций, а также спуск дополнительной композитной пробки, способной выдерживать давление.

Задачей заявляемого изобретения является проведение интервального гидравлического разрыва пласта в конкретном отдельном интервале горизонтального участка с возможностью проведения закачивания жидкости-разрыва и удерживания избыточного давления в обе стороны от компоновки.

Технический результат заключается в разработке компоновки ГРП, позволяющей проводить интервальный гидравлический разрыв пласта с применением системы створчатых обратных клапанов.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что способ проведения многостадийного гидравлического разрыва пласта в скважине с горизонтальным окончанием включает спуск компоновки ГРП с адаптером на колонне насосно-компрессорных труб в законченную и обсаженную скважину с горизонтальным участком. В конструкцию компоновки входят пакер гидравлического действия, якорь верхний и нижний, внутри компоновки имеются два створчатых обратных клапана. Стволовая часть адаптера проходит через пакер и имеет на конце посадочное седло. После спуска компоновки в заданный интервал осуществляется сброс и прокачивание шара до посадочного седла, прикрепленного к стволовой части адаптера срезными штифтами. Далее в колонне НКТ создается избыточное давление, за счет чего осуществляется срезание штифтов в пакере гидравлического действия, происходит перемещение якорей и, что, в свою, очередь деформирует манжету пакера. Деформация манжеты способствует герметичному разобщению интервалов до и после компоновки. После этого осуществляется стравливание давления в колонне НКТ и производится натяжка не более 2 тс. Происходит срезание штифтов в посадочном седле стволовой части адаптера. Производится разгрузка на пакер не менее 5 тонн и стволовая часть адаптера перемещается вниз. Шар и посадочное седло выпадают из стволовой части адаптера. Далее осуществляется закачивание жидкости-разрыва в колонну НКТ, жидкость заполняет часть обсадной колонны ниже пакера и за счет избыточного давления образуются технологические трещины в продуктивном пласте. Далее осуществляется подъем колонны НКТ, стволовая часть адаптера выходит из пакера, что способствует закрытию створчатых обратных клапанов. Таким образом, осуществляется интервальное проведение гидравлического разрыва пласта с последующим перекрытием интервала и удерживания давления под пакером. Далее производятся работы по гидравлическому разрыву пласта в необходимом количестве с оставлением пакеров в стволе скважины. После проведения необходимого количества интервалов ГРП в горизонтальный участок на гибкой трубе спускают фрез, осуществляют разбуривание оставшейся после ГРП компоновки с вымывом металлической и резиновой стружки на поверхность. В конце проведения работ скважину осваивают, спускают внутрискважинное оборудование и выводят ее на режим.

Способ осуществляется следующим образом (фиг. 1-7).

В законченную и обсаженную скважину 1 с горизонтальным участком 2 на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 3 осуществляют спуск компоновки 4 с адаптером 5 (фиг. 1).

В конструкцию компоновки 4 входят пакер гидравлического действия 6, якорь верхний 7 и якорь нижний 8, внутри компоновки имеются створчатые обратные клапаны 9 и 10. Стволовая часть 11 адаптера 5 проходит через пакер 6 и имеет на конце посадочное седло 12 (фиг. 2).

После спуска компоновки 4 в заданный интервал осуществляется сброс и прокачивание шара 13 до посадочного седла 12, прикрепленного к стволовой части 11 адаптера 5 срезными штифтами (фиг. 3).

Далее в колонне НКТ создается избыточное давление (порядка 17 МПа), за счет чего осуществляется срезание штифтов в пакере гидравлического действия 6, происходит перемещение якорей 7 и 8, что, в свою, очередь деформирует манжету 14 пакера 6. Деформация манжеты 14 способствует герметичному разобщению интервалов до и после компоновки 4 (фиг. 4).

После этого осуществляется стравливание давления в колонне НКТ 3 до 3 МПа и производится натяжка не более 2 тс. Происходит срезание штифтов в посадочном седле 12 стволовой части 11 адаптера 5. Производится разгрузка на пакер 6 не менее 5 тонн и стволовая часть 11 адаптера 5 перемещается вниз. Шар 13 и посадочное седло 12 выпадают из стволовой части 11 адаптера 5 (фиг. 5).

Далее осуществляется закачивание жидкости-разрыва в колонну НКТ 3 (фиг. 6 пунктирные стрелки), жидкость заполняет часть обсадной колонны ниже пакера 6 и за счет избыточного давления образуются технологические трещины 15 в продуктивном пласте 16 (фиг. 6).

Далее осуществляется подъем колонны НКТ 3, стволовая часть 11 адаптера 5 выходит из пакера 6, что способствует закрытию створчатых обратных клапанов 9 и 10 (не показано). Таким образом, осуществляется интервальное проведение гидравлического разрыва пласта с последующим перекрытием интервала и удерживания давления под пакером 6.

Далее производятся работы по гидравлическому разрыву пласта в необходимом количестве с оставлением пакеров в стволе скважины (не показано).

После проведения необходимого количества интервалов ГРП в горизонтальный участок 2 на гибкой трубе 17 спускают фрез 18, осуществляют разбуривание оставшейся после ГРП компоновки с вымывом металлической и резиновой стружки на поверхность.

В конце проведения работ скважину осваивают, спускают внутрискважинное оборудование и выводят ее на режим.

ПОЯСНЕНИЯ К РИСУНКАМ

1 - Скважина

2 - Горизонтальный участок скважины

3 - Колонна НКТ

4 - Компоновка с пакером

5 - Адаптер

6 - Пакер гидравлического действия

7 - Якорь верхний

8 - Якорь нижний

9, 10 - Створчатые обратные клапаны

11 - Стволовая часть адаптера

12 - Посадочное седло

13 - Шар

14 - Манжета пакера

15 - Технологические трещины ГРП

16 - Продуктивный пласт

17 - Гибкие трубы

18 - Фреза

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а точнее для реализации интервального многостадийного гидравлического разрыва пласта в скважинах с горизонтальным окончанием.Технический результат заключается в разработке компоновки ГРП, позволяющей проводить интервальный гидравлический разрыв пласта с применением системы створчатых обратных клапанов. Способ проведения многостадийного гидравлического разрыва пласта в скважине с горизонтальным окончанием включает спуск компоновки ГРП с адаптером на колонне насосно-компрессорных труб в законченную и обсаженную скважину с горизонтальным участком. В конструкцию компоновки входят пакер гидравлического действия, якорь верхний и нижний, внутри компоновки имеются два створчатых обратных клапана. Стволовая часть адаптера проходит через пакер и имеет на конце посадочное седло. После спуска компоновки в заданный интервал осуществляется сброс и прокачивание шара до посадочного седла, прикрепленного к стволовой части адаптера срезными штифтами. Далее в колонне НКТ создается избыточное давление, за счет чего осуществляется срезание штифтов в пакере гидравлического действия, происходит перемещение якорей, что, в свою очередь, деформирует манжету пакера. Деформация манжеты способствует герметичному разобщению интервалов до и после компоновки. После этого осуществляется стравливание давления в колонне НКТ и производится натяжка не более 2 тс. Происходит срезание штифтов в посадочном седле стволовой части адаптера. Производится разгрузка на пакер не менее 5 тонн и стволовая часть адаптера перемещается вниз. Шар и посадочное седло выпадают из стволовой части адаптера. Далее осуществляется закачивание жидкости-разрыва в колонну НКТ, жидкость заполняет часть обсадной колонны ниже пакера и за счет избыточного давления образуются технологические трещины в продуктивном пласте. Далее осуществляется подъем колонны НКТ, стволовая часть адаптера выходит из пакера, что способствует закрытию створчатых обратных клапанов. Таким образом, осуществляется интервальное проведение гидравлического разрыва пласта с последующим перекрытием интервала и удерживания давления под пакером. Далее производятся работы по гидравлическому разрыву пласта в необходимом количестве с оставлением пакеров в стволе скважины. После проведения необходимого количества интервалов ГРП в горизонтальный участок на гибкой трубе спускают фрез, осуществляют разбуривание оставшейся после ГРП компоновки с вымывом металлической и резиновой стружки на поверхность. В конце проведения работ скважину осваивают, спускают внутрискважинное оборудование и выводят ее на режим. 7 ил.

Способ проведения многостадийного гидравлического разрыва пласта в скважине с горизонтальным окончанием, отличающийся тем, что включает спуск компоновки ГРП с адаптером на колонне насосно-компрессорных труб в законченную и обсаженную скважину с горизонтальным участком; в конструкцию компоновки входят пакер гидравлического действия, якорь верхний и нижний, внутри компоновки имеются два створчатых обратных клапана; стволовая часть адаптера проходит через пакер и имеет на конце посадочное седло; после спуска компоновки в заданный интервал осуществляется сброс и прокачивание шара до посадочного седла, прикрепленного к стволовой части адаптера срезными штифтами; далее в колонне НКТ создается избыточное давление, за счет чего осуществляется срезание штифтов в пакере гидравлического действия, происходит перемещение якорей, что, в свою очередь, деформирует манжету пакера; деформация манжеты способствует герметичному разобщению интервалов до и после компоновки; после этого осуществляется стравливание давления в колонне НКТ и производится натяжка не более 2 тс; происходит срезание штифтов в посадочном седле стволовой части адаптера; производится разгрузка на пакер не менее 5 тонн и стволовая часть адаптера перемещается вниз; шар и посадочное седло выпадают из стволовой части адаптера; далее осуществляется закачивание жидкости-разрыва в колонну НКТ, жидкость заполняет часть обсадной колонны ниже пакера и за счет избыточного давления образуются технологические трещины в продуктивном пласте; далее осуществляется подъем колонны НКТ, стволовая часть адаптера выходит из пакера, что способствует закрытию створчатых обратных клапанов; таким образом, осуществляется интервальное проведение гидравлического разрыва пласта с последующим перекрытием интервала и удерживания давления под пакером; далее производятся работы по гидравлическому разрыву пласта в необходимом количестве с оставлением пакеров в стволе скважины; после проведения необходимого количества интервалов ГРП в горизонтальный участок на гибкой трубе спускают фрез, осуществляют разбуривание оставшейся после ГРП компоновки с вымывом металлической и резиновой стружки на поверхность; в конце проведения работ скважину осваивают, спускают внутрискважинное оборудование и выводят ее на режим.