СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ПОВТОРНОГО МНОГОСТАДИЙНОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ Российский патент 2020 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено в качестве способа увеличения продуктивности добывающих или приемистости нагнетательных скважин, а именно как способ повторного гидравлического разрыва нефтяного или газового пласта в горизонтальной скважине.

Известен способ улучшения гидродинамической связи с пластом, включающий проведение кислотного гидравлического разрыва пласта (ГРП) путем установки пакера над кровлей перфорированного продуктивного пласта, закачку в подпакерную зону жидкости гидроразрыва, создания в подпакерной зоне давления гидроразрыва и продавки в образовавшуюся трещину жидкости гидроразрыва. Согласно изобретению, после проведения кислотного ГРП производят повторный гидравлический разрыв в два этапа, причем на первом этапе образовавшуюся вследствие кислотного ГРП трещину закрепляют закачкой жидкости гидроразрыва с проппантом в расчетном количестве, достаточном для изменения горизонтальных напряжений в карбонатном пласте и перпендикулярного направлению второй трещины, образующейся при проведении второго этапа кислотного гидравлического разрыва относительно первой трещины, причем после проведения первого этапа повторного ГРП проводят отработку скважины на излив через штуцеры в возрастающей последовательности их диаметров, при этом на первом этапе гидравлического разрыва пласта в качестве жидкости гидроразрыва используют гель, а на втором кислотный состав (патент RU 2462590, МПК Е21В 43/26 опубл. 27.09.2012, бюл. №27).

Недостатками данного способа являются сложность и трудоемкость выполнения, обусловленная необходимостью применения различных кислотных составов, а также большая продолжительность по времени, связанная с необходимостью отработки скважины на излив через штуцеры в возрастающей последовательности их диаметров.

Также известен способ проведения повторного ГРП с использованием борированной галактоманнановой камеди, включающий проведение гидравлического разрыва продуктивной зоны внутри подземного пласта, изолирование продуктивной зоны, подвергнутой гидравлическому разрыву, от второй зоны в скважине посредством закачки в скважину негидратированной борированной галактоманнановой камеди и сшивающего агента, причем до перехода в сшитое состояние негидратированная борированная галактоманнановая камедь содержит борат-ионы, и формирования загущенного временного уплотнения посредством взаимодействия негидратированной борированной галактоманнановой камеди и сшивающего агента, тем самым изолируя продуктивную зону, подвергнутую гидравлическому разрыву, от второй зоны, деструкцию загущенного временного уплотнения между изолированными продуктивной зоной, подвергнутой гидравлическому разрыву, и второй зоной посредством закачки в скважину агента, снижающего вязкость, и снижения вязкости загущенного временного уплотнения посредством снижающего вязкость агента, причем агент, снижающий вязкость, закачивают в скважину под давлением, недостаточным для создания или расширения трещины в подземном пласте, проведение повторного гидравлического разрыва изолированной продуктивной зоны, подвергнутой гидравлическому разрыву, после деструкции загущенного временного уплотнения посредством закачки в скважину текучей среды для ГРП под давлением, достаточным для создания или расширения трещины в изолированной продуктивной зоне, подвергнутой гидравлическому разрыву (патент RU 2682833, МПК Е21В 43/26, C09K 8/514, опубл. 21.03.2019, бюл. №9).

Недостатком данного способа является низкая эффективность реализации способа вследствие кольматации призабойной зоны, обусловленная необходимостью изолирования продуктивной зоны, подвергаемой гидравлическому разрыву, от второй зоны в скважине посредством закачки в скважину негидратированной борированной галактоманнановой камеди и сшивающего агента.

Также известен способ повторного ГРП, включающий прокачку жидкости разрыва по технологии и режимам в соответствии с первым ГРП, причем в нее на стадии добавления сшивателя добавляют в количестве 1-2 литра на 1 м³ жидкости разрыва смесь, содержащую, об. %: 10-27%-ную соляную кислоту 15-25, метилен-фосфорную кислоту 55-65, воду 15-25 (патент RU 2579093, МПК Е21В 43/267, опубл. 27.03.2016, бюл. №9).

Недостатком данного способа является высокий риск получения осложнений (вплоть до аварийной остановки - СТОП) при закачке, вследствие падения песконесущей способности жидкости гидроразрыва из-за добавления в нее различных кислот.

Наиболее близким по технической сущности является система и способ проведения повторного ГРП в многозонных горизонтальных скважинах, включающий гидравлическую изоляцию первой области от участка многозонной горизонтальной скважины, простирающегося от этой первой области до устья скважины, причем в первой области ранее был проведен по меньшей мере однократный ГРП, проведение повторного ГРП в первой области, размещение первого отклоняющего материала в непосредственной близости к первой области после проведения в ней повторного ГРП, причем первый отклоняющий материал гидравлически изолирует первую область, в которой был проведен повторный ГРП, от участка многозонной горизонтальной скважины, простирающегося от этой первой области до устья скважины, гидравлическую изоляцию второй области от участка многозонной горизонтальной скважины, простирающегося от этой второй области до устья скважины, причем во второй области ранее был проведен по меньшей мере однократный ГРП, проведение повторного ГРП во второй области и размещение второго отклоняющего материала в непосредственной близости ко второй области после проведения в ней повторного ГРП, причем второй отклоняющий материал гидравлически изолирует вторую область, в которой был проведен повторный ГРП, от участка многозонной горизонтальной скважины, простирающегося от этой второй области до устья скважины (патент RU 2663844 МПК Е21В 43/26, 43/14, опубл. 10.08.2018, бюл. №22).

Недостатками данного способа являются невозможность проведения повторного ГРП в скважинах, горизонтальные стволы которых оборудованы неравнопроходными хвостовиками (муфты гидроразрыва активируемые специальными шарами), а также сложность и трудоемкость выполнения, обусловленная необходимостью спуска и установки в горизонтальном стволе скважины отсекающего пакера.

Задачей изобретения являются минимизация затрат и сокращение времени на проведение операции по повторному гидравлическому разрыву пласта.

Технический результат - создание простого и надежного способа проведения повторного ГРП в скважинах, оборудованных, среди прочих, неравнопроходными хвостовиками.

Указанный технический результат достигается способом проведения повторного ГРП в горизонтальной скважине, включающим спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб с пакером, герметизацию кольцевого пространства между обсадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб, создание в подпакерной зоне давления, достаточного для инициации трещины гидравлического разрыва путем закачки жидкости гидроразрыва в скважину по колонне насосно-компрессорных труб, закрепление созданной трещины посредством закачки в нее проппанта.

Новым является то, что предварительно определяют количество мест инициации трещин гидравлического разрыва в горизонтальном стволе скважины посредством комплексирования и взаимного обмена данными, полученными в ходе проведения геофизических исследований в горизонтальном стволе, с результатами расчетов выполненных на геолого-гидродинамической и геомеханической моделях. В зависимости от количества определенных мест инициации трещин гидравлического разрыва, проводят повторный ГРП в несколько этапов, но не менее двух, причем на каждом из этапов закачивают проппант в количестве не меньше общей массы закачанного проппанта при первом гидравлическом разрыве пропорционально поделенном на количество этапов, причем непосредственно перед выполнением этапов повторного ГРП производят верификацию расчетов по определению количества мест инициации трещин гидравлического разрыва посредством проведения диагностических закачек.

Также новым является то, что повторный ГРП проводят с применением пакера, посаженного в вертикальной части горизонтальной скважины.

На фиг. 1 представлен пример, иллюстрирующий результат расчетов по определению мест инициации трещин гидравлического разрыва, а именно - профиль распределения минимальных горизонтальных напряжений вдоль горизонтального ствола скважины.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Проведение повторного ГРП в горизонтальной скважине начинают с этапа планирования, на котором определяют количество мест инициации трещин ГРП в горизонтальном стволе - по сути, определяют количество этапов закачки проппанта при проведении процесса ГРП.

Для этого в горизонтальном стволе скважины проводят комплекс геофизических исследований, направленный на определение геомеханических параметров пород. Одновременно с этим на основе геолого-гидродинамического и геомеханического моделирования производят расчет профиля минимальных горизонтальных напряжений вдоль горизонтального ствола с учетом данных, полученных в ходе проведения геофизического исследования горизонтального ствола. По профилю минимальных горизонтальных напряжений определяют зоны с низкими значениями минимальных горизонтальных напряжений, т.е. места наиболее вероятной инициации трещин гидравлического разрыва.

Определение количества этапов проведения процесса повторного ГРП основывается на общеизвестном факте, по которому трещины гидравлического разрыва преимущественно развиваются в зоне, имеющей наименьшее горизонтальное напряжение. Следовательно, при проведении гидравлического разрыва эта зона примет наибольшее количество жидкости и давление в ней возрастет. При следующем цикле закачки трещина создастся в зоне со следующим наименьшим значением напряжения смыкания, в результате чего давление смыкания в ней также возрастет. Следующий цикл приведет к активации трещины в следующем интервале и так далее. Таким образом, при последовательных циклах закачки трещины будут развиваться последовательно, начиная с зоны наименьшего напряжения смыкания в сторону зон с последовательно увеличивающимся напряжением.

После определения количества этапов закачки проппанта приступают к выполнению повторного ГРП непосредственно на скважине, при этом для защиты эксплуатационной колонны от воздействия высоких давлений применяют пакер, устанавливаемый в вертикальной части горизонтальной скважины.

С целью верификации расчетов по определению количества мест инициации трещин гидравлического разрыва непосредственно перед выполнением этапов повторного ГРП проводят диагностические закачки.

Пример конкретного выполнения.

На горизонтальной скважине, оборудованной неравнопроходным хвостовиком с набухающими пакерами и пятью муфтами ГРП, активируемыми шарами, провели многостадийный гидравлический разрыв с общей массой закачанного проппанта 150 т. Скважина находилась в эксплуатации один год. За это время дебит нефти снизился с 45 до 8 т/сут. Было принято решение о проведении стимуляции скважины методом повторного ГРП.

Для определения количества этапов закачки проппанта в скважину провели оценку мест инициации трещин гидравлического разрыва в горизонтальном стволе. Для этого провели комплекс геофизических исследований, направленный на определение геомеханических параметров пород.

На основе геолого-гидродинамического и геомеханического моделирования произвели расчет профиля минимальных горизонтальных напряжений вдоль горизонтального ствола с учетом данных полученных в ходе проведения геофизического исследования (см. фиг. 1).

Согласно профилю, значения минимальных горизонтальных напряжений по портам составили соответственно 405 атм в порте №1, 431 атм в порте №2, 457 атм в порте №3, 412 атм в порте №4 и 423 атм в порте №5. Нумерация портов горизонтальной скважины начинается от носка. Соответственно зоны с минимальными горизонтальными напряжениями отмечаются в портах №1 и №4. Массу проппанта, предназначенную к закачке на каждом из этапов, определили, разделив пополам общую массу закачанного проппанта при первом гидравлическом разрыве.

После определения количества мест инициации трещин гидравлического разрыва в горизонтальном стволе, приступили к проведению повторного гидравлического разрыва пласта. Для этого, спустили в скважину пакер на колонне насосно-компрессорных труб, причем пакер посадили в вертикальной части горизонтальной скважины.

С целью верификации предварительных расчетов по определению количества мест инициации трещин гидравлического разрыва в горизонтальном стволе, выполнили диагностическую закачку (миниГРП) и определили величину минимального горизонтального напряжения в горизонтальной части скважины. Получили значение равное 402 атм. Сверили полученное в ходе проведения миниГРП значение со значениями, полученными в ходе предварительных расчетов. Сделали вывод о том, что предварительные расчеты корректны и трещина гидравлического разрыва первоначально разовьется в зоне порта №1. Учитывая это, провели первый этап повторного гидравлического разрыва пласта, на котором закачали в скважину 75 т проппанта.

После выполнения первого этапа, провели миниГРП и определили величину минимального горизонтального напряжения в горизонтальной части скважины которое составило 411 атм. Сверили полученное в ходе проведения миниГРП значение со значениями, полученными в ходе предварительных расчетов. Сделали вывод о том, что предварительные расчеты корректны и трещина гидравлического разрыва разовьется в зоне порта №4. Учитывая это, провели второй этап повторного гидравлического разрыва пласта, на котором закачали в скважину 75 т проппанта.

После выполнения второго этапа, провели миниГРП и определил величину минимального горизонтального напряжения в горизонтальной части скважины которое составило 415 атм. Сверили полученное в ходе проведения миниГРП значение со значениями, полученными в ходе предварительных расчетов. Сделали вывод о том, что трещина гидравлического разрыва разовьется также в зоне порта №4. Учитывая это, приняли решение о прекращении проведения повторного гидравлического разрыва пласта, так как при закачке проппанта на третьем и последующем этапах трещины гидравлического разрыва пласта будут образовываться преимущественно в уже простимулированных зонах.

После проведения повторного гидравлического разрыва запустили скважину в работу с дебитом нефти равным 27 т/сут.

Таким образом, при помощи предложенного способа последовательно выполнили повторный гидравлический разрыв через открытые фрак-порты горизонтальной скважины.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено в качестве способа увеличения продуктивности добывающих или приемистости нагнетательных скважин, а именно как способ повторного гидравлического разрыва нефтяного или газового пласта в горизонтальной скважине. Для осуществления способа спускают в скважину колонну насосно-компрессорных труб с пакером. Герметизируют кольцевое пространство между обсадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб. Предварительно определяют количество мест инициации трещин гидравлического разрыва в горизонтальном стволе скважины посредством комплексирования и взаимного обмена данными полученными в ходе проведения геофизических исследований в горизонтальном стволе с результатами расчетов, выполненных на основе геолого-гидродинамического и геомеханического моделирования. В зависимости от количества определенных мест инициации трещин гидравлического разрыва, проводят повторный ГРП в несколько этапов, но не менее двух. На каждом из этапов закачивают проппант в количестве, не меньшем общей массы закачанного проппанта при первом гидравлическом разрыве, пропорционально поделенном на количество этапов. Непосредственно перед выполнением этапов повторного ГРП выполняют верификацию расчетов по определению количества мест инициации трещин гидравлического разрыва посредством проведения диагностических закачек (миниГРП). Достигается технический результат - повышение надежности и скорости проведения повторного ГРП в скважинах, оборудованных неравнопроходными хвостовиками. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ проведения повторного гидравлического разрыва пласта в горизонтальной скважине, включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб с пакером, герметизацию кольцевого пространства между обсадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб, создание в подпакерной зоне давления, достаточного для инициации трещины гидравлического разрыва, путем закачки жидкости гидроразрыва в скважину по колонне насосно-компрессорных труб, закрепление созданной трещины посредством закачки в нее проппанта, отличающийся тем, что предварительно определяют количество мест инициации трещин гидравлического разрыва в горизонтальном стволе скважины посредством комплексирования и взаимного обмена данными, полученными в ходе проведения геофизических исследований в горизонтальном стволе с результатами расчетов, выполненных на основе геолого-гидродинамического и геомеханического моделирования, в зависимости от количества определенных мест инициации трещин гидравлического разрыва проводят повторный гидравлический разрыв пласта в несколько этапов, но не менее двух, причем на каждом из этапов закачивают проппант в количестве, не меньшем общей массы закачанного проппанта при первом гидравлическом разрыве, пропорционально поделенном на количество этапов, причем непосредственно перед выполнением этапов повторного гидравлического разрыва пласта выполняют верификацию расчетов по определению количества мест инициации трещин гидравлического разрыва посредством проведения диагностических закачек.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что повторный гидравлический разрыв пласта проводят с применением пакера, посаженного в вертикальной части горизонтальной скважины.