Способ проведения гидравлического разрыва нефтенасыщенного карбонатного пласта Российский патент 2023 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к методам интенсификации добычи нефти из карбонатных коллекторов путем проведения кислотного гидроразрыва пласта и может быть использовано для увеличения притока нефти к скважинам, эксплуатирующих высокообводненные карбонатные пласты.

В призабойной зоне пласта вертикальной скважины существует радиальное движение флюидов, поэтому через фильтрационные каналы этой зоны наблюдается наибольший приток пластовых флюидов, приходящийся на единицу объема пласта. Тяжелые компоненты нефти: асфальтены, смолы, часто парафины, а также механические примеси интенсивно адсорбируются на поверхности фильтрационных каналов, следствием этого становится снижение притока флюидов в скважину. Одним из эффективных методов восстановления или увеличения проницаемости ПЗП является проведение гидравлического разрыва пласта. Появляются трещины горизонтального или вертикального расположения, приток жидкости в нефтедобывающую скважину значительно возрастает. Для карбонатного продуктивного пласта необходимо обеспечить разветвленную сеть трещин различной длины и толщины в нефтенасыщенных поровых матрицах коллектора. Для решения этой технической задачи разработан соляно-кислотный вид гидравлического разрыва пласта (ГРП).

Основные положения кислотного ГРП опубликованы в статье Е.М. Дзюбенко «Метод кислотного гидроразрыва пласта: применяемые жидкости и химреагенты, расчет основных параметров трещин» (Сборник научных трудов АО «Зарубежнефть», АО «ВНИИнефть». - Вып.155. - М: Изд-во «Техносфера», 2016, стр. 120-179).

Жидкость разрыва горной породы под высоким давлением создает трещины и заполняет их, следом идущая кислота проникает в пространство между жидкостью разрыва и горной породы, реагирует с карбонатной породой, увеличивая матричную проницаемость коллектора.

Для создания разветвленной сети трещин в карбонатной продуктивной породе по патенту РФ на изобретение №2734892 Способ проведения гидравлического разрыва пласта (опубл. 26.10.2020, бюл. 30) в качестве жидкости разрыва горной породы пласта используют самоотклоняющийся кислотный состав (СКС), характеристики которого и технология использования приведены в статье «Самоотклоняющиеся кислотные системы на основе вязкоупругих ПАВ: эксперимент и модель» (авторы: Пестриков А.В., Политов М.Е., электронный научный журнал Нефтегазовое дело. - 2013. - №4. - С. 529-562). Самоотклоняющийся кислотный состав заполняет природные трещины пласта, загеливается, густеет, что стимулирует гидроразрыв пласта и образование вторичных и далее третичных трещин. Способ имеет два недостатка:

- трещины при создании ГРП образуются в местах с естественной трещиноватостью карбонатного коллектора, мало затрагивая нефтенасыщенные поровые матрицы продуктивного коллектора;

- при закачке на первом этапе и движении СКС по естественным межблоковым трещинам карбонатного пласта происходит определенное повышение вязкости состава, поэтому не происходит проникновения состава в трещины малой проницаемости, что в последующем снижает при ГРП создание разветвленной сети новых трещин в поровых блоках коллектора.

Анализ существующего положения формирует техническую задачу по изобретению - способ проведения гидравлического разрыва карбонатного пласта путем последовательного нагнетания в пласт сомоотклоняющегося кислотного состава должен развивать обширную пространственную сеть трещин различных размеров не только в зоне естественной трещиноватости породы, но и в зоне нефтенасыщенных поровых матриц карбонатного коллектора.

Существующая техническая задача решается по способу проведения соляно-кислотного гидравлического разрыва пласта, включающему спуск колонны нагнетательных труб (НТ) в зону гидроразрыва продуктивного пласта, герметизацию межтрубного пространства пакером, закачку самоотклоняющегося кислотного состава (СКС) в качестве жидкости разрыва под давлением по колонне НТ, осуществление гидроразрыва горной породы пласта, при этом согласно изобретению предварительно в нижней части колонны нагнетательных труб монтируют вибрационную установку гидравлического принципа действия, процесс закачки самоотклоняющегося кислотного состава для создания гидравлического разрыва пласта осуществляют через действующую вибрационную установку.

Результатом вибрационного воздействия на карбонатную нефтенасыщенную породу является снижение вязкости флюидов в поровых, каверновых и трещиноватых пустотах и одновременное создание на поверхности и в объеме породы микротрещин, которые под давлением заполняются кислотным составом с последующим образованием червоточин. Оба положительных результата освящены в открытой печати, например в учебном пособии Покрепина Б.В. «Разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2-е издание. - Министерство энергетики РФ. - С. 105-106.

Описание аналогичного положительного эффекта от низкочастотного колебания давления закачиваемой в пласт жидкости приведено и на странице 52 книги Дыбленко В.П. Волновые методы воздействия на нефтяные пласты с трудноизвлекаемыми запасами. Обзор и классификация. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2008. - 80 с.

Совмещение в едином процессе ГРП двух известных явлений и технических решений: закачка самоотклоняющегося кислотного состава и одновременное изменение давления закачиваемого состава с определенной частотой в виде вибрационного воздействия на закачиваемую жидкость и продуктивный коллектор приводит к появлению нового положительного эффекта - в объеме карбонатного коллектора развиваются множественные вторичные трещины, в которые СКС со сниженной вязкостью проникает с повышенной скоростью за более короткий период времени. Совокупный технический результат от внедрения способа в нефтедобыче выражается в создании большего количества макро и микротрещин в поровой матрице карбонатного пласта, их заполнением СКС за более короткий период времени, увеличением объема трещин и созданием в них червоточин. Это приводит к большему росту проницаемости пласта, чем при применении известных способов и технологий воздействия на продуктивный пласт карбонатного типа.

Необходимое оборудование и достигаемый эффект в схематичном виде приведены на фигуре, где позициями указаны: 1 - обсадная колонная нефтяной скважины, 2 - колонна нагнетательных труб. 3 - пакерное устройство, 4 - вибрационная установка, 5 - разветвленная сеть крупных трещин, 6 - микротрещины в объеме нефтенасыщенных матриц карбонатной породы пласта, 7 - передвижной насосный агрегат.

Способ реализуется следующей последовательностью технологических операций. В скважину спускают до кровли продуктивного карбонатного пласта колонну 2 нагнетательных труб с вибрационной установкой 4 в нижней части. Пакерным устройством 3 герметизируют кольцевое пространство между обсадной колонной 1 и колонной 2 НТ. Передвижной насосный агрегат 7 закачивает в пласт через колонну НТ и вибрационную установку 4 самоотклоняющийся кислотный состав 5. Благодаря изменению забойного давления с определенной частотой на поверхность и объем матричной зоны пласта оказывается двойное воздействие: образуются дополнительные трещины и микротрещины. Они заполняются СКС, которые со временем образуют червоточины (второй эффект) и от продуктов реакции соляной кислоты с карбонатной породой приобретают повышенную вязкость. Так как подача кислотного состава продолжается в вибрационном режиме, то динамическое жидкостное воздействие с производством ГРП производится на следующие матричные зоны пласта, где процесс формирования макро и микротрещин также повторяется. Продуктивный карбонатный пласт в течение короткого периода времени покрывается трещинами различных размеров не только вдоль естественной трещиноватости пласта, но и в объеме нефтенасыщенных поровых матриц карбонатной породы пласта.

Для создания колебаний давления закачиваемого кислотного состава может служить вибрационная установка по патенту РФ на изобретение №2767507 (опубл. 17.03.2022, бюл. 8). Движение кислотного состава под давлением через установку имеет колебательный характер по давлению и расходу благодаря периодическому закрытию и открытию выпускного отверстия рабочей камеры устройства с помощью затворной втулки и кривошипно-шатунного механизма, работающего от электродвигателя в кислотостойком корпусе.

Достигаемый результат заключается в значительном повышении проницаемости продуктивного пласта и получении дополнительной нефти малой обводненности. Достигаемый конечный результат - увеличение на несколько процентов коэффициента нефтеотдачи пласта благодаря развитию трещин в межскважинном пространстве карбонатного коллектора и нефтеизвлечению из поровых матриц коллектора через образовавшиеся в породе микротрещины и червоточины.

Изобретение относится к методам интенсификации добычи нефти из карбонатных коллекторов путем проведения кислотного гидроразрыва пласта и может быть использовано для увеличения притока нефти к скважинам, эксплуатирующим высокообводненные карбонатные пласты. Способ проведения кислотного гидравлического разрыва пласта включает спуск колонны нагнетательных труб в зону гидроразрыва продуктивного пласта, герметизацию межтрубного пространства пакером, закачку самоотклоняющегося кислотного состава (СКС) в качестве жидкости разрыва под давлением по колонне нагнетательных труб. При этом предварительно в нижней части колонны нагнетательных труб монтируют вибрационную установку гидравлического принципа действия, процесс закачки самоотклоняющегося кислотного состава для создания гидравлического разрыва пласта осуществляют через действующую вибрационную установку. Техническим результатом является значительное повышение проницаемости призабойной зоны пласта и межскважинного пространства и, как следствие - повышение текущих отборов нефти и повышение конечной нефтеотдачи карбонатного пласта, за счет создания множественных вторичных трещин, в которые СКС проникает с высокой скоростью, за счет сниженной вязкости. 1 ил.

Способ проведения кислотного гидравлического разрыва пласта, включающий спуск колонны нагнетательных труб в зону гидроразрыва продуктивного пласта, герметизацию межтрубного пространства пакером, закачку самоотклоняющегося кислотного состава в качестве жидкости разрыва под давлением по колонне нагнетательных труб, осуществление гидроразрыва горной породы пласта, отличающийся тем, что предварительно в нижней части колонны нагнетательных труб монтируют вибрационную установку гидравлического принципа действия, процесс закачки самоотклоняющегося кислотного состава для создания гидравлического разрыва пласта осуществляют через действующую вибрационную установку гидравлического принципа действия.