Способ интенсификации добычи нефти Российский патент 2023 года по МПК E21B43/22 E21B43/25 

Изобретение относится к области эксплуатации скважин, в частности обработке и освоению скважин при их сооружении или ремонте и может быть использовано для интенсификации добычи нефти в сложных геолого-технологических условиях.

Известен способ интенсификации добычи нефти, основанный на дополнительном бурении из основного ствола скважины радиальных каналов сверхмалого диаметра и радиуса кривизны. Этот способ включает бурение основного, в том числе горизонтального ствола, а также бурение из основного ствола множества радиальных каналов протяжённой управляемой с устья траектории за одну спускоподъемную операцию (СПО) с трубами в приемлемое для практики время. Бурение радиальных каналов обычно проводят в режиме депрессии на пласт с помощью колтюбинговой трубы и гидромониторного сопла высокоскоростной струей жидкости. Использование протяжённых радиальных каналов, расположенных в глубине залежи и связанных с основным стволом скважины способствует дренированию и добычи скважинной продукции. [Патенты на изобретение RU 2668620, 2703064; а также: Антониади Д. Г., Фурсин С. Г. Обоснование использования гидроабразивного зондового перфоратора в инновационных колтюбинговых технологиях. Журнал «Время колтюбинга. Время ГРП». № 4(062). 2017. С. 42-50].

Недостатком способа является низкая дренирующая способность протяжённых радиальных каналов при добыче нефти. Это объясняется сверхмалым диаметром получаемых радиальных каналов, что снижает охват залежи воздействием, ведёт к уменьшению добычи нефти. Кроме того, радиальные каналы сверхмалого диаметра в неустойчивых, например, терригенных породах со временем достаточно быстро деформируются и снижают свою пропускную способность практически до нуля, что ограничивает область использования радиальных каналов для добычи нефти.

За прототип принят способ интенсификации добычи нефти, включающий гидравлический разрыв пласта (ГРП) жидкостью разрыва, например водой и закрепляющей суспензией пропанта с помощью продавочной среды. Этим способом создаются магистральные трещины при спуске компоновки ГРП с пакерами в скважину и герметизации затрубного пространства на уровне пласта. Темп закачки в скважину и продавки в пласт жидкости разрыва, обеспечивающий разрыв горной породы на уровне выбранного интервала пласта регулируют производительностью поверхностных насосов. Данный способ обладает достаточной дренирующей способностью, так как позволяет создавать в пласте высокопроводящие магистральные трещины ГРП, в результате чего в разработку вовлекается большая площадь продуктивного интервала, интенсифицируется добыча и повышается выработка запасов нефти [Recent Advances in Hydraulic Fracturing. J.L.Gidley, S.A.Holditch, D.E.Nierode, R.W.Veatch. - Monograph SPE, Volume 12, 452 р., 1989].

К недостаткам данного способа следует отнести низкую его эффективность в сложных геолого-технологических условиях, например, в тонкослоистой неоднородной среде, когда надо избирательно создавать горизонтальные (в плоскости напластования пород) магистральные трещины ГРП в заданном определённом месте пласта. Низкая эффективность способа в указанных условиях объясняется непредсказуемостью распространения магистральной трещины ГРП. Поэтому этот способ не может применяться в многопластовых залежах с высокой расчлененностью разреза, в пластах с близким расположением водоносных и газоносных горизонтов, на поздней стадии разработки месторождений, для интенсификации нефтяных оторочек, целиков нефти и других осложнённых объектов разработки.

Задача изобретения - расширение области использования способа и его функциональных возможностей, повышение эффективности воздействия на пласт.

Техническим результатом изобретения является повышение дренирующей способности, охвата залежи воздействием и интенсификации добычи и выработки запасов нефти в сложных геолого-технологических условиях, например, в тонкослоистой неоднородной среде путём повышения точности локализации магистральных трещин ГРП в пласте.

Для достижения этого технического результата в способе интенсификации добычи нефти, включающем дополнительное разбуривание пласта с учётом его строения радиальными каналами из основного ствола скважины, проведение гидроразрыва пласта (ГРП) с помощью жидкости разрыва, суспензии пропанта и продавочной среды, создание магистральных трещин с темпом закачки в скважину жидкости разрыва и её продавки в пласт, обеспечивающем разрыв горной породы, использование компоновки ГРП и двух пакеров, герметизирующих при спуске компоновки затрубное пространство на уровне пласта в основном стволе скважины. При этом согласно изобретению после разбуривания пласта радиальными каналами в них закачивают химические технологические агенты и за счёт химической реакции реагентов создают пилотный газо-гидроразрыв пород в заданном месте пласта, для этого используют горизонтальную сеть радиальных каналов пробуренных из общего сетевого входа в основной ствол скважины, причем сетевой вход, связанную с этим входом горизонтальную сеть радиальных каналов и прилегающие к ним проницаемые поры пород герметично подключают с помощью пакеров и затрубного пространства к межпакерному выходу проточного гидропульсатора, установленного в компоновке ГРП на уровне пласта, проводят закачку в скважину технологических агентов, в том числе бинарного состава с использованием циркуляционного клапана расположенного над пакерами и управляемого, например осевым перемещением компоновки ГРП, а также гидроимпульсную продавку технологических агентов в пласт с помощью турбины гидропульсатора периодически перекрывающей перепускное отверстие в компоновке ГРП ниже циркуляционного клапана, причём гидроимпульсную продавку в пласт технологических агентов проводят последовательно, не меняя положение компоновки ГРП относительно сетевого входа и горизонтальной сети радиальных каналов для образования вокруг них ослабленной в плоскости напластования пород площадной зоны за счёт дополнительно наведённой трещиноватости, при этом гидроимпульсную продавку в пласт технологических агентов, включая жидкость разрыва и суспензию пропанта, проводят единым циклом и сопровождают увеличением давления продавки на межпакерном выходе гидропульсатора до момента раскрытия горизонтальной магистральной трещины (ГРП) в заданном месте пласта.

В отличие от известного способа, предлагаемое изобретение основано на предварительном избирательном проведении пилотного газо-гидроразрыва в плоскости напластования пород тонкослоистого неоднородного пласта перед основным ГРП. С помощью горизонтальной сети радиальных каналов, пробуренных через общий сетевой вход в основной ствол скважины и последующей закачки через него в гидроимпульсном режиме химических реагентов образуют необходимую максимально ослабленную в плоскости напластования пород площадную зону за счёт дополнительно наведённой трещиноватости пород вокруг радиальных каналов. В результате магистральная трещина основного ГРП уже предсказуемо создаётся через тот же сетевой вход в заданном месте пласта, а именно в предварительно подготовленной его ослабленной площадной зоне. При этом используют гидроимпульсный режим продавки технологических агентов через длинную разветвлённую сеть радиальных каналов сверхмалого диаметра, что существенно повышает эффективность и глубину воздействия, выравнивает и улучшает проницаемость приствольной зоны радиальных каналов, способствует созданию вокруг них дополнительной широко развитой трещиноватости и успешному развитию самой магистральной трещины ГРП. Гидроимпульсную продавку в пласт всех технологических агентов, включая жидкость разрыва (основного ГРП), суспензию пропанта, продавочную среду проводят единым циклом с одной установки пакеров через один и тот же сетевой вход радиальных каналов.

Предлагаемый способ поясняется на примере горизонтальной скважины чертежами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 1 в плане (плоскости напластования пород) дана схема основного горизонтального ствола, дополнительных радиальных каналов и спущенной в скважину компоновки ГРП; рабочее положение оборудования при интенсификации добычи нефти в тонкослоистой неоднородной среде, например, из целика нефти маломощного пласта. На фиг. 2 дан вид А-А на фиг. 1.

На указанных выше чертежах приняты следующие обозначения.
Низкопроницаемый нефтяной целик 1; водоносная зона 2; маломощный неоднородный пласт 3; радиальные каналы 4; основной, например горизонтальный ствол 5 скважины; горизонтальная сеть 6 радиальных каналов; общий сетевой вход 7 в основной ствол скважины; пилотный газо-гидроразрыв 8; пористая и проницаемая порода 9 пласта; спускаемая компоновка ГРП 10 в основной ствол скважины; два пакера 11, 12 в составе компоновки ГРП; затрубное пространство 13 между компоновкой ГРП и основным стволом скважины; межпакерный выход 14 проточного гидропульсатора 15; циркуляционный клапан 16; трубное пространство 17 компоновки ГРП; турбина 18, прерыватель потока 19 и перепускное отверстие 20 проточного гидропульсатора; первый состав 21 бинарной смеси; продавочная среда 22; второй состав 23 бинарной смеси; фронт 24 экзотермической реакции; ослабленная площадная зона 25 в плоскости напластования пород; дополнительно наведённая трещиноватость 26 пород вокруг радиальных каналов; локализованная в заданном месте пласта магистральная трещина 27 (ГРП).

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Для интенсификации скважиной добычи в тонкослоистой неоднородной среде, например, из низкопроницаемого нефтяного целика 1 (окружённого со всех сторон водоносной зоной 2) его разбуривают с учётом строения маломощного неоднородного пласта 3 радиальными каналами 4 из основного, например, горизонтального ствола 5 скважины (фиг.1). В данном случае при малой мощности пласта 3 разбуривание проводят горизонтальной сетью 6 параллельных близкорасположенных друг к другу радиальных каналов 4 в пределах нефтяного целика 1 через общий сетевой вход 7 в основной ствол 5 скважины. Сетевой вход 7 для удобства может быть выполнен увеличенного диаметра по сравнению с диаметром радиальных каналов 4. Расстояние в сети 6 между радиальными каналами 4 (порядка 5÷10м) определяется размерами избранного объекта - нефтяного целика 1, геологическим строением пласта 3, видом используемых химических технологических агентов и уточняется опытным путём. Бурение радиальных каналов 4 проводят в режиме депрессии на пласт 3 для исключения снижения его естественной проницаемости и пористости. После разбуривания пласта 3, а именно нефтяного целика 1 радиальными каналами 4 в них через сетевой вход 7 сначала закачивают химические технологические агенты: бинарные смеси (БС), гидрореагирующие, например, алюминийсодержащего материала составы, термокислотные составы и другие реагенты. При этом через сетевой вход 7 и горизонтальную сеть 6 радиальных каналов 4 в нефтяном целике 1 создают пилотный газо-гидроразрыв 8 пород 9, не затрагивая вмещающую водоносную зону 2 пласта 3. В процессе спуска компоновки ГРП 10 в основной ствол 5 активируют пакеры 11, 12 на уровне сетевого входа 7. В результате сетевой вход 7, горизонтальную сеть 6 радиальных каналов 4 и прилегающие к ним проницаемые поры пород 9 нефтяного целика 1 герметично подключают с помощью пакеров 11, 12 и затрубного пространства 13 к межпакерному выходу 14 проточного гидропульсатора 15, установленного в компоновке ГРП 10 на уровне пласта 3. Над пакерами 11, 12 располагают циркуляционный клапан 16. Циркуляционный клапан 16 управляемый, например осевым перемещением компоновки ГРП 10 соединяет-разъединяет её трубное пространство 17 с затрубным пространством 13 в любой момент времени. Это позволяет при неизменном положении пакеров 11, 12 в едином цикле закачивать в основной ствол 5 и продавливать в пласт 3 как химические реагенты, так и жидкость разрыва, суспензию пропанта. С помощью управляемого циркуляционного клапана 16 проводят закачку в скважину, а затем гидроимпульсную продавку в нефтяной целик 1 пласта 3 сначала химических реагентов, например, бинарной смеси (БС). Продавку технологических агентов в пласт проводят с помощью турбины 18 гидропульсатора 15 периодически перекрывающей прерывателем потока 19 перепускное отверстие 20 в компоновке ГРП 10 ниже циркуляционного клапана 16 по ходу нагнетаемого потока среды. Нагнетаемый поверхностным насосом (не показано) определённый объём первого состава 21 бинарной смеси и продавочной среды 22, проходит компоновку ГРП 10 (при закрытом положении циркуляционного клапана 16) и через межпакерный выход 14 гидропульсатора 15, сетевой вход 7 заполняет горизонтальную сеть 6 радиальных каналов 4 и продавливается в проницаемый нефтяной целик 1. Часть нагнетаемого потока выходит через перепускное отверстие 20 компоновки ГРП 10 и через затрубное пространство 13 возвращается на устье скважины. При репрессии для улучшения продавки в нефтяной целик 1 технологического агента генерируют высокоамплитудные импульсы давления с помощью гидропульсатора 15. Вращаемый турбиной 18 прерыватель потока 19 периодически перекрывает перепускное отверстие 20, в результате чего продавка первого состава 21 бинарной смеси в нефтяной целик 1 происходит в благоприятном волновом режиме. После продавки первого состава 21 бинарной смеси аналогично через тот же сетевой вход 7 в волновом режиме продавливают второй состав 23 бинарной смеси. Гидроимпульсную продавку этих химических реагентов в нефтяной целик 1 проводят последовательно, не меняя положение компоновки ГРП 10 относительно сетевого входа 7 и горизонтальной сети 6 радиальных каналов 4. В результате в области движущегося фронта 24 экзотермической реакции при высокой температуре и большом объёме выделяющихся газов происходит пилотный газо-гидроразрыв 8 с образованием в плоскости напластования пород 9 максимально ослабленной площадной зоны 25 за счёт дополнительно созданной трещиноватости 26 вокруг радиальных каналов 4. После образования в нефтяном целике 1 ослабленной площадной зоны 25 в неё единым циклом через сетевой вход 7 при неизменном положении компоновки ГРП 10 проводят гидроимпульсную продавку жидкости разрыва и закрепляющей суспензии пропанта. Гидроимпульсную продавку жидкости разрыва в ослабленную площадную зону 25 сопровождают увеличением давления на межпакерном выходе 14 гидропульсатора 15 до момента раскрытия горизонтальной магистральной трещины 27 (ГРП) в заданном месте пласта 3, а именно в плоскости напластования пород 9 нефтяного целика 1. Увеличение давления продавки на межпакерном выходе 14 гидропульсатора 15 достигают путем повышения производительности поверхностных насосов или перекрытия потока среды в затрубном пространстве на устье скважины. Из сетевого входа 7 возможно бурение сразу нескольких горизонтальных сетей 6 радиальных каналов 4 в различных, например, трёх плоскостях напластования пород 9 нефтяного целика 1. В этом случае происходит образование сразу трёх пилотных газо-гидроразрывов 8 с ослабленными трещиноватостью 26 площадными зонами 25 и тремя магистральными трещинами 27 (ГРП) в заданном месте пласта 3 (фиг. 2).

Использование предлагаемого способа позволяет создавать магистральные трещины (ГРП) в сложных геолого-технологических условиях, например, в тонкослоистой неоднородной среде путём повышения точности локализации магистральных трещин ГРП в пласте. Это расширяет область использования способа, интенсифицирует добычу нефти в маломощных неоднородных коллекторах, обводненных коллекторах, пластах с близким расположением флюидных контактов, когда необходимо избирательное адресное воздействие на отдельные, в том числе низкопроницаемые интервалы разреза. Реализация предлагаемого способа возможна и в варианте многостадийного гидроразрыва пласта (МГРП) как в вертикальных, так и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к области интенсификации добычи нефти в сложных геолого-технологических условиях. Способ интенсификации добычи нефти включает дополнительное разбуривание пласта с учётом его строения радиальными каналами из основного ствола скважины, проведение гидроразрыва пласта (ГРП) с помощью жидкости разрыва, суспензии пропанта и продавочной среды, создание магистральных трещин с темпом закачки в скважину жидкости разрыва и её продавки в пласт, обеспечивающим разрыв горной породы, использование компоновки ГРП и двух пакеров, герметизирующих при спуске компоновки затрубное пространство на уровне пласта в основном стволе скважины. После разбуривания пласта радиальными каналами в них закачивают химические технологические агенты и за счёт химической реакции реагентов создают пилотный газо-гидроразрыв пород в заданном месте пласта. Используют горизонтальную сеть радиальных каналов, пробуренных из общего сетевого входа в основной ствол скважины. Сетевой вход, связанную с этим входом горизонтальную сеть радиальных каналов и прилегающие к ним проницаемые поры пород герметично подключают с помощью пакеров и затрубного пространства к межпакерному выходу проточного гидропульсатора, установленного в компоновке ГРП на уровне пласта. Закачку в скважину технологических агентов проводят с использованием циркуляционного клапана, расположенного над пакерами и управляемого осевым перемещением компоновки ГРП. Гидроимпульсную продавку технологических агентов в пласт проводят с помощью турбины гидропульсатора, периодически перекрывающей перепускное отверстие в компоновке ГРП ниже циркуляционного клапана. Гидроимпульсную продавку технологических агентов в пласт проводят последовательно, не меняя положение компоновки ГРП относительно сетевого входа и горизонтальной сети радиальных каналов, единым циклом и сопровождают увеличением давления продавки на межпакерном выходе гидропульсатора до момента раскрытия горизонтальной магистральной трещины в заданном месте пласта. Обеспечивается повышение дренирующей способности, охвата залежи воздействием и интенсификации добычи и выработки запасов нефти в сложных геолого-технологических условиях. 2 ил.

Способ интенсификации добычи нефти, включающий дополнительное разбуривание пласта с учётом его строения радиальными каналами из основного ствола скважины, проведение гидроразрыва пласта (ГРП) с помощью жидкости разрыва, суспензии пропанта и продавочной среды, создание магистральных трещин с темпом закачки в скважину жидкости разрыва и её продавки в пласт, обеспечивающим разрыв горной породы, использование компоновки ГРП и двух пакеров, герметизирующих при спуске компоновки затрубное пространство на уровне пласта в основном стволе скважины, отличающийся тем, что после разбуривания пласта радиальными каналами в них закачивают химические технологические агенты и за счёт химической реакции реагентов создают пилотный газо-гидроразрыв пород в заданном месте пласта, при этом используют горизонтальную сеть радиальных каналов, пробуренных из общего сетевого входа в основной ствол скважины, причём сетевой вход, связанную с этим входом горизонтальную сеть радиальных каналов и прилегающие к ним проницаемые поры пород герметично подключают с помощью пакеров и затрубного пространства к межпакерному выходу проточного гидропульсатора, установленного в компоновке ГРП на уровне пласта, проводят закачку в скважину технологических агентов, в том числе бинарного состава с использованием циркуляционного клапана, расположенного над пакерами и управляемого, например, осевым перемещением компоновки ГРП, проводят гидроимпульсную продавку технологических агентов в пласт с помощью турбины гидропульсатора, периодически перекрывающей перепускное отверстие в компоновке ГРП ниже циркуляционного клапана, причём гидроимпульсную продавку в пласт технологических агентов проводят последовательно, не меняя положение компоновки ГРП относительно сетевого входа и горизонтальной сети радиальных каналов для образования вокруг них ослабленной в плоскости напластования пород площадной зоны за счёт дополнительно наведённой трещиноватости, при этом гидроимпульсную продавку в пласт технологических агентов, включая жидкость разрыва и суспензию пропанта, проводят единым циклом и сопровождают увеличением давления продавки на межпакерном выходе гидропульсатора до момента раскрытия горизонтальной магистральной трещины ГРП в заданном месте пласта.