СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ПОВТОРНОГО МНОГОСТАДИЙНОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА С ОТКЛОНЯЮЩИМИ ПАЧКАМИ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ Российский патент 2023 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено в качестве способа увеличения продуктивности добывающих или приемистости нагнетательных горизонтальных скважин, а именно как способ повторного многостадийного гидравлического разрыва (МГРП) нефтяного или газового пласта в горизонтальной скважине с применением высоковязких пачек сшитого геля для динамического отклонения в процессе повторного МГРП.

Известен способ повторного гидравлического разрыва пласта (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.

Известен также способ временной изоляции интервала скважины и способ повторного гидроразрыва пласта, включающий закачивание в скважину первой суспензии, содержащую вязкою несущую жидкость, деградируемые частицы и деградируемые волокна до формирования первого фильтрующего слоя, затем осуществляют закачивание в скважину второй суспензии, содержащую вязкою несущую жидкость, деградируемые частицы и деградируемые волокна до формирования второго фильтрующего слоя. При этом первая и вторая суспензии не смешиваются. После этого повышают давление в скважине до уровня выше давления гидроразрыва и проводят ГРП в новом месте или повторный ГРП (патент RU 2742382 МПК Е21В 43/267, Е21В 43/14, Е21В 33/12, С09К 8/92, опубл. 05.02.2021, бюл. №4).

Недостатками данного способа являются обязательное повторное проведение промывки горизонтального ствола комплексом гибких насосно-компрессорных труб (ГНКТ), проведение кислотной обработки для полного разрушения частиц и волокон (что увеличивает продолжительность и стоимость работ по повторному МГРП). Также создаются риски кольматации новых трещин ГРП в зоне набивки двух фильтрующих слоев, что отрицательно может повлиять на приток жидкости после ГРП.

Наиболее близким по технической сущности является способ проведения повторного многостадийного 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. (патент RU 2737630 МПК Е21В 43/26, опубл. 01.12.2020, бюл. №34).

Недостатками данного способа является не гарантированное отклонение трещин ГРП на 2-й, 3-й стадиях в зонах пониженного пластового давления, ввиду того, что временно существующее напряженное состояние зоны 1-й стадии ГРП не позволяет провести отклонение в другие зоны на скважинах с пониженным пластовым давлением по причине повышенной фильтрации жидкости ГРП. В данных скважинах (с пониженным пластовым давлением) на 2-й и 3-й стадиях не всегда интерпретируется развитие новых трещин ГРП.

Задачей изобретения являются совершенствование способа проведения повторного многостадийного гидравлического разрыва пласта с возможностью гарантированного отклонения при проведении 2-й, 3-й и т.д. стадий при повторном МГРП, в т.ч. и в зонах пониженного пластового давления, а также минимизация затрат, сокращение времени на проведение способа.

Технический результат - увеличение добычи нефти за счет проведения повторного многостадийного ГРП с возможностью динамического отклонения в другие зоны (порты ГРП) в горизонтальных скважинах в зонах с пониженным пластовым давлением, оборудованных неравнопроходными хвостовиками, а также создание простого, надежного и быстрого способа проведения повторного многостадийного ГРП с возможностью динамического отклонения в другие зоны (порты ГРП) в горизонтальных скважинах в зонах с пониженным пластовым давлением, оборудованных неравнопроходными хвостовиками, в том числе с возможностью применения данного способа во всех видах равнопроходных хвостовиках, без необходимости закачки в скважину труднорастворимых волокон, спуска изолирующих пробок и применения других дополнительных механических временно-изолирующих материалов.

Указанный технический результат достигается последовательным способом проведения повторного многостадийного ГРП в горизонтальной скважине, включающим спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб с пакером в материнской эксплуатационной (обсадной) колонне, герметизацию кольцевого пространства между обсадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб, фрезерованием (разбуриванием) седел и шаров муфт компоновки хвостовика горизонтальной скважины с применением комплекса гибких насосно-компрессорных труб (ГНКТ), создание в подпакерной зоне давления, достаточного для инициации 1-й трещины ГРП путем закачки жидкости гидроразрыва в скважину по колонне насосно-компрессорных труб, закрепление созданной 1-й трещины посредством закачки в нее проппанта, сшитой жидкости ГРП и набивка специальной высоковязкой пачки сшитой жидкости с капсулированным деструктором, повторение 2-й, 3-й или более стадий аналогично 1-й стадии ГРП для достижения запланированного эффекта.

Новым является то, что в конце каждой стадии ГРП производится закачка (набивка) высоковязкой жидкости ГРП для динамического отклонения 2-й, 3-й и последующих стадий ГРП в другие зоны горизонтального ствола для увеличения коэффициента охвата ствола стимуляцией. В зависимости от количества необходимых операций ГРП, проводят повторный МГРП в несколько этапов (стадий), но не менее двух, причем на каждом из этапов закачивают проппант и высоковязкие пачки в количестве не меньше общей массы закачанного проппанта при первом гидравлическом разрыве, причем непосредственно перед выполнением этапов повторного ГРП производят верификацию расчетов по определению количества мест инициации трещин гидравлического разрыва посредством проведения диагностических закачек (мини-ГРП).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет провести повторный МГРП в различных зонах горизонтального ствола, в том числе с увеличением степени охвата пласта стимуляцией (увеличением массы проппанта на каждую стадию повторного ГРП) и получить дополнительный прирост по жидкости и нефти в короткие сроки без увеличения затрат на временную изоляцию предыдущих зон горизонтального ствола по сравнению с известными существующими способами.

Также новым является то, что повторный многостадийный ГРП проводят с применением высоковязких пачек с добавлением капсулированного деструктора в зависимости от требуемых горно-геологических условий, который активируется под действием пластовой температуры после завершения последней стадии ГРП. При этом, предварительно проводят тестирование высоковязких пачек с добавлением капсулированного деструктора в зависимости от требуемых горно-геологических условий. Данное техническое решение позволяет проводить гарантированное отклонение трещин ГРП на последующих стадиях, ввиду временного существования напряженного состояния предыдущей зоны ГРП с временным перекрытием созданной трещины высоковязкой пачкой, предотвращающей фильтрацию жидкости ГРП. По завершении всех стадий, высоковязкие пачки распадаются под действием капсулированного деструктора. Дополнительная очистка горизонтального ствола, промывка ствола комплексом ГНКТ или дополнительное кислотное воздействие для растворения высоковязких пачек по завершению работ МГРП не требуется.

На фиг. 1 представлен пример, иллюстрирующий результат лабораторного тестирования высоковязкой пачки и капсулированного деструктора для определенных горно-геологических условий объекта разработки, а именно - работоспособность высоковязкой пачки (отклонителя) с концентрацией гелеобразователя 3,8 кг/м3 при температуре 90°С во времени, для возможности проведения 3-стадийного ГРП. Необходимое время на проведения 3-стадийного ГРП составляет 36 часов.

На фиг. 2 представлен пример, иллюстрирующий результат отклонения трещин ГРП при проведении повторного МГРП, которые диагностируются по устьевым давлениям при мини-ГРП и после завершения основного ГРП каждой стадии. Одним из показателей успешности операции ГРП является положительный прирост МДОЗ (мгновенное давление остановки закачки, ISIP) после закачки в скважину жидкости ГРП с плановым объемом проппанта и на завершающей стадии каждой операции ГРП высоковязкой пачки.

Предлагаемый способ реализуются следующим образом.

Проведение повторного МГРП в горизонтальной скважине начинают с этапа планирования, на котором определяют необходимость проведения разбуривания (фрезерования) муфт компоновки хвостовика горизонтальной скважины и количество этапов (стадий) закачки проппанта для стимуляции определенного объема коллектора продуктивного пласта.

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, требуемого объема проппанта для каждой стадии и подбора рецептуры высоковязкой пачки, приступают к выполнению повторного ГРП непосредственно на скважине, при этом для защиты эксплуатационной колонны от воздействия высоких давлений применяют пакер ГРП (с глубинным автономным манометром), устанавливаемый в вертикальной части горизонтальной скважины (материнской эксплуатационной колонне). После спуска в скважину пакера приступают к этапу фрезерования муфт компоновки хвостовика (или промывки) на ГНКТ, далее непосредственно этап МГРП.

Пример конкретного выполнения.

На горизонтальной скважине, оборудованной неравнопроходным хвостовиком с гидромеханическими пакерами и 9-ю муфтами ГРП, активируемыми шарами, провели многостадийный гидравлический разрыв с общей массой закачанного проппанта 210 т. Глубина крайней нижней муфты Н-3810 м, глубина верхней муфты Н-3120 м (2604 м по А.О.). Скважина находилась в эксплуатации 2 года 8 месяцев. За это время дебит жидкости снизился с 116 м3/сут до 29 м3/сут, дебит по нефти снизился с 63 до 12,8 т/сут. Пластовое давление снизилось с 220 атм до 145 атм. Было принято решение о проведении стимуляции скважины методом повторного МГРП с отклоняющими высоковязкими пачками.

Для максимальной стимуляции пласта был спроектирован дизайн ГРП, предусматривающий закачку 3-х стадий ГРП по 75 т проппанта с загрузкой гелеобразователя 3,6 кг/м3 (скин-фактор после ГРП Sf -5,5), и закачку на каждой стадии высоковязкой пачки с работающим периодом времени 24-36 часов для динамического отклонения последующих стадий. Расход жидкости при ГРП 3,6 м3/мин; проппант фракций 20/40, 16/20; максимальная концентрация проппанта на основном ГРП - 1000 кг/м3.

На этапе подготовки скважины к ГРП спустили в скважину пакер ГРП с проходным сечением 74 мм с хвостовиком диаметра 89 мм на колонне насосно-компрессорных труб диаметра 89 мм, причем пакер ГРП посадили в вертикальной части горизонтальной скважины над адаптером хвостовика (материнской эксплуатационной колонне). Произвели подготовку (фрезерование муфт) ствола горизонтальной скважины комплексом ГНКТ с фрезом диаметра 71 мм.

С целью верификации предварительных расчетов по определению количества мест инициации трещин гидравлического разрыва в горизонтальном стволе, выполнили диагностическую закачку (мини-ГРП) и определили величину МДОЗ (121 атм). Провели первый этап повторного гидравлического разрыва пласта, на котором закачали в скважину 75 т проппанта. Определили величину МДОЗ после ГРП 1-й стадии (152 атм).

После выполнения первого этапа по графику устьевого манометра определили смыкание трещины №1, и провели диагностическую закачку 2-й стадии, определили МДОЗ (136 атм). Учитывая это, провели второй этап повторного гидравлического разрыва пласта, на котором закачали в скважину 75 т пропанта. Определили величину МДОЗ после ГРП 2-й стадии (162 атм).

После выполнения второго этапа по графику устьевого манометра определили смыкание трещины №2, и провели диагностическую закачку 3-й стадии, определили МДОЗ (140 атм). Учитывая это, провели третий этап повторного гидравлического разрыва пласта, на котором закачали в скважину 75 т пропанта. Определили величину МДОЗ после ГРП 3-й стадии (166 атм).

После проведения повторного МГРП, провели работы по подъему пакера ГРП и спуску глубинного насосного оборудования. Запустили скважину в работу с дебитом жидкости 115 м3/сут, дебитом по нефти равным 21 т/сут.

Таким образом, при помощи предложенного способа последовательно выполнили повторный многостадийный гидравлический разрыв с применением высоковязких пачек и капсулированного деструктора через открытые фрак-порты горизонтальной скважины в зоне с пониженным пластовым давлением. Время, затраченное на проведение 3-х стадий ГРП, составило 24 часа.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено в качестве способа увеличения продуктивности добывающих или приемистости нагнетательных горизонтальных скважин, а именно как способ повторного многостадийного гидравлического разрыва (МГРП) нефтяного или газового пласта в горизонтальной скважине с применением пачек сшитой жидкости для динамического отклонения в процессе повторного МГРП. Способ проведения повторного МГРП с отклоняющими пачками в горизонтальной скважине включает спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с пакером в материнской обсадной колонне, герметизацию кольцевого пространства между обсадной колонной и колонной НКТ и создание в подпакерной зоне давления, достаточного для инициации 1-й трещины гидравлического разрыва пласта (ГРП), путем закачки жидкости гидроразрыва в скважину по колонне НКТ. После чего производят закрепление созданной 1-й трещины посредством закачки в нее проппанта. В зависимости от количества необходимых операций ГРП проводят повторный ГРП в несколько этапов, но не менее двух, для достижения запланированного эффекта. Непосредственно перед выполнением этапов повторного ГРП производят верификацию расчетов по определению количества мест инициации трещин гидравлического разрыва посредством проведения диагностических закачек. После спуска в скважину колонны НКТ и герметизации кольцевого пространства между обсадной колонной и колонной НКТ производят фрезерование седел и шаров муфт компоновки хвостовика горизонтальной скважины с применением комплекса гибких НКТ. Созданную 1-ю трещину после закачки в нее проппанта закрепляют также посредством закачки в нее сшитой жидкости ГРП и набивки пачки сшитой жидкости с капсулированным деструктором для динамического отклонения 2-й, 3-й и последующих стадий МГРП в последующие зоны горизонтального ствола для увеличения коэффициента охвата ствола стимуляцией. На каждом из этапов МГРП закачивают проппант и пачки сшитой жидкости в количестве не меньше общей массы закачанного проппанта при первом гидравлическом разрыве. Обеспечивается повышение надежности проведения повторного МГРП и увеличение добычи нефти. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ проведения повторного многостадийного гидравлического разрыва пласта (МГРП) с отклоняющими пачками в горизонтальной скважине, включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с пакером в материнской обсадной колонне, герметизацию кольцевого пространства между обсадной колонной и колонной НКТ, создание в подпакерной зоне давления, достаточного для инициации 1-й трещины гидравлического разрыва пласта (ГРП), путем закачки жидкости гидроразрыва в скважину по колонне НКТ, закрепление созданной 1-й трещины посредством закачки в нее проппанта, в зависимости от количества необходимых операций ГРП проводят повторный ГРП в несколько этапов, но не менее двух, для достижения запланированного эффекта, причем непосредственно перед выполнением этапов повторного ГРП производят верификацию расчетов по определению количества мест инициации трещин гидравлического разрыва посредством проведения диагностических закачек, отличающийся тем, что после спуска в скважину колонны НКТ и герметизации кольцевого пространства между обсадной колонной и колонной НКТ производят фрезерование седел и шаров муфт компоновки хвостовика горизонтальной скважины с применением комплекса гибких НКТ, созданную 1-ю трещину после закачки в нее проппанта закрепляют также посредством закачки в нее сшитой жидкости ГРП и набивки пачки сшитой жидкости с капсулированным деструктором для динамического отклонения 2-й, 3-й и последующих стадий МГРП в последующие зоны горизонтального ствола для увеличения коэффициента охвата ствола стимуляцией, причем на каждом из этапов МГРП закачивают проппант и пачки сшитой жидкости в количестве не меньше общей массы закачанного проппанта при первом гидравлическом разрыве.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что повторный МГРП проводят с применением пакера, посаженного в вертикальной части горизонтальной скважины - материнской эксплуатационной колонне.