СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ГИДРОРАЗРЫВА Российский патент 2025 года по МПК E21B43/26 E21B43/24 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, понизившегося вследствие кольматации призабойной зоны асфальтосмолопарафиновыми образованиями.

Известен способ термической обработки призабойной зоны нефтяного пласта (патент № 791950, опубл. 30.12.1080), включающий закачивание в пласт вместе с потоком жидкости гидридов металлов, нагревание производят до температуры диссоциации водорода из закачанных гидридов.

Однако, гидриды металлов являются твердыми частицами, которые при закачке в пласт снижают проницаемость призабойной зоны.

Известен способ тепловой обработки призабойной зоны нефтегазовой скважины (патент № 2168619, опубл. 10.06.2001), включающий промывку ствола скважины и закачку в нее жидкости-теплоносителя, затрубное пространство скважины заполняют пеной после чего по насосно-компрессорной колонне в скважину закачивают жидкость-теплоноситель при одновременной подкачке пены в затрубное пространство со скоростью, равной или превосходящей скорость разрушения пены в объеме кольцевого пространства от устья до забоя, останавливают закачку теплоносителя и подкачку пены и после выравнивания температуры в неоднородностях высокопроницаемого пласта закачивают в него оторочку пены при давлении, не превышающем прочности обсадной колонны, затем в низкопроницаемые пласты закачивают жидкость-теплоноситель при подкачке пены в затрубное пространство.

Однако, способ сложен из-за необходимости формирования пены и раздельной закачки ее и теплоносителя в трещины пласта, применяется большое количество оборудования и необходимо создание для закачки пены высокого давления.

Известен способ теплового воздействия на призабойную зону пласта с высоковязкой нефтью (патент № 2588119, опубл. 27.06.2016), включающий спуск на колонне насосно-компрессорных труб в интервал пласта с высоковязкой нефтью скважинного электронагревателя, размещаемого напротив интервала перфорации пласта, с последующим разогревом и добычей разогретой продукции насосом из скважины и дополнительной подачей химической смеси, состоящей из растворителя и деэмульгатора.

Однако, для спуска и подъема электронагревателя требуется проведение спускоподъемных работ, в процессе эксплуатации необходимо электропитание нагревателя, кроме того, прогревается внутренний объем скважины, теплота не подводится к закольматированным трещинам пласта.

Известен способ осуществления импульсного гидроразрыва (патент № 2586693, опубл. 2016.06.10), включающий формирование перепадов давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны движения массы жидкости, при котором предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем, вентиль долива жидкости открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и воздействует на трещины пласта, затем закрывают вентиль долива жидкости и открывают вентиль слива жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного, к линии, соединяющей вентиль долива жидкости и источник жидкости, находящейся под давлением, подключают гидропневмоаккумулятор, объем которого определяется расходом закачиваемой жидкости.

Однако способ позволяет формировать импульс, направленный в одну сторону, для наполнение и раскрытие трещин. Для эффективного восстановления проницаемости трещин необходимо чередовать ударные импульсы давления поочередно в оба направления с целью деформирования, расшатывания и размыва вязких фракций.

Известен способ осуществления импульсного гидроразрыва (патент № 2737632, опубл. 2020.12.01), взятый за прототип, включающий формирование перепадов давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны движения массы жидкости, при котором предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем, вентиль долива жидкости открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и развивают трещины пласта, затем закрывают вентиль долива жидкости и открывают вентиль слива жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного, открывание второго вентиля осуществляют через отрезок времени и со скоростью, необходимой для удаления кольматантов и механического разрушения скелета пласта, к линии, соединяющей вентиль долива жидкости и источник жидкости, находящейся под давлением, подключают гидропневмоаккумулятор, объем которого определяется расходом закачиваемой жидкости.

Однако, для эффективной обработки призабойной зоны, закольматированной вязкими фракциями нефти требуется создание перепадов давления и формирование чередующихся разнонаправленных потоков нагретой жидкости для размыва, разрушения и выноса кольматантов из трещин призабойной зоны.

Задачей изобретения является импульсное встречно-параллельное движение нагретой жидкости через прискважинную зону пласта с целью развития трещин и их размыва от вязких фракций с увеличением проницаемости участка пласта, примыкающего к перфорации скважины.

Задача решается способом осуществления импульсного гидроразрыва, включающим закачивание в полость скважины жидкости, формирование периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны, образующейся при периодическом повышении давления в скважине, с применением вентилей, первый из которых соединяет полость скважины с источником жидкости, находящейся под давлением, второй – со сливной емкостью, при проведении гидроразрыва предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем, первый вентиль открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и воздействует на трещины пласта, оценивают длительность промежутков времени между периодами повышения и снижения давления, а также скорость снижения давления, затем закрывают первый вентиль и открывают второй вентиль для снижения давления в скважине до величины исходного, открывание второго вентиля осуществляют через отрезок времени и со скоростью, обеспечивающими удаление кольматантов, к линии, соединяющей первый вентиль и источник жидкости, находящейся под давлением, подключен гидропневмоаккумулятор, объем которого определяется расходом скважинной жидкости при ее перетекании в пласт, предварительно нагретую порцию скважинной жидкости закачивают в затрубное пространство и циркуляцией через затрубное пространство, клапаны насоса и насосно-компрессорную трубу перемещают к нижней оконечности насосно-компрессорной трубы, затем перекрывают насосно-компрессорную трубу на устье и с помощью гидроударов, безопасных для насосного оборудования, производят проталкивание нагретой жидкости к перфорации скважины и осуществление встречно-параллельных гидроударов для размыва и очистки призабойной зоны.

Предлагаемый способ позволяет доставить в прискважинную зону пласта предварительно нагретую скважинную жидкость, а при необходимости нефть, растворитель или кислотный раствор. Затем импульсами заданной скорости нарастания и длительности, которые позволяют создавать начальные трещины в режиме хрупкого разрушения и развивать их в режиме пластичного разрушения, размывать отложения вязких фракций. Операцию увеличения проницаемости трещин призабойной зоны можно осуществлять без подъема скважинного оборудования и привлечения большого количества сил и техники.

Гидропневмоаккумулятор представляет собой металлический цилиндрический корпус, наполненный газом (обычно азотом, помещенным в эластичный баллон). При закачивании в гидропневмоаккумулятор жидкости газ сжимается, за счет чего гидропневмоаккумулятор может служить накопителем энергии.

Способ реализуют следующим образом. На устье скважины, устанавливают два вентиля, соединяющие скважину с источником жидкости, находящейся под давлением, например, с насосным агрегатом и со сливной емкостью. Гидропневмоаккумулятор подключают к линии, соединяющей источник жидкости, находящейся под давлением и вентиль. Поскольку гидропневмоаккумулятор подключен к источнику жидкости, находящейся под давлением, в него закачивается жидкость и сжимается находящийся внутри газ.

Предварительно в скважину закачивают жидкость для обработки пласта. Например, порцию жидкости, выкаченной из этой же скважины, кислотный раствор или поверхностно-активное вещество. Жидкость закачивают в скважину до уровня исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты. Закачиваемую жидкость предварительно нагревают и закачивают через затрубное пространство, клапан насоса и насосно-компрессорную трубу к нижней оконечности насосно-компрессорной трубы. Затем насосно-компрессорную трубу на устье перекрывают.

В зависимости от выбранной технологии и геологических условий, таких как глубина залегания пласта, мощность пласта, литологические особенности породы, пластовое давление, безопасность скважинного насосного оборудования определяют давление, скорость и длительность цикла закачки жидкости, а также количество циклов закачки и общий объем закачиваемой жидкости.

В момент открывания вентиля продавочная жидкость начинает перетекать в скважину через затрубное пространство. На устье образуется область высокого давления, которая перемещается к призабойной зоне и приводит в движение скважинную жидкость. Под воздействием давления, прикладываемого на устье, скорость движения массы скважинной жидкости увеличивается. При достижении зумпфа скважины волна движения жидкости повышает давление в прискважинной зоне пласта. Гидропневмоаккумулятор способствует поддержанию заданного давления в течение времени, необходимого для разрушения породы пласта и проникновению закачиваемой жидкости в трещины.

Быстрое повышение давления приводит к деформации породы, и концентрации напряжений на ее поверхности достигают критических значений, происходит хрупкое разрушение с образованием микротрещин. Хрупкое разрушение переходит в пластичное, на породу действуют растягивающие усилия, происходит разрыв со слиянием пор. Закачиваемая жидкость проникает в существующие и образующиеся трещины.

После закрытия вентиля, соединяющего скважину и гидропневмоаккумулятор открывают вентиль, соединяющий скважину со сливной емкостью, давление в прискважинной зоне пласта снижается, по мере достижения исходного давления трещины пласта смыкаются. Длительность промежутков времени между периодами повышения и снижения давления и скорость снижения давления определяются продолжительностью колебательного процесса движения жидкости в скважине после приложения давления на устье, что отмечается показаниями манометра и расходомера на устье скважины.

Операцию повышения давления в прискважинной зоне повторяют необходимое количество раз. Трещины, образующиеся при хрупком разрушении, развиваются за счет регулярной деформации и усталостного разрушения.

Регулярное встречно-параллельное перемещение массы жидкости в прискважинной зоне способствует ее промывке, отрыву адсорбционных отложений от стенок поровых каналов и трещин, а также расшатыванию и выкрашиванию низкопроницаемых фрагментов скелета пласта. Нагретая жидкость способствует размыву отложений вязких фракций. Кроме того, при увеличении скорости сдвига кристаллическая решетка постепенно разрушается и вязкость уменьшается.

Технология импульсного гидроразрыва позволяет создавать в скважине сеть расходящихся от ствола трещин. Основной результат – рост эффективного радиуса скважины, вовлечение в разработку всей толщи пласта, приобщение максимального числа продуктивных прослоев и удаленных участков. Изменяющееся давление гидроразрыва способствует равномерному «рыхлению» и размыву прискважинной зоны пласта нагретой жидкостью.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, понизившегося вследствие кольматации призабойной зоны асфальтосмолопарафиновыми образованиями и мехпримесями. Технический результат - создание импульсного встречно-параллельного движения нагретой жидкости через прискважинную зону пласта с целью развития трещин и их размыва от вязких фракций с увеличением проницаемости участка пласта, примыкающего к перфорации скважины. Способ осуществления импульсного гидроразрыва включает закачивание в полость скважины жидкости, формирование периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде движущейся по полости скважины волны жидкости, образующейся при периодическом повышении давления в скважине с применением вентилей, первый из которых соединяет полость скважины с источником жидкости, находящейся под давлением, второй соединяет полость скважины со сливной емкостью. При проведении гидроразрыва предварительно оценивают время перемещения движущейся по полости скважины волны жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем первый вентиль открывают на время, за которое движущаяся по полости скважины волна жидкости достигает призабойной зоны, оценивают длительность промежутков времени между периодами повышения и снижения давления, а также скорость снижения давления, затем закрывают первый вентиль. Через отрезок времени и со скоростью, которые обеспечивают удаление кольматантов, открывают второй вентиль для снижения давления в скважине до величины исходного. К линии, соединяющей первый вентиль и источник жидкости, находящейся под давлением, подключен гидропневмоаккумулятор, объем которого определяется расходом скважинной жидкости при ее перетекании в пласт. В качестве жидкости используют предварительно нагретую порцию скважинной жидкости, которую закачивают в затрубное пространство и циркуляцией через затрубное пространство, клапаны насоса и насосно-компрессорную трубу перемещают к нижней оконечности насосно-компрессорной трубы, затем перекрывают насосно-компрессорную трубу на устье, и с помощью гидроударов, безопасных для насосного оборудования, производят проталкивание нагретой жидкости к перфорации скважины и осуществление встречно-параллельных гидроударов для размыва и очистки призабойной зоны.

Способ осуществления импульсного гидроразрыва, включающий закачивание в полость скважины жидкости, формирование периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде движущейся по полости скважины волны жидкости, образующейся при периодическом повышении давления в скважине с применением вентилей, первый из которых соединяет полость скважины с источником жидкости, находящейся под давлением, второй соединяет полость скважины со сливной емкостью, в котором при проведении гидроразрыва предварительно оценивают время перемещения движущейся по полости скважины волны жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем первый вентиль открывают на время, за которое движущаяся по полости скважины волна жидкости достигает призабойной зоны, оценивают длительность промежутков времени между периодами повышения и снижения давления, а также скорость снижения давления, затем закрывают первый вентиль, через отрезок времени и со скоростью, которые обеспечивают удаление кольматантов, открывают второй вентиль для снижения давления в скважине до величины исходного, к линии, соединяющей первый вентиль и источник жидкости, находящейся под давлением, подключен гидропневмоаккумулятор, объем которого определяется расходом скважинной жидкости при ее перетекании в пласт, отличающийся тем, что в качестве жидкости используют предварительно нагретую порцию скважинной жидкости, которую закачивают в затрубное пространство и циркуляцией через затрубное пространство, клапаны насоса и насосно-компрессорную трубу перемещают к нижней оконечности насосно-компрессорной трубы, затем перекрывают насосно-компрессорную трубу на устье, и с помощью гидроударов, безопасных для насосного оборудования, производят проталкивание нагретой жидкости к перфорации скважины и осуществление встречно-параллельных гидроударов для размыва и очистки призабойной зоны.