СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА Советский патент 1994 года по МПК E21B43/25 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для использования при выполнении работ по интенсификации нефте- и газоотдачи низкопроницаемых продуктивных пластов.

Известен способ гидроразрыва пласта, который заключается в том, что жидкость гидроразрыва подают в пласт импульсно.

Недостатком способа является низкая эффективность, вызванная тем, что пульсации жидкости быстро сглаживаются в пласте, что не позволяет проводить глубокий гидроразрыв пласта.

Известен способ гидроразрыва пласта, в котором жидкость разрыва подают при одновременном воздействии на пласт упругими колебаниями.

Основным недостатком способа является также низкая эффективность, связанная с интенсивным затуханием упругих колебаний в ближней прискважинной зоне пласта.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет снижения давления разрыва пласта.

Поставленная цель достигается тем, что по способу гидроразрыва пласта путем подачи жидкости разрыва и одновременного воздействия упругими колебаниями подачу жидкости разрыва осуществляют импульсно в период полуволны разрежения.

На фиг. 1 и 2 показаны варианты размещения оборудования; на фиг. 3 - график эффективности воздействия.

Способ гидроразрыва пласта осуществляется следующим образом.

На поверхности земли или на некоторой глубине непромысловых скважин месторождения размещают генераторы 1 упругих колебаний 2, генерируемых, преимущественно, инфразвуковой частотой, передаваемых в пласт 3 в его зону 4, выбранную для очередного цикла воздействия. Передачу колебаний в пласт совмещают с подачей по скважинам 5 жидкости для гидроразрыва, а по скважинам 6 производят добычу флюида, в непромысловых скважинах 7 размещены генераторы колебаний.

Выбор инфразвуковых сейсмических колебаний и совмещение их с подачей жидкости произведены для максимального увеличения флюидоотдачи пласта и снижения при этом давления, накладываемого на жидкость, подаваемую для гидроразрыва.

Эта технология выбрана экспериментально. В этом случае подачу жидкости гидроразрыва совмещали с полупериодом волны разрежения, подавая ее импульсно. Это способствует проникновению жидкости в поры пласта при полупериоде волны разрежения, а следующая за этим фаза-полупериод волны сжатия способствует такому проникновению создаваемым дополнительным эффектом задавливания жидкости далее в образовавшиеся поры и трещины в пласте.

Эффективность воздействия на пласт предлагаемым способом приведена на графике (фиг. 3) в сопоставлении с аналогичными показателями известных технологических процессов, где кривая 8 показывает эффективность процесса гидроразрыва при обработке прискважинной зоны пласта электромагнитными колебаниями, передаваемыми через жидкость, заполнившую скважину; кривая 9 показывает эффективность воздействия на пласт подачей жидкости гидроразрыва в сочетании с ультразвуковыми колебаниями, передаваемыми из полости скважин; кривая 10 показывает эффективность воздействия на пласт только инфразвуковыми упругими колебаниями; а кривая 11 отражает эффективность флюидоотдачи пласта от применения суммы всех перечисленных способов воздействия (кривые 8, 9, 10); как видно из графика прирост дебита скважин после проведения гидроразрыва даже от суммарного эффекта воздействия известными способами низок, не более 1,5-3,5% , в то время как эффективность воздействия на пласт предлагаемым способом (кривая 12) значительно превосходит суммарный эффект от использования известных способов (кривые 8-11).

Пример конкретного осуществления способа. На участке с пониженным дебитом скважин из-за малопроницаемых пород коллектора в грунте (на поверхности земли) и в полостях двух непродуктивных скважин 7 были размещены генераторы инфразвуковых колебаний 1, скважины 6 заполнили жидкостью для проведения гидроразрыва (водой с добавлением поверхностно-активного вещества 1: 0,002) и фланцы обсадных труб соединили с нагнетательными насосами (не показаны), оборудованными перепускными клапанами, соединенными с реле, настроенным на полупериод волны, направляемой в зону 4 пласта 3. Инфразвуковые колебания выбраны экспериментально в диапазоне 1-60 Гц, наиболее эффективно воздействие при 5-20 Гц; при таких колебаниях, воздействующих на пласт, на жидкость в скважинах 6 накладывают избыточное давление в пределах 8,0-20,0 МПа, причем это давление накладывают импульсно в полупериод волны разрежения, что способствует более эффективному проникновению жидкости в раскрывающиеся поры и трещины, более того, следующий за полупериод разрежения полупериод сжатия создает дополнительное значительное давление для внедрения жидкости в закрывающиеся, начиная от скважин 6, поры и трещины что способствует продавливанию жидкости в глубину пласта 3. Такое проведение гидроразрыва приводит к эффективному высвобождению запасов флюида из породы пласта по порам и трещинам к добывающим скважинам 5 при снижении усилий, требуемых для гидроразрыва, уменьшении мощности передаваемых колебаний (в 3-4 раза по сравнению с воздействием, показанным на кривой 10) и значительном снижении давления, накладываемого на жидкость (в 2-5 раз по сравнению с гидроразрывом, показанным на кривой 9).

В результате такого воздействия на продуктивный пласт с низкопроницаемым коллектором на скважинах 5 приборы регистрируют значительное приращение дебита (до 10-16% ) в результате изменения физического и механического состояния пласта, при котором в первую очередь появляются трещины и микросдвиги на границах пластов, имеющих разные акустические характеристики, что приводит к разрыву межзерновых связей и способствует проведению интенсивного гидроразрыва пласта.

Таким образом, технологические преимущества данного способа по сравнению с базовым объектом, включающим операции подземных взрывов для интенсификации добычи флюидов из пластов и проведения на этой основе гидроразрыва, заключается в создании эффективной физической системы воздействия на пласт, при которой подвергаемые механическим напряжениям породы более интенсивно образуют разрывы между связями, и этот процесс имеет материальную направленность, что в максимальной степени способствует проведению гидроразрыва на значительно большие расстояния, чем при реализации базового объекта, и, как результат от этого воздействия, значительном увеличении (в 3-6 раз) прироста дебита скважин. Такая технология и физическая модель осуществления данного способа позволяет эффективно решать одну из важнейших задач - увеличение добычи энергетического сырья для народного хозяйства без проведения для этого дорогостоящих дополнительных буровых работ.

Эти технические преимущества позволяют получить значительный экономический эффект по сравнению с базовым объектом. (56) Кучерявый Ф. И. , Михалюк А. В. Нестационарное развитие трещины при импульсном гидроразрыве горной породы. - Горный журнал, 1981, N 6, с. 56-62.

Патент США N 3965982, кл. 166-249, 1976.

СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА при подаче жидкости разрыва и одновременном воздействии упругими колебаниями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет снижения давления разрыва пласта, подачу жидкости разрыва осуществляют импульсно в период полуволны разрежения.