Способ гидравлического разрыва пласта Советский патент 1989 года по МПК E21B43/26 E21B43/28 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке продуктивных горизонтов с помощью горизонтальных гидроразрывов, например, при выщелачивании полезных ископаемых.

Цель изобретения - повыщение эффективности гидроразрыва за счет обеспечения развития трещины в заданной плоскости и повышения устойчивости прискважинной зоны.

На фиг. 1, 2 и 3 представлены схемы, иллюстрирующие последовательность операций способа.

Продуктивный горизонт, представленный неустойчивыми породами, например суглинками, вскрывают скважиной 1. С помощью скважинного гидромонитора или механического расщирителя в породах горизонта формируют горизонтальный дискообразный

гидровруб 2. После этого по трубам в нижнюю часть гидровруба 2 подают твердеющий материал, цементную кислотоустойчивую смесь, бетонную смесь и т.д., при этом гидровруб 2 заполняют не полностью, а до уровня границы 3 пересечения скважины 1 горизонтальной биссектральной плоскостью, проходящей через линию забоя 4 гидровруба. При необходимости, например, при недостаточной подвижности твердеющей смеси, для выравнивания поверхности твердеющей смеси производят вибровоздействие на нее с помощью известных средств, например, с помощью вибратора, устанавливаемого на конце труб. При применении смесей с достаточной пластичностью этого не требуется. После ввода и твердения первой порции смеси образуется массив 5 из затвердев- щей смеси в виде усеченного конуса, обсл

о J

ф

05

ю

ращенного вершиной вниз. После окончательного твердения массива 5 в оставшуюся часть гидровруба 2 подают вторую порцию твердеюшего материала с полным заполнением этого гидровруба. После твердения второй порции образуется массив 6 в виде усеченного конуса, обрашенного вершиной вверх.

Вслед за этим производят разбурива- ние цементной пробки в скважине 1, спусперехвата флюида, т.е. при заполнении трещины фильтрующим материалом, элементы (5 и 6) твердеющего материала существенно повышают устойчивость прискважин- ной зоны и самой скважины 1, так как именно в этой зоне имеют место наибольшие напряжения. Указанные элементы из твердеющего материала не только предотвращают обрущения пород в прискважинной зоне и пескование скважины, но и являются

кают обсадную колонну 7 и осуществляют Ю барьерами, позволяющими производить на- цементацию затрубного пространства. Колон- правленную откачку или закачку рабочего ну 7 перфорируют на уровне границы 3 флюида, например, серной кислоты, карбо- между массивом 5 и массивом 6 твердею- натных растворов, и т.д. щего материала и с помощью известныхПри продуктивных горизонтах небольшой

средств с герметизацией интервала нагне- ,с мощности центральную часть гидровруба тания, например, с помощью пакеров 8 про-можно проводить на всю мощность. После

заполнения твердеющим материалом нижней части гидровруба в скважину вводят обсадную колонну с размещением ее торца выше поверхности первой порции твердеющего маизводят нагнетание флюида, например, воды, раствора кислоты, загущенных жидкостей, нефти и т.д., через отверстия перфорации на уровне границы между первой и второй порциями твердеющего материала, т.е. на 20 териала, но ниже кровли гидровруба в цент- уровне биссектральной плоскости гидро- ральной части, затем в верхнюю часть гидровруба,вруба и в затрубное пространство обсад- Из практики использования твердеющих ной колонны нагнетают твердеющий мате- материалов в промышленности известно, что риал, после твердения которого разбуривают зоны (плоскости) ослабления в цементном -, цементную пробку и производят гидроразили бетонном массиве появляются тогда,

когда осуществляют последовательное цементирование или бетонирование с паузами между цементированием или бетонированием, приводящими к схватыванию предыдущей порции. Зоны и плоскости ослабления располагаются именно по границам порций в этом случае. В силу указанного выше и благодаря тому, что в данном способе вторую порцию твердеющего материала вводят на затвердевший массив 5,

рыв по указанной выще границе, т.е. по плоскости между первой и второй порциями твердеющего материала, при этом торец обсадной колонны будет располагаться несколько выще указанной плоскости. 30 Продуктивный горизонт суглинков мощности 3 м вскрывали скважиной диаметром 220 мм и с помощью скважинного гидромонитора производили размыв гидровруба диаметром 2,2 м при высоте по оси скважины 0,6 м. Затем подавали первую

. между последним и массивом 6 формиру- 35 порцию цемента (тампонажного кислотостойкого цемента), после твердения которой вводили вторую порцию и вслед за схватыванием последней разбуривали цементную пробку, размещая в скважине колонну диаметром 168 мм с цементацией затрубного пространства. После этого на границе между порциями перфорировали колонну и нагнетали загущенную воду под давлением гидроразрыва 18 МП а, а вслед за раскрытием трещины продолжали нагнетание смеси загу- д5 щенной воды с крупнозернистым песком.

ется плоскость ослабления по границе 3, и при повышении давления жидкости происходит раскрытие трещины 9 гидроразрыва именно по этой плоскости, что гарантирует четкую направленность распространения трещины 9.

По мере расширения последней по границе 3 происходит распространение трещины в породы продуктивного горизонта, при этом направленному развитию трещины способствует то, что при возникновении трещины между массивами 5 и 6 происходит их раздвижка, и они действуют как своеобразные пуансоны, раздвигающие массив продуктивного горизонта, вызывая строго направленные нагрузки на него, способствующие

40

Формула изобретения

Способ гидравлического разрыва пласта, включающий вскрытие пласта скважиной.

направленному развитию трещины 9 гидро- 50 формирование горизонтального дискообразного гидровруба и нагнетание флюида в интервале гидровруба с образованием трещины гидроразрыва, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидроразрыва за счет обеспечения развития трещины

разрыва в пределах пород продуктивного горизонта. При развитии и раскрытии трещины 9 в нее начинают закачивать филь- рующий или твердеющий материал в зависимости от функционального назначения

ного гидровруба и нагнетание флюида в интервале гидровруба с образованием трещины гидроразрыва, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидроразрыва за счет обеспечения развития трещины

трещины в пределах продуктивного гори-55 в заданной плоскости и повыщения устой- зонта,чивости прискважинной зоны, после формиро- В том случае, если трещину гидро-вания гидровруба в полость последнего разрыва используют для повышения прони-подают твердеющий материал до уровня его цаемости продуктивного горизонта или длябиссектральной плоскости, после отвердеперехвата флюида, т.е. при заполнении трещины фильтрующим материалом, элементы (5 и 6) твердеющего материала существенно повышают устойчивость прискважин- ной зоны и самой скважины 1, так как именно в этой зоне имеют место наибольшие напряжения. Указанные элементы из твердеющего материала не только предотвращают обрущения пород в прискважинной зоне и пескование скважины, но и являются

ную колонну с размещением ее торца выше поверхности первой порции твердеющего материала, но ниже кровли гидровруба в цент- ральной части, затем в верхнюю часть гидровруба и в затрубное пространство обсад- ной колонны нагнетают твердеющий мате- риал, после твердения которого разбуривают цементную пробку и производят гидрораз

рыв по указанной выще границе, т.е. по плоскости между первой и второй порциями твердеющего материала, при этом торец обсадной колонны будет располагаться несколько выще указанной плоскости. 0 Продуктивный горизонт суглинков мощности 3 м вскрывали скважиной диаметром 220 мм и с помощью скважинного гидромонитора производили размыв гидровруба диаметром 2,2 м при высоте по оси скважины 0,6 м. Затем подавали первую

5 порцию цемента (тампонажного кислотостойкого цемента), после твердения которой вводили вторую порцию и вслед за схватыванием последней разбуривали цементную пробку, размещая в скважине колонну диаметром 168 мм с цементацией затрубного пространства. После этого на границе между порциями перфорировали колонну и нагнетали загущенную воду под давлением гидроразрыва 18 МП а, а вслед за раскрытием трещины продолжали нагнетание смеси загу- 5 щенной воды с крупнозернистым песком.

Формула изобретения

Способ гидравлического разрыва пласта, включающий вскрытие пласта скважиной.

формирование горизонтального дискообразного гидровруба и нагнетание флюида в интервале гидровруба с образованием трещины гидроразрыва, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидроразрыва за счет обеспечения развития трещины

в заданной плоскости и повыщения устой- чивости прискважинной зоны, после формиро- вания гидровруба в полость последнего подают твердеющий материал до уровня его биссектральной плоскости, после отверде150796256

ния указанного материала дозаполняют отвердения второй порции твердеющего полость гидровруба твердеющим материа- материала на уровне биссектральной плос- лом, а нагнетание флюида нроизводят после кости гидровруба.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке продуктивных горизонтов с помощью горизонтальных гидроразрывов, например, при выщелачивании полезных ископаемых. Цель - повышение эффективности гидроразрыва за счет обеспечения развития трещины в заданной плоскости и повышение устойчивости прискважинной зоны. Продуктивный горизонт вскрывают скважиной, из которой формируют горизонтальный дискообразный гидровруб (ГВ). Нижнюю часть полости последнего до уровня его биссектральной плоскости заполняют твердеющим материалом (ТМ). После отвердения ТМ дозаполняют оставшуюся часть ГВ второй порцией ТМ. После отвердения второй порции ТМ осуществляют нагнетание рабочего флюида для гидроразрыва пород продуктивного горизонта и образования трещины гидроразрыва на уровне биссектральной плоскости ГВ. 3 ил.

о-:-;:- .

.-г о/О .:

. о . V, . 6 ,.

е

.. --У.; V/ - -. - ..- А

:.-.; U ./ /. : .-o.v ;.-.t::

i- ;: }o. f : ;Д: . о-«. . . , ;. .. -..;

- Л ::-; У/ 5

.fV::.

-:-;:- ..-г о/О .:

. о . V, . 6 ,.

:V: л|

;-.у.-/ЛФаг./

:V; A

о.

::-; У/

.fV::.

-.-.--1

v -. - - уТ-. -.

Фиг.2

Фаг.а