Способ поинтервальной гидрообработки продуктивной толщи массива горных пород Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 E21F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при изоляции обработанных интервалов в скважинах с избыточным давлением.

Цель изобретения - повышение области применения способа путем обеспечения гидрообработки через скважины с избыточным давлением.возникшим после гидрообработки интервала

На чертеже показана схема подачи гранулированного керамзита для перекрытия зоны внедрения рабочей жидкости и разобщения интервалов гидрообработки в скважине с горизонтальным окончанием ствола.

Согласно предлагаемому способу перекрытие зон внедрения рабочей жидкости и разобщение интервалов гидрообработки осуществляют одним и тем же диспергированным материалом - гранулированным керамзитом, причем крупность фракции керамзита, применяемого для перекрытия зон внедрения жидкости, должна быть свыше 20 мм. Этот предел установлен исходя из следующих соображений. Диспергированный материал должен перекрывать перфорационные отверстия, но не проникать через перфорационные отверстия в затруб- ное пространство обсадной колонны. Проведение точечной перфорации осуществляется при помощи кумулятивного и гидропескоструйного перфораторов. Установлено, что приведенный диаметр перфорационных отверстий не превышает 15 мм. Кроме того, при перекрытии зоны перфорации диспергированный материал должен быть неподвижным, так как является упором для разобщающего моста между обработанным и необработанным интервалами. Как показали результаты стендовых испытаний, керамзитовая пробка длиной более 1.5м и фракцией более 20 мм продвигаться по гладкостенной колонне вследствие сцепления не может, а гидравлические сопротивления керамзит этой фракции создает незначительные (так при темпе нагнетания 2,1 10 м/с при длине пробки 20 м сопротивление составит только 3,5 МПа), поэтому может быть применен в качестве упора, перекрывающего перфорационные отверстия. Затем устанавливается разделительный мост из гранулированного керамзита фракцией 8...16 мм. Очевидно, чем меньше размер частиц материала, тем больше гидравлическое сопротивление создается при прочих равных условиях. Так как скважина имеет избыточное давление, а следовательно и противопоток самоизлива, то при намывании моста используются на- сосно-компрессорные трубы, оснащенные впереди специальной головкой, которая образует со стенкой обсадной колонны зазор не менее 6 мм (в противном случае может произойти заклинивание колонны насосно-компрессорных труб при спуске их в скважину), то нижний предел фракций керамзита при установке разобщающего моста установлен 8 мм, а верхний предел определяется в основном длиной устанавливаемого моста и достигает 16 мм.

Длина применяемого моста зависит от его гидравлического сопротивления и определяется из математического выражения I 0,37 Р -1 97 d -0,055 v -0,00628 Р2 + 0,19 d2+ + 0,0068 v2, м,

где 0,37; 1,97; 0,055; 0.00628; 0,19; 0,0068 - эмпирические коэффициенты;

Р - ожидаемое давление гидрообработки последующего интервала, МПа;

d -диаметр гранул керамзита, мм; v - темп нагнетания рабочей жидкости в последующий интервал обработки, л/с. Длина моста разобщения интервалов

гидрообработки установлена исходя из трех основных факторов; ожидаемое давление гидрообработки, фракционный состав керамзита и темп нагнетания - в зависимости от того, какое значение имеет тот или иной

0 фактор. Математическое выражение получено на основании проведенных исследований на значительном объеме, что обеспечивает получение качественной и достоверной оценки. Величина корреляци5 онного отношения составляет свыше 0,9.

Ожидаемое давление гидрообработки последующего интервала Р может быть различным и определяется по формулам подземной гидравлики.

0Для получения положительного эффекта диспергированный материал перекрытия зон внедрения рабочей жидкости должен обладать сферической формой (шар или окатыш), поскольку при доставке гранул в зону

5 установки моста движение происходит по трубам в водной среде, форма гранул играет значительную роль при снижении сопротивления движения; шероховатой поверхностью (для качественного сцепления между

0 собой гранул в установленном мосте); незначительным удельным весом (легкость вымывания продуктов разрушения при удалении разобщающего моста. Этим условием отвечает гранулированный керамзит,

5Способ выполняется следующим образом.

С поверхности сооружают скважину 1, в обсадной колонне которой проделывают перфорационные отверстия 2 в зоне внед0 рения рабочей жидкости первого интервала, начиная с забоя скважины 1, и производят нагнетание рабочей жидкости в массив горных пород в его зоне внедрения. Под действием напряжений, возникших при

5 закачке рабочей жидкости в горный массив, происходит выдавливание некоторого объема ранее закачанной рабочей жидкости в скважину 1. При открытии устья скважины 1 возникает обратный поток, скорость и про0 должительность которого зависят от избыточного давления. Величина избыточного давления и интенсивность его снижения зависят от физико-механических характеристик самого массива горных пород.а также от

5 параметров гидродинамического воздействия. При устьевом избыточном давлении более 3,0 МПа (когда самоистечение жидкости препятствует намыванию моста из диспергированного материала) в скважину 1

опускают насосно-компрессорные гладко- стенные трубы 3 с головкой 4 впереди, на передней части головки 4 находится клапан 5. Клапан 5 может быть выполнен из любого материала (конвейерной ленты, металла, пластмассы и др.). Трубы 3 с головкой 4 опускают в скважину 1 с таким расчетом, чтобы образовалась камера 6 для наполнения ее гранулами керамзита 7. Зазор между головкой 4 и обсадной колонной скважины 1 составляет 8 мм. Вовнутрь колонны труб 3 поступлению гранул керамзита препятствует клапан 5, который перекрывает проходное сечение головки 4 при движении жидкости в обратном направлении. Гранулы керамзита 7 фракцией свыше 20 мм посылают по трубам 3 с продавливанием его водой с помощью, например, насосных агрегатов ЦА-320. В процессе заполнения камеры б трубы 3 приподнимают на определенную величину и тем самым увеличивают свободное пространство камеры 6. Таким образом перекрывают полностью зону с отверстиями 2 скважины 1. Затем намывают разобщающий мост из гранулированного керамзита фракцией 8-16 мм, длина которого зависит от темпа нагнетания и давления гидрообработки.

Производят перфорацию и гидрообработку в следующем интервале обработки. Перекрытие и разобщение очередного и последующих интервалов производят аналогично описанному.

Пример. Скважина с горизонтальным окончанием ствола длиной 1870 м и диаметром бурения 215,9 мм обсажена стальными трубами внутренним диаметром 124,6 мм. Через скважину намечено произвести гид- робработку углепородного массива в 5 интервалах. В каждый интервал обработки планируется закачать по 12000 м рабочей жидкости. Ожидаемое давление нагнетания на входе в пласт 30.0 МПа. Темп нагнетания свыше 50 -10 3м3/с.

Перфорацию обсадной колонны осуществляют с помощью кумулятивного перфоратора, длина зоны перфорации составляет 8 м. Расстояние между обрабатываемыми интервалами составляет 80 м.

Производят вскрытие первого интервала обработки и нагнетание расчетного объема рабочей жидкости. Нагнетание производят с помощью насосных агрегатов, например 4АН-700. Затем в скважину опускают колонну насосно-компрессорных труб 73x5,5 мм, впереди которой имеется головка с диаметром 118,6 мм. На передней части головки установлен клапан из прорезиненной конвейерной ленты. Колонну насосно-компрессорных труб опускают в зону перфорации, образуя камеру. Затем посылают во внутреннее пространство порцию 10- м3 керамзита фракцией более 5 20 мм и продавливают его водой при помощи агрегата ЦА-320. Для перекрытия 8 м зоны с перфорацией необходимо подать в скважину 96,8 м3 керамзита.

Так как давление нагнетания составля10 етЗО.ОМПа и темп нагнетания 50 -10 3м3/с, то длина моста дпя разобщения интервалов обработки при применении гранул керамзита фракцией 10 мм должна быть: I 0.37 Р - -1,97 d - 0,055 v - 0,00628 Р2 + 0,19d2+0,0068«

15 -v2, м, I 19,0м.

Количество подаваемого в скважину керамзита фракцией, например, 10 мм для изоляции одного интервала должно быть не менее 0,23 м3.

0 Затем производят вскрытие во втором интервале обработки, нагнетают расчетный объем рабочей жидкости, перекрывают зону внедрения и изолируют обработанный интервал описанным способом. Таким обра5 зом обрабатывают все интервалы.

Гранулы керамзита фракцией свыше 8 мм применяются для разобщения интервалов гидрообработки исходя из наличия необходимого зазора между обсадной колонной

0 скважины и головкой, препятствующей попаданию гранул в затрубное пространство насосно-компрессорных труб при намывке керамзитового моста. Уменьшение применяемой фракции керамзита повлечет за со5 бой увеличение размеров (диаметра) головки, что небезопасно при ведении спу- скоподъемных операций, особенно в направленных скважинах. Применение гранул керамзита свыше 16 мм для разобщения

0 интервалов гидрообработки нецелесообразно, так как при этом резко увеличивается фильтрационная способность, что приводит к увеличению длины разобщающего моста. В этих пределах (8-16 мм) по приведенному

5 выражению с учетом необходимых условий (длина моста, давление и темп нагнетания рабочей жидкости), выбирается соответствующая фракция гранул керамзита.

0Применение керамзита фракцией свыше 20 мм направлено только на перекрытие зоны перфорации. Так как перфорационные отверстия могут быть различной величины, то перекрытие их на участке перфорации

5 скважины должно осуществляться керамзитом, гранулы которых способны пройти по насосно-компрессорным трубам и не пройти через перфорационные отверстия обсадной колонны.

Предлагаемый способ гидрообработки можно применять в скважинах, имеющих высокие избыточные давления, при которых происходит вынос диспергированного материала перекрытия и разобщение интервалов обратным потоком рабочей жидкости.

i Формула изобретения

Способ поинтервальной гидрообработки продуктивной толщи массива горных пород, включающий сооружение и обсадку скважины с поверхности, поочередную, начиная от забоя скважины, перфорацию обсадной колонны в зоне внедрения рабочей жидкости интервала обработки, нагнетание в каждый интервал рабочей жидкости, перекрытие зоны внедрения рабочей жидкости каждого обработанного интервала диспергированным материалом и разобщение его от необработанного мостом, отличающийся тем, что, с целью повышения области применения способа путем обеспечения гидрообработки через скважины с избыточным давлением, возникшим после гидрообработки интервала, для перекрытия зон

внедрения рабочей жидкости используют гранулированный керамзит фракцией более 20 мм, а разобщение каждого обработанного интервала от необработанного производят мостом из гранулированного керамзита

фракцией 8-16 мм, при этом длину моста определяют из следующего математического выражения I 0,37 Р -1,97 d - 0,055 v - 0,00628 Р2 + 0,19 d2 + 0,0068 v2, м где 0,37; 1,97; 0,055; 0,00628; 0,19; 0,0068 - эмпирические коэффициенты;

Р - ожидаемое давление гидрообработки последующего интервала, МПа;

d - диаметр гранул керамзита, мм; v - темп нагнетания рабочей жидкости в последующий интервал обработки, л/с.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для изоляции обработанных интервалов в скважинах с избыточным давлением. Цель - расширение области применения способа путем обеспечения гидрообработки через скважины с избыточным давлением, возникшим после гидрообработки интервала. С поверхности сооружают скважину, осуществляют ее обсадку и. начиная от забоя скважины, производят перфорацию обсадной колонны в зоне внедрения рабочей жидкости (РЖ) интервала обработки. В каждый интервал нагнетают РЖ. Затем перекрывают зону внедрения РЖ и каждый обработанный интервал диспергированным материалом. В качестве последнего используют гранулированный керамзит (ГК) фракцией более 20 мм. Каждый обработанный интервал разобщают от необработанного мостом из ГК фракцией 8-16 мм. Длину I моста определяют из выражения I 0,37 Р - 1,97 d - 0,055 v - 0,00628 Р2 f 0,19 d2 + 0,0068 v2, м, где 0,37; 1,97; 0,055; 0,00628; 0,19; 0,0068 - эмпери- ческие коэффициенты; Р - ожидаемое давление гидрообработки последующего интервала, МПа; d - диаметр гранул ГК, мм; v - темп нагнетания РЖ в последующий интервал обработки, л/с. Гранулы ГК имеют сферическую шероховатую поверхность, обладают незначительным удельным весом. Это снижает сопротивление движения материала по трубам в водной среде, позволяет качественно сцеплять гранулы между собой в мосте и легко вымывать продукты разрушения при удалении разобщающего моста. 1 ил. СО С о ю о о 4 00