Способ гидродинамического разрыва пласта

 

Изобретение относится к гидроразрыву в процессах нефтегазодобычи. Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет резонансного усиления амплитуды колебаний давления жидкости в интервале гидроразрыва. Перед гидроразрывом в скважину спускают колонну труб с утяжеленной нижней частью. Заполняют жину жидкостью разрыва и начинают периодически поднимать и опускать колонну труб на длину одной свечи. При этом спуск колонны труб приводят с ускорением до момента возвращения отраженной от устья волны разрежения в интервал гидроразрыва , после чего проводят торможения колонны труб до момента прихода отраженной от устья волны сжатия в интервал гидроразрыва . Операцию спуска с переменной скоростью проводят до достижения колонной труб нижнего положения, после чего колонну труб поднимают вверх на длину одной свечи. 2 ил. ч# « Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 43/26

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)4651402/03 (22)20.02.89 (46)30.05.91, Бюл. М 20 (71)Центральная геофизическая экспедиция (72)С.Д.Цейтлин, А.С.Кашик и Э.Е.Лукьянов (53)622.245(088,8) (56)Цейтлин С.Д. Гидродинэмический способ разрыва пласта. Изв, ВУЗов. Сер. геология и разведка. M.: 1987, (Ф 10, с.139-141. (54)СПОСО Б ГИД РОДИ НАМИ Ч ЕСКОГО

РАЗРЫВА ПЛАСТА (57)Изобретение относится к гидроразрыву в процессах нефтегазодобычи. Цель изобретения — повышение эффективности способа за счет резонансного усиления амплитуды колебаний давления жидкости в интервале

Изобретение относится к созданию гидроразрыва пластов и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и газа из слабопроницаемых пластов, а также для увеличения приемистости нагнетательных скважин, Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет резонансного усиления амплитуды колебания давления жидкости в интервале разрыва пласта.

На фиг. 1 изображена схема скважины и расположение отдельных узлов, необходимых для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — временная зависимость гидродинамической составляющей давления на забое и скорости движения КБТ, рассчитанном для приведенного примера по проведению гидрораэрывэ.. Ж, 1652519 А1 гидроразрыва. Перед гидроразрывом в скважину спускают колонну труб с утяжеленной нижней частью. Заполняют скважину жидкостью разрыва и начинают периодически поднимать и опускать колонну труб на длину одной свечи. При этом спуск колонны труб приводят с ускорением до момента возвращения отраженной от устья волны разрежения в интервал гидроразрыва, после чего проводят торможения колонны труб до момента прихода отраженной от устья волны сжатия в интервал гидроразрыва. Операцию спуска с переменной скоростью проводят до достижения колонной труб нижнего положения, после чего колонну труб поднимают вверх на длину одной свечи, 2 ил.

Обсаженная скважина глубиной Н имеет собственную частоту колебаний, равную

27г 2Н

W = —, где Т = (С вЂ” скорость распростТ С ранения волн давления в скважине, зависящая от сжимаемости жидкости и упругости стенки скважины).

При резком спуске колонны на забое скважины возникает волна сжатия, которая, устремляясь вверх по скважине, достигает ее устья и отражается от свободной поверхности с изменением полярности (становится волной разряжения). Через время. равное проходу волны вверх-вниз по сква2Н жине, (t- ) волна разряжения приходит к забою. Если в это время начать торможение колонны, то происходит дополнительное снижение давления в области ее торца.

1652519

55

Через промежуток времени, равный t =, на забой скважины приходит отра2Н

С женная от устья волна сжатия. Если в этот момент снова начать ускоренный спуск колонны, то величина давления в интервале гидроразрыва значительно увеличится за счет эффекта резонанса.

Чередуя ускоренный спуск и торможение колонны бурильных труб с частотой, равной частоте собственных колебаний скважины, за счет резонансного усиления значительно увеличивается амплитуда колебания давления в интервале гидрораэрыва, Процесс заканчивается после того, как общий спуск бурильной колонны произведен на длину, равную длине одной свечи (обычно 32-3б м), Расчеты показывают, что эа время спуска колонны на одну свечу можно произвести 2-4 разгона и торможений и за счет резонанса удвоить амплитуду гидродинамической составляющей давления, доведя ее до 15-30 МПа, что достаточно для получения трещины гидроразрыва.

Преимуществом способа является использование резонансного явления для создания гидродинамического давления в скважине, что позволяет осуществлять гидроразрыв пласта в глубоких скважинах (до

4000 м), а также в скважине, стенки которой сложены высокопрочными породами.

Основными элементами схемы, представленной на фиг.1, являются обсаженная скважина 1, колонна 2 бурильных труб, обратный клапан 3, пласт 4, перфорированная щель 5, жидкость 6 гидроразрыва, цементный мост 7, граница 8 двух жидкостей, Способ осуществляют следующим образом, После завершения бурения скважину обсаживают колонной и устанавливают цементный мост 7 на уровне подошвы пласта

4. Производят щелевую перфорацию 5 и опускают бурильную колонну 2 в интервал скважины, содержащий пласт, Производят подъем колонны на длину одной свечи, одновременно через обратный клапан 3 подают жидкость 6 гидроразрыва, затем осуществляют резкий спуск колонны 2 до момента прихода в интервал гидроразрыва пласта 4 отражений от устья волны, при этом давление в интервале гидроразрыва уменьшается. После этого производят резкое торможение колонны с помощью тормоза, которое приводит к еще большему уменьшению давления в интервале гидроразрыва. В момент прихода отраженной от устья волны сжатия в интервал гидроразрыва давление начинает возрастать, произво5

45 дя в этот момент последующий ускоренный спуск колонны, получаем значительное увеличение давления в этом интервале за счет резонансного явления. Чередуя этапы разгона и торможения колонны с периодом

2Н/С, производят гидроразрыв пласта. После проведения гидроразрыва пласта колонну бурильных труб вновь поднимают и одновременно закачивают через обратный клапан 3 фиксирующую жидкость, например буровой раствор с песком. Спуски и подьемы бурильных труб производят до тех пор, пока не зафиксируют образовавшиеся трещины гидроразрыва пласта. Так как величина полученного в результате резонансного усиления гидроимпульса, зависит от диаметра нижнего участка КБТ, плотности и реологии жидкости гидроразрыва и т.д., то для обеспечения гидроразрыва пласта можно подобрать оптимальные значения этих параметров, В качестве примера рассмотрим скважину глубиной Н = 2000 м, обсаженную трубой, внутренний диаметр которой 0 = 0,2 м.

Колонна труб, используемая для гидроразрыва, состоит из труб диаметром, м:

О, = 0,142, длиной Н = 1800 и УБТ диаметром

Буба. = 0 185, длиной Н = 170. На забое скважины находится продуктивный малопроницаемый пласт, давление гидроразрыва которого Ргидр. = 60 МПа, Столб жидкости в скважине, плотность которого р= 1500 кг/м обеспечивает гидростатическое давление на забое Рз = 1500 10 200 =

=30 МПа. Проведение- пескоструйной перфорации с длиной горизонтальной щели

I = 0;5 м снижает давление гидроразрыва на

10 МПа. Для определения скорости движения бурильных труб, необходимой для того, чтобы величина гидродинамической составляющей давления превышала 20 МПа после выбора жидкости гидроразрыва с параметрами p = 1800 кг/м; К = 4,8; п = 0,25 и размеров колонны труб были проведены расчеты на ЭВМ.

Период собственных колебаний выбранной скважины

Т = 1000 = 4 с (С = 1000м/c).

2Н 4000

Начинаем первый ускоренный спуск (Ca> = 0,8 м/с ), колонны в течение ti = 4 с

2 (фиг,2), колонна за это время опустится в скважину на расстояние, равное I> = a>3 =

=6,4 м, При этом скорость колонны в конце разгона равна Vi = dtt> =3.2 м/с, а давление гидродинамической составляющей через t> определяется из расчетов на ЭВМ.

Р макс = 9 МПа. Далее в течение последу.

1652519 ющих tz = 4с производим торможение колонны с ускорением аг = — 0,5 м/с до Чг = г

=V1 — аг3г = 3,2 — 0 6 4 = 1,2 м/с.

При этом колонна дополнительно опускается на глубину

1; — Члг — =8,8 м, агЙ

Следующий этап ускоренного спуска колонны включает разгон ее в течение tg =

=4 с до Чз = Чг + азиз = 4,4 м/с. При этом колонна опустится на глубину lз = 11,6 м, а давление в интервале гидрОразрыва достигает 22 МПа, что достаточно для проведения гидроразрыва.

На последнем этапе 14 =1-1>. lг — 1з =

=36-6,4-8.8-11.6 = 9 м производится остановка колонны. На фиг,2 приведена тахограмма движения КБТ и значение гидродинамической составляющей давления. полученное при этом. Проведение спуска КБТ приведенной компоновки с параметрами рассмотрены в примере, без использования pe30HIHc3 IlpM разгоне КБТ до VMaac =

=4,4 м/с дает P s

Таким образом, используя резонансное усилие амплитуды колебания давления жидкости, можно создавать высокое гидродинамическое давление, достаточное для гидрораэрыва пласта как в глубоких скважинах, так и в скважинах, сложенных твердыми породами без применения дорогостоящих агрегатов.

Все это повышает эффективность предлагаемого способа, его технологичность, а. также управляемость процесса гидроразрыва.

Формула изобретения

Способ гидродинамического разрыва пласта, включающий установку обсадной колонны в скважине и цементного моста

10 ниже интервала гидроразрыва, проведение щелевой перфорации и спуск в интервал гидроразрыва колонны труб с обратным клапаном в утяжеленной нижней части, заполнение нижней части скважины жидко15 стью разрыва до полного погружения в нее утяжеленной части труб и периодический подъем и ускоренный спуск колонны труб на длину одной свечи с последующей фиксацией образовавшихся трещин, о т л и ч а ю20 шийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет резонансного усиления амплитуды колебания давления жидкости в интервале разрыва пласта, ускоренный спуск колонны труб осуществля25 ют до момента возвращения отраженной от устья волны разряжения в интервал гидроразрыва, после чего проводят торможение колонны труб до момента прихода отраженной от устья волны сжатия в интер30 вал гидроразрыва, при этом операции ускоренного и замедленного спуска повторяют до достижения колонны труб нижнего положения, 1652519 ие.

Составитель А, Симецкэя

Редактор Ю, Середа . Техред М.Моргентал Корректор С, Черни

Заказ 1754 Тираж 372 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патенг", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101