Способ создания трещины гидроразрыва в заданном интервале пласта и устройство для его осуществления

 

Способ создания трещины гидроразрыва в заданном интервале пласта применяется в нефтяной и газовой промышленности и используется для повышения производительности как вновь вводимых, так и действующих добывающих и нагнетающих скважин. Технический результат - создание в пласте локализованных по его разрезу трещин гидроразрыва и интенсифицирование выработки отдельных интервалов и пропластков. Способ заключается в том, что в скважину на насосно-компрессорных трубах спускают гидроабразивный перфоратор одновременно с пакером. Устанавливают клапанный шар. Проводят опрессовку колонны насосно-компрессорных труб на давление гидроразрыва. При этом втулка находится в верхнем положении, герметизируя насадки. Шар выполняет назначение опрессовочного. Для прорезания перфорационных каналов срывают пакер. Допускают перфоратор в заданный интервал продуктивного пласта. Втулка перемещается в нижнее положение. Открываются насадки, через которые жидкость с абразивом вскрывает пласт. После прорезания каналов извлекают клапанный шар. Приподнимают пакер над пластом к повторно его сажают. В результате втулка перемещается вверх и герметизирует насадки. Затем проводят гидроразрыв пласта. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для повышения производительности как вновь вводимых, так и действующих добывающих и нагнетательных скважин.

Известен способ создания трещины гидроразрыва в заданном интервале продуктивного пласта посредством временного перекрытия намеченного интервала сверху пакером, а снизу песчаной пробкой (Усачев П.М. Гидравлический разрыв пласта.- М.: Недра, 1986, с. 102).

Указанный способ не во всех случаях может быть успешно реализован. Этот способ неприменим для локализации трещин в середине или нижней части фильтра скважины. Кроме того, он неэффективен в случае некачественной перфорации обрабатываемого интервала, что приводит к прорыву созданных барьеров и развитию трещины за пределами выбранного интервала воздействия.

Наиболее близким аналогом является способ создания трещины гидроразрыва в заданном интервале пласта, заключающийся в том, что в скважину спускают гидроабразивный перфоратор с насадками и шаровым клапаном, устанавливают клапанный шар, опрессовывают колонну насосно-компрессорных труб, проводят прорезание перфорационных каналов, извлекают клапанный шар, спускают в скважину пакер, производят его посадку над пластом и затем - гидроразрыв пласта (Временная инструкция по гидропескоструйному методу перфорации и вскрытию пласта, М., ВНИИ, 1967, с.2 12-15).

Известный способ более надежно осуществляет локализацию трещины гидроразрыва в заданном интервале продуктивного пласта, однако требует существенных дополнительных затрат на проведение предварительной гидроабразивной перфорации, что значительно удорожает комплекс подготовительных работ к проведению гидроразрыва пласта.

Известно устройство - пескоструйный перфоратор, состоящий из корпуса, узла насадок, в который входят насадка, держатель насадки и стопорное кольцо, хвостовик, заглушки, клапан перфоратора и клапан опрессовки труб (Усачев П.М. Гидравлический разрыв пласта.- М.: Недра, 1986, с.64).

Недостатком известного перфоратора является сложность его изготовления, кроме того, необходимость смены клапанных шаров для проведения опрессовки колонны насосно-компрессорных труб и перфорации.

Наиболее близким аналогом устройства для создания трещины гидроразрыва является гидроабразивный перфоратор, содержащий полый цилиндрический корпус с насадками и втулку, размещенную в полости корпуса, со сквозным осевым каналом, седлом под клапанный шар и уплотнениями (SU, авт. св. 564409, кл. E 21 B 43/114, 1977).

Известное устройство используется для многократного срабатывания, однако оно не позволяет исключить часть промежуточных операций при подготовке и проведении гидроразрыва пласта. Кроме того, известный гидроабразивный перфоратор имеет сложную конструкцию.

Технической задачей изобретения является существенное снижение затрат при создании в пласте локализованных по разрезу трещин гидроразрыва, в результате чего возможно интенсифицировать выработку отдельных интервалов и пропластков.

Снижение затрат достигается за счет исключения повторных спуско-подъемных и опрессовочных операций, а также промежуточных установок и извлечений клапанных шаров.

Техническая задача решается в заявленном изобретении за счет применения гидроабразивного перфоратора специальной телескопической конструкции, который работает как перфоратор при свободной подвеске колонны насосно-компрессорных труб, а при ее частичной разгрузке на якоре пакера - как герметичный патрубок.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе создания трещины гидроразрыва в заданном интервале пласта, заключающемся в том, что в скважину спускают гидроабразивный перфоратор с насадками и шаровым клапаном, устанавливают клапанный шар, опрессовывают колонну насосно-компрессорных труб, проводят прорезание перфорационных каналов, извлекают клапанный шар, спускают в скважину пакер, производят его посадку над пластом и затем - гидроразрыв пласта, спуск в скважину перфоратора и пакера осуществляют одновременно, при этом опрессовку колонны насосно-компрессорных труб проводят на давление гидроразрыва.

Это позволяет отказаться от промежуточных операций: установки опрессовочного клапанного шара в седло под насадками перфоратора, опрессовку колонны насосно-компрессорных труб на давление перфорации и извлечение опрессовочного клапанного шара.

Задача решается также тем, что перфоратор размещают под пакером.

Кроме того, возможен и другой вариант установки перфоратора для осуществления поставленной задачи. Он заключается в том, что перфоратор размещают над пакером. При этом пакер предварительно сажают над пластом для проведения опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, затем срывают пакер, допускают перфоратор в заданный интервал пласта, после прорезания перфорационных каналов приподнимают пакер над пластом и повторно его сажают, в результате чего герметизируют насадки перфоратора для последующего проведения гидроразрыва пласта.

Поставленная задача реализуется за счет того, что в устройство для создания трещины гидроразрыва в заданном интервале пласта, содержащем цилиндрический корпус с насадками и втулку, размещенную в полости корпуса, со сквозным осевым каналом, седлом под клапанный шар и уплотнениями, втулка выполнена с хвостовиком, выступающим за пределы корпуса и соединенным с пакером, при этом корпус и втулка связаны между собой шпоночным соединением для обеспечения поворота пакера при вращении колонны насосно-компрессорных труб.

На фиг. 1 показан гидроабразивный перфоратор - устройство для создания трещины гидроразрыва в положении для прорезания перфорационных каналов; на фиг. 2 - при подготовке его к гидроразрыву в момент герметизации насадок.

Гидроабразивный перфоратор-устройство для создания трещины гидроразрыва содержит полый цилиндрический корпус 1 с насадками 2, втулку 3, размещенную в полости корпуса 1, со сквозным осевым каналом 4, седлом 5 под клапанный шар 6 и уплотнениями 7. Втулка 3 выполнена с хвостовиком 8, выступающим за пределы корпуса 1 и снабженным соединительным элементом, например резьбой 9, для крепления пакера (на чертеже не показан). В корпусе 1 с противоположной от хвостовика 8 стороны выполнена резьба 11 для соединения перфоратора с колонной насосно-компрессорных труб.

Корпус 1 и втулка 3 связаны между собой шпоночным соединением, шпоночный паз 12 которого выполнен, например, на боковой поверхности втулки 3, а шпонка 13 установлена в корпусе 1.

Такое соединение обеспечивает свободное, возвратно-поступательное перемещение втулки 3 в полости корпуса 1 и поворот пакера при вращении колонны насосно-компрессорных труб за счет упора шпонки 13 в боковую поверхность паза 12.

Способ осуществляется следующим образом.

В скважину на насосно-компрессорных трубах спускают гидроабразивный перфоратор и пакер с якорем. Пакер соединен резьбовым соединением с хвостовиком 8 втулки 3 перфоратора. При этом перфоратор размещен над пакером. Пакер предварительно устанавливают над пластом и производят его посадку посредством частичной разгрузки колонны насосно-компрессорных труб на якоре пакера за счет ее вращения.

Устанавливают универсальный клапанный шар 6 в седло 5 перфоратора и производят опрессовку колонны насосно-компрессорных труб на расчетное давление гидроразрыва с учетом запаса прочности. При опрессовке колонны насосно-компрессорных труб втулка 3 находится в крайнем верхнем положении, а клапанный шар 6 выполняет назначение опрессовочного.

После опрессовки срывают пакер, допускают перфоратор в заданный интервал продуктивного пласта и производят гидроабразивную перфорацию. При этом жидкость с абразивом (песком) под необходимым давлением поступает по насосно-компрессорным трубам в корпус 1 и прижимает клапанный шар 6 к каналу 4, перекрывая его. Втулка 3 при этом находится в крайнем нижнем положении и жидкость выходит через насадки 2, вскрывая продуктивный пласт.

После прорезания перфорационных каналов обратной промывкой, извлекают клапанный шар 6. Приподнимают колонну насосно-компрессорных труб вместе с перфоратором и пакером до установки последнего над пластом и повторно сажают пакер. При этом втулка 3 перемещается в полости корпуса 1 вверх до упора шпонки 13 в торец паза 12 герметично перекрывая насадки 2.

После проведения гидроразрыва закрывают устье скважины для деструкции геля, перераспределения давления в пласте и трещине и ее смыкания.

При установке перфоратора под пакером предварительную посадку пакера не производят. Такое размещение перфоратора относительно пакера применяют при достаточном для циркуляции зазоре между уплотнительными элементами пакера и обсадной колонной.

Формула изобретения

1. Способ создания трещины гидроразрыва в заданном интервале пласта, заключающийся в том, что в скважину спускают гидроабразивный перфоратор с насадками и шаровым клапаном, устанавливают клапанный шар, опрессовывают колонну насосно-компрессорных труб, проводят прорезание перфорированных каналов, извлекают клапанный шар, спускают в скважину пакер, производят его посадку над пластом и затем - гидроразрыв пласта, отличающийся тем, что спуск в скважину перфоратора и пакера осуществляют одновременно, при этом опрессовку колонны насосно-компрессорных труб проводят на давление гидроразрыва.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перфоратор размещают под пакером.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перфоратор размещают над пакером, при этом пакер предварительно сажают над пластом для проведения опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, затем срывают пакет, доспускают перфоратор в заданный интервал пласта, после прорезания перфорационных каналов приподнимают пакер над пластом и повторно его сажают, в результате чего герметизируют насадки перфоратора для последующего проведения гидроразрыва пласта.

4. Устройство для создания трещины гидроразрыва в заданном интервале пласта, содержащее полый цилиндрический корпус с насадками и втулку, размещенную в полости корпуса, со сквозным осевым каналом, седлом под клапанный шар и уплотнениями, отличающееся тем, что втулка выполнена с хвостовиком, выступающим за пределы корпуса и соединенным с пакером, при этом корпус и втулка связаны между собой шпоночным соединением для обеспечения поворота пакера при вращении колонны насосно-компрессорных труб.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.06.2007

Извещение опубликовано: 27.01.2009        БИ: 03/2009

---