Способ проведения локального направленного гидроразрыва пласта

Изобретение относится к разработке нефтяных, газовых и газокондесатных месторождений и, в частности, месторождений с ухудшенной структурой коллекторов, месторождений на поздней стадии разработки, характеризующейся высокой степенью обводнения добываемой продукции и наличием застойных и тупиковых зон, добыча из которых невозможна традиционными методами нефтеизвлечения. Обеспечивает повышение эффективности способа за счет возможности получения равномерной по всей длине вертикальной или горизонтальной трещины, ориентированной в направлении сосредоточения остаточных запасов углеводородов. Сущность изобретения: способ включает определение напряженных зон в пласте-коллекторе необсаженного ствола скважины сейсмическим зондированием методом рассеянных волн, бурение боковых параллельных стволов малого диаметра вдоль оси главных напряжений сжатия горного массива. При этом расстояние между параллельными горизонтальными стволами выбирают из условия обеспечения их устойчивости и проведения вертикального гидроразрыва по длине горизонтальных стволов с обеспечением движения трещин навстречу друг другу и их слияния с вовлечением в разработку целиков нефти, ее тупиковых и застойных зон в пласте с подошвенной водой или в пласте с выше и нижележащей водой. 6 ил.

 

Изобретение относится к области разработки нефтяных, газовых и газокондесатных месторождений, в частности к месторождениям с ухудшенной структурой коллекторов, месторождений на поздней стадии разработки характеризующейся высокой степенью обводненности добываемой продукции и наличием застойных и тупиковых зон, добыча из которых невозможна традиционными методами нефтеизвлечения.

Известен способ получения трещин в заданном направлении, предполагающий спуск в скважину насосно-компрессорных труб с гидромеханическим или гидромониторным щелевым перфоратором, азимутальную ориентацию колонны НКТ, щелевую перфорацию в заданном направлении, промывку скважины подъем НКТ с щелевым перфоратором, спуск НКТ с пакером и якорем, посадку пакера, закачку под давлением жидкости разрыва и закачку проппанта (патент РФ №2007552, кл. Е21В 43/26, от 06.12.1991).

Недостатками способа являются: а) нерегулируемое распространение трещины по вертикали и невозможность применения способа по этой причине в пластах с подошвенной водой, с наличием выше и ниже продуктивного горизонта водонасыщенных пластов с перемычкой малой мощности, б) негарантированного распространения трещины в направлении заданного щелевой перфорацией, в) радиальное распространение трещины, что не позволяет получить одностороннее направление в сторону застойных и тупиковых зон.

Известен способ получение азимутально направленных трещин в вертикальных скважинах путем предварительной перфорации перфоратором с отверстиями в одной вертикальной плоскости (патент РФ №2079643, кл. Е21В 43/24, Е21В 43/26 от 24.10.1994).

Недостатки этого способа те же, что и в вышеописанном случае.

Известен способ образования направленной вертикальной или горизонтальной трещины путем зарезки из вертикальной скважины горизонтальных стволов параллельно в одной вертикальной или горизонтальной плоскости, перфорации горизонтальных скважин в направлении друг к другу, закачку жидкости гидроразрыва и жидкости песконосителя (патент РФ №2176021, кл. Е21В 43/26, Е21В 43/26 от 11.06.1998).

Недостатком данного способа является дополнительная обсадка горизонтальных стволов, сложность ориентации перфорационных каналов в горизонтальном стволе, отсутствие гарантии распространения трещины в направлении друг к другу по всей длине горизонтальных стволов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа за счет возможности получения равномерной по всей длине вертикальной или горизонтальной трещины, ориентированной в направлении сосредоточения остаточных запасов углеводородов.

Необходимый результат достигается тем, что способ проведения локального направленного гидроразрыва пласта включает определение напряженных зон в пласте-коллекторе необсаженного ствола скважины сейсмическим зондированием методом рассеянных волн, бурение боковых параллельных стволов малого диаметра вдоль оси главных напряжений сжатия горного массива, при этом расстояние между параллельными горизонтальными стволами выбирают из условия обеспечения их устойчивости и проведения вертикального гидроразрыва по длине горизонтальных стволов с обеспечением движения трещин навстречу друг другу и их слияния с вовлечением в разработку целиков нефти, ее тупиковых и застойных зон в пласте с подошвенной водой или в пласте с выше и нижележащей водой.

Использование предлагаемого способа образования локальной направленной трещины гидроразрыва пласта обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

1. Предварительные исследования позволяют направить горизонтальные стволы в необходимом направлении, гарантирующем получение трещины.

2. Трещину задают выбранным расстоянием между горизонтальными стволами по длине горизонтальных стволов.

3. Образуемая трещина гарантированно соединяет вертикальный ствол с запасами, сосредоточенными в удаленной зоне от вертикальной скважины.

4. Посредством горизонтальных скважин малого диаметра имеется возможность проведения гидроразрыва в пластах с подошвенной водой, а также при наличии выше и ниже от продуктивного пласта водоносных пластов, экранированных от продуктивного перемычками малой мощности.

В настоящее время при проведении гидроразрыва пласта для решения задач направленного гидроразрыва пласта (далее ГРП) применяют технологию предварительной реперфорации эксплуатационной колонны щелевой или гидромониторной перфорацией либо уплотненной перфорацией зарядами повышенной мощности. Все эти методы не позволяют управлять ГРП и вид получаемой трещины носит хаотичный характер. В последнее время получила развитие технология «РадТех» бурения боковых стволов малого диаметра, позволяющая бурить боковые стволы из существующих вертикальных скважин на протяженность до 100 м. Технология получила развитие на нефтяных меторождениях Казахстана. В силу определенных причин, основной из которых является кольматация ствола малого диаметра в процессе бурения, получаемые приросты низки и не решают приобщения в разработку недренируемых запасов. Кроме того, существующие технологии ГРП на сегодня не позволяют получить азимутально ориентированных трещин. В основном получают радиальные трещины, что не позволяет по ряду скважин проведение ГРП (в пластах с подошвенной водой или имеющих выше и ниже продуктивного пласта водоносные пласты с перемычками малой мощности). Сочетание двух технологий - бурение боковых параллельных стволов малого диаметра с последующим гидроразрывом пласта успешно решает перечисленные задачи - возможность гидроразрыва в скважинах с подошвенной водой и наличием выше и нижележащих водоносных пластов с перемычками малой мощности, вовлечения в разработку целиков нефти, тупиковых и застойных зон.

В настоящее время проведены испытания способа, подтверждающие интенсификацию притока нефти (газа) к скважине или улучшения приемистости нагнетательной скважины.

Изобретение поясняется чертежом, где

На фиг.1 показано относительное расположение двух горизонтальных скважин.

На фиг.2 приведены зоны разрушения на отрыв при расположении боковых скважин вдоль оси главного сжатия, полученные путем компьютерных расчетов, в основу которых заложены данные, полученные при проведении исследований.

На фиг.3 даны интенсивности деформаций при расположении скважин вдоль оси главных напряжений сжатия.

На фиг.4 показано распределение зон разрушения на отрыв в среде с изотропными напряжениями , .

Фиг.5 иллюстрирует распределение интенсивности деформаций в среде с изотропными напряжениями , .

Фиг.6 показывает, как распространение трещины гидроразрыва в среде с начальными напряжениями ,

Сущность способа состоит в следующем.

До бурения горизонтальных стволов проводят в вертикальных стволах, например, сейсмические исследования. В результате исследований получают данные по изменениям напряжения поля в пласте. Конечная нефтеотдача заводненного пласта связана с отбором из целиков нефти, изолированных языками воды. Эта процедура обеспечивает проведение трещины гидроразрыва к целику. Однако ориентацию трещин гидроразрыва определяют анизотропией поля начальных напряжений в горном массиве, а именно они идут вдоль плоскости двух главных напряжений. Для предварительного определения напряженных зон в пласте-коллекторе необсаженного ствола проводят сейсмическое зондирование методом рассеянных волн. Далее необходимо введение в массив начальных дефектов (предразрушения).

В данном изобретении начальный дефект создают за счет выбора вдоль вертикали определенного расстояния между горизонтальными стволами (фиг.1). Как было указано выше - для определения расстояния производят обработку данных, полученных, например, в результате сейсмических исследований. Полученные данные вводят в компьютерную программу и определяют по результатам обработки направление напряженных зон, после чего рассчитывают расстояние с учетом полученных данных, которое соответствует минимальной высоте трещины гидроразрыва.

Ниже приведена серия расчетов расстояния между горизонтальными стволами. Процесс проводки параллельных стволов устойчив. Для установления этого факта была проведена серия расчетов взаимодействия скважин по мере их удаления друг от друга (расстояния L=3, 4, 6, 8 см соответственно). Фиг.2 иллюстрирует распределение зон разрушения на отрыв в окрестности скважин в пласте с начальными напряжениями , Видно, что на расстоянии порядка радиуса скважины при L=3 см отверстия сильно взаимодействуют между собой, а зоны разрушения сливаются. Однако уже на расстоянии L=4 см зоны разрушения взаимодействуют мало, а при L=6 см этого уже вообще нельзя заметить. Более заметно взаимодействие скважин при анализе поля интенсивности деформаций (фиг.3). Однако и здесь при L>8 см интерференция полей деформации практически исчезает. Отсюда следует вывод, что для устойчивой проводки расстояния между боковыми скважинами должны превосходить их диаметры.

Для начальных напряжений , ситуация еще более упрощается. Действительно, как видно из фиг.4, зоны разрушения не взаимодействуют даже на расстоянии L=3 см. Более чувствительно поле деформаций (фиг.5), однако и здесь при L=22 см взаимодействие уже незаметно.

Кроме выбора оптимального расстояния между параллельными горизонтальными стволами, выполнение горизонтальных стволов без обсадных труб также будет способствовать получению нужного направления разрыва горных пород.

Реализация способа позволит улучшить условия проведения ГРП из параллельных скважин, расположенных вдоль оси максимального сжатия (вертикали). В этом случае трещины движутся навстречу друг другу и сливаются, как показано на фиг.6, облегчая процесс гидроразрыва.

Способ проведения локального направленного гидроразрыва пласта, включающий определение напряженных зон в пласте-коллекторе необсаженного ствола скважины сейсмическим зондированием методом рассеянных волн, бурение боковых параллельных стволов малого диаметра вдоль оси главных напряжений сжатия горного массива, при этом расстояние между параллельными горизонтальными стволами выбирают из условия обеспечения их устойчивости и проведения вертикального гидроразрыва по длине горизонтальных стволов с обеспечением движения трещин навстречу друг другу и их слияния с вовлечением в разработку целиков нефти, ее тупиковых и застойных зон в пласте с подошвенной водой или в пласте с выше и нижележащей водой.