Способ осуществления импульсного гидроразрыва

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин. Способ осуществления импульсного гидроразрыва включает закачивание в полость скважины жидкости, формирование перепадов давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне, в виде перемещающейся по полости скважины волны движения массы жидкости. Волна образуется при периодическом открывании полости скважины на устье для вытекания скважинной жидкости, находящейся под давлением, и повышения давления с применением вентилей слива и долива жидкости. Вентиль слива жидкости соединяет полость скважины со сливной емкостью. Вентиль долива жидкости соединяет полость скважины с источником жидкости, находящейся под давлением. Открывают оба вентиля и прикладывают давление, достаточное для осуществления циркуляции жидкости через затрубное пространство и полость насосно-компрессорной трубы. После достижения потоком заданной скорости движения резко увеличивают давление подачи циркулируемой жидкости. Увеличенное давление поддерживают в течение времени, достаточного для достижения ударной волной призабойной зоны и воздействия на трещины пласта. Техническим результатом является увеличение нефтеотдачи пласта путем гидроразрыва, осуществленного за счет массы и инерции скважинной жидкости без применения насосных агрегатов высокого давления.

 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, понизившегося вследствие кольматации призабойной зоны асфальтосмолопарафиновыми образованиями и мехпримесями.

Известен способ очистки скважины от отложений в процессе ее эксплуатации (Велиев Ф.Г., Курбанов Р.А-И., Алиев Э.Н., патент №1700207, кл. E21B 37/00), в котором периодически создают на устье скважины волны отрицательного давления, для чего перекрывают задвижки на выкидной линии и выдерживают ее в перекрытом состоянии, затем открывают.

Однако максимальное изменение давления от гидравлического удара при открытии выкидной линии составляет 1,5 МПа в течение долей секунды, что недостаточно для формирования мощной волны, кроме того, необходимо использование насоса с обеспечением его питания.

Известен способ освоения и очистки призабойной зоны скважин импульсным дренированием (Носов П.И., Сеночкин П.Д., Нурисламов Н.Б. и др., патент №2159326, кл. E21B 43/25), в котором формирование депрессионного перепада давления между призабойной зоной пласта и полостью скважины производится путем предварительной закачки флюида в скважину, создании периодических импульсов давления в призабойной зоне пласта в виде затухающей стоячей волны, перемещающейся по полости скважины, и стравливании давления при перемещении флюида по скважине из призабойной зоны пласта к дневной поверхности при резком открытии полости скважины.

Однако призабойная зона плохо промывается скважинкой жидкостью, поскольку гидроудар имеет короткое время воздействия, в течение которого трещины пласта в течение ударного воздействия не успевают полностью раскрываться и смыкаться.

Известен способ заканчивания скважины и устройство для его осуществления (Волдаев Н.А., патент №2271441, кл. E21B 43/117), включающий спуск селективного кумулятивного перфоратора, содержащего секции с отдельным кумулятивным зарядом в каждой секции, создание подруба в горной породе с образованием в пласте веера каналов в плоскости, перпендикулярной оси скважины путем посекционного совмещения кумулятивных зарядов с плоскостью подруба и последовательного их выстреливания. Производят импульсный гидроразрыв пласта.

Однако для осуществления импульсного гидроразрыва необходимо применение кумулятивного перфоратора и проведение дополнительной перфорации.

Известен способ обработки прискважинной зоны пласта (Шипулин А.В., патент №2266404, кл. E21B 43/25), взятый за прототип, включающий создание периодических импульсов давления в прискважинной зоне пласта в виде перемещающейся по полости скважины ударной волны, образующейся при периодическом открывании полости скважины на устье с применением вентилей, один из которых соединяет полость скважины со сливной емкостью, второй - с источником жидкости, находящейся под давлением.

Однако для осуществления гидроразрыва необходимо применять насосные агрегаты и устьевое оборудование высокого давления, частая коммутация которой трудно осуществима.

Задачей изобретения является получение импульсов высокого давления в зумпфе скважины за счет приведение массы столба скважиной жидкости в состояние движения с ускорением и ее торможения с применением сравнительно низкого перепада давления на устье скважины.

Задача решается тем, что, применяя способ осуществления импульсного гидроразрыва, включающий закачивание в полость скважины жидкости, формирование перепадов давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны движения массы жидкости, образующейся при периоджеском открывании полости скважины на устье для вытекания скважинной жидкости, находящейся под давлением, и повышения давления с применением вентилей, один из которых - вентиль слива жидкости соединяет полость скважины со сливной емкостью, второй - вентиль долита жидкости - с источником жидкости, находящейся под давлением, открывание и закрывание полости скважины на устье для вытекания скважинной жидкости, находящейся под давлением, осуществляют вентилем слива жидкости, повышают давление в скважине соединением устья скважины с источником жидкости, находящейся под давлением, путем открытия вентиля долива жидкости, открывают оба вентиля и прикладывают давление, достаточное для осуществления циркуляции жидкости через затрубное пространство и полость насосно-компрессорной трубы, после достижения потоком заданной скорости движения резко увеличивают давление подачи циркулируемой жидкости, увеличенное давление поддерживают в течение времени, достаточного для достижения ударной волной призабойной зоны и воздействия на трещины пласта, во время воздействия ударной волны на трещины пласта перекрывают вентиль слива жидкости, затем уменьшают давление закачки, открывают вентиль слива жидкости и возобновляют циркуляцию.

Такой способ позволяет осуществлять гидрорязрыв пласта за счет массы и инерции скважинной жидкости и без применения насосных агрегатов высокого давления.

Способ реализуют следующим образом. На устье скважины устанавливают вентили, первый из которых соединяет полость насосно-компрессорной трубы со сливном емкостью, второй - затрубное пространство с источником жидкости, находящейся под давлением, например линией жидкости, предназначенной для закачки в нагнетательные скважины или агрегатом ЦА-320, либо полость насосно-компрессорной трубы с источником жидкости, находящейся под давлением, затрубное пространство со сливной емкостью.

Открывают оба вентиля и приложением относительно небольшого давления осуществляют закачку жидкости для вызова циркуляции через затрубное пространство и насосно-компрессорную трубу. Задают скорость движения циркуляционного потока жидкости исходя из планируемой величины гидроудара.

Резко увеличивают давление закачки. На устье образуется область высокого давления, которая за счет заданной скорости циркуляции перемещается к призабойной зоне. Под воздействием высокого давления, прикладываемого на устье, скорость движения уплотненной массы скважинной жидкости увеличивается. При достижении зумпфа скважины волна движения жидкости упирается в препятствие и резко замедляется, что сопровождается повышением давления.

Повышение давления в области призабойной зоны приводит к расширению существующих и образованию новых трещин. Перемещение массы жидкости в призабойной зоне способствует ее промывке, отрыву адсорбционных отложений от стенок поровых каналов и трещин, а также расшатыванию и выкрашиванию низкопроницаемых фрагментов скелета пласта.

Для поддержания давления, необходимого для воздействия на трещины пласта, вентиль слива закрывают.

Через отрезок времени, достаточный для деформации трещин пласта открывают вентиль слива и снижают давление закачки до уровня осуществления циркуляции жидкости. Давление в призабойной зоне скважины снижается, трещины пласта смыкаются. Операцию повышения давления в призабойной зоне повторяют необходимое количество раз для развития трещин массива пласта, прилегающего к скважине. Степень развития трещин пласта регулируют величиной приложенного давления и длительностью его воздействия.

Энергия гидроудара пропорциональна массе движущейся жидкости и квадрату скорости ее движения, поэтому воздействие на пласт определяется скоростью циркуляции жидкости и величиной давления, формирующего ударную волну. Торможение инерционной массы жидкости создает повышенное давление вблизи призабойной зоны и в малой степени влияет на верхнюю и среднюю части колонны.

Движение многотонной массы жидкости оказывает воздействие как на призабойную зону, так и массив пласта. Инфранизкие частоты имеют малое затухание, поэтому периодические изменения забойного давления передаются в виде волн низкой частоты по простиранию пластов и способствует перераспределению напряжений в массиве, что положительно влияет на нефтеотдачу.

Технология импульсного гидроразрыва позволяет создавать в скважине несколько радиально расходящихся от ствола трещин. Основной результат - рост эффективного радиуса скважины, вовлечение в разработку всей толщи пласта, приобщение максимального числа продуктивных прослоев и удаленных участков. Механизм импульсного гидроразрыва заключается в распространении волн по трещинам пласта, соударение кусков разрушенного массива.

Воздействие на пласт возможно осуществлять при прямой и при обратной циркуляции скважинной жидкости.

Скважинная жидкость может содержать химические реагенты для более производительной обработки. Способ может быть применен совместно с другими видами обработки призабойной зоны: кислотной, тепловой, виброимпульсной, акустической и т.д.

Способ осуществления импульсного гидроразрыва, включающий закачивание в полость скважины жидкости, формирование перепадов давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны движения массы жидкости, образующейся при периодическом открывании полости скважины на устье для вытекания скважинной жидкости, находящейся под давлением, и повышения давления с применением вентилей, один из которых - вентиль слива жидкости соединяет полость скважины со сливной емкостью, второй - вентиль долива жидкости - с источником жидкости, находящейся под давлением, открывание и закрывание полости скважины на устье для вытекания скважинной жидкости, находящейся под давлением, осуществляют вентилем слива жидкости, повышают давление в скважине соединением устья скважины с источником жидкости, находящейся под давлением, путем открытия вентиля долива жидкости, отличающийся тем, что открывают оба вентиля и прикладывают давление, достаточное для осуществления циркуляции жидкости через затрубное пространство и полость насосно-компрессорной трубы, после достижения потоком заданной скорости движения резко увеличивают давление подачи циркулируемой жидкости, увеличенное давление поддерживают в течение времени, достаточного для достижения ударной волной призабойной зоны и воздействия на трещины пласта, во время воздействия ударной волны на трещины пласта перекрывают вентиль слива жидкости, затем уменьшают давление закачки, открывают вентиль слива жидкости и возобновляют циркуляцию.