Способ осуществления импульсного гидроразрыва

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, понизившегося вследствие кольматации призабойной зоны асфальтосмолопарафиновыми образованиями и мехпримесями. Способ включает закачивание в полость скважины жидкости, формирование перепадов давления путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны, образующейся при периодическом открывании полости скважины на устье с применением вентиля, закачку жидкости в скважину осуществляют непрерывно с расходом, достаточным для раскрытия трещин, но не оказывающим препятствия формированию ударной волны. Периодические импульсы давления создают путем соединения устья скважины через вентиль с источником жидкости, находящейся под давлением, непрерывную закачку жидкости осуществляют от второго источника жидкости, находящейся под давлением, в процессе обработки скважины изменяют величины давления источников жидкости независимо друг от друга, а также изменяют длительность и частоту повторения импульсов давления. Технический результат заключается в повышении эффективности импульсного гидроразрыва.

 

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 обработки прискважинной зоны (патент №2266404, опубл. 2005.12.20), 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 прискважинная зона плохо промывается скважинной жидкостью, поскольку гидроудар имеет короткое время воздействия, в течение которого трещины пласта в течение ударного воздействия не успевают полностью раскрываться и смыкаться.

Известен способ обработки прискважинной зоны пласта (патент №2392425, опубл. 2010.06.20), при осуществлении которого предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем, вентиль долива жидкости открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и воздействует на трещины пласта, затем закрывают вентиль долива жидкости и открывают вентиль слива жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного.

Однако поскольку в качестве источника давления чаще всего используется насосный агрегат, при открывании вентиля долива давление в скважине после кратковременного импульса высокого давления резко падает. Волна движения скважинной жидкости при достижении забоя не успевает раскрывать и деформировать трещины пласта.

Известен способ осуществления импульсного гидроразрыва (патент №2409738, опубл. 2011.01.20), включающий формирование перепадов давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания перемещающейся по полости скважины волны движения массы жидкости, образующейся при периодическом открывании полости скважины с применением вентилей, один из которых соединяет полость скважины со сливной емкостью, второй - с источником жидкости, находящейся под давлением, причем периодически увеличивают давление подачи жидкости для проведения гидроразрыва, между импульсами давления осуществляют циркуляцию жидкости через открытые вентили долива и слива жидкости, во время воздействия ударной волны на трещины пласта перекрывают вентиль слива жидкости.

Однако при осуществлении способа периодически останавливают и возобновляют циркуляцию жидкости через затрубное пространство и насосно-компрессорную трубу, что снижает интенсивность обработки. Кроме того, требуется регулярное изменение расхода насоса для периодической закачки жидкости в пласт со скоростью, необходимой для расширений трещин или гидроразрыва.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины (патент №2383720, опубл. 2010.03.10), включающий создание периодических импульсов давления в призабойной зоне скважины 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, повышают давление в скважине соединением устья скважины с источником жидкости, находящейся под давлением, через вентиль долива жидкости, периодически через промежуток времени, достаточный для формирования ударной волны депрессии открывают вентиль слива жидкости.

Однако трещины призабойной зоны мало раскрываются под давлением закачиваемой жидкости, процесс обработки имеет низкую интенсивность. В скважинах с низкой проницаемостью прискважинной зоны пласта при закачке жидкости и быстром повышении давления в скважине жидкость не успевает достичь скорости, достаточной для использования инерции ее движения для создания и раскрытия трещин пласта.

Известен способ обработки призабойной зоны (патент №2511220, опубл. 2014.04.10), взятый за прототип, включающий формирование депрессионного перепада давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны, образующейся при периодическом открывании полости скважины на устье, закачку жидкости через вентиль долива осуществляют в затрубное пространство непрерывно с расходом, достаточным для использования инерции массы скважинной жидкости, но не оказывающим препятствия формированию ударной волны депрессии при изливе жидкости через насосно-компрессорную трубу.

Однако импульсы давления в призабойной зоне направлены к устью скважины и способствуют извлечению кольматантов из трещин пласта, но не способствуют развитию этих трещин и созданию новых.

Задачей изобретения является использование сочетания закачки жидкости с постоянной скоростью и импульсов давления для создания и развития трещин пласта.

Задача решается тем, что, применяя способ обработки прискважинной зоны пласта, включающий закачивание в полость скважины жидкости, формирование перепадов давления путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны, образующейся при периодическом открывании полости скважины на устье с применением вентиля, закачку жидкости в скважину осуществляют непрерывно с расходом, достаточным для раскрытия трещин, но не оказывающим препятствия формированию ударной волны, периодические импульсы давления создают путем соединения устья скважины через вентиль с источником жидкости, находящейся под давлением, непрерывную закачку жидкости осуществляют от второго источника жидкости, находящейся под давлением, в процессе обработки скважины изменяют величины давления источников жидкости независимо друг от друга, а также изменяют длительность и частоту повторения импульсов давления.

Такой способ позволяет закачивать жидкость в пласт для осуществления гидроразрыва и, кроме того, использовать для гидроразрыва импульсы давления.

Способ реализуют следующим образом. Устье скважины соединяют с источником жидкости, находящейся под давлением через вентиль. Кроме того, устье скважины соединяют со вторым источником жидкости, находящейся под давлением.

Для осуществления гидроразрыва пласта закачивают жидкость от второго источника жидкости, находящейся под давлением. Одновременно периодически открывают вентиль для подачи в пласт импульсов давления.

Закачка жидкости с постоянной скоростью способствует раскрытию и развитию существующих трещин, увеличению их длины, как это происходит при осуществлении классического гидроразрыва пласта. Подача импульсов способствует периодическому деформированию существующих трещин, их разветвлению и образованию новых трещин.

Импульс давления, создаваемый ударной волной, по формуле Жуковского составляет:

Δр=ρvc,

где ρ - плотность жидкости;

v - скорость движения жидкости;

с - скорость звука в жидкости.

Мощность ударной волны:

N=ρ⋅c⋅v2A,

где А - сечение канала.

Величина импульса давления в призабойной зоне пропорционально скорости движения жидкости, а его мощность зависит от скорости жидкости в квадрате. Воздействия на породу пласта от движения жидкости с постоянной скоростью и импульсов давления складываются и взаимно усиливаются.

В процессе обработки скважины, исходя из геологических и технологических условий, изменяют величины давления источников жидкости независимо друг от друга, а также изменяют длительность и частоту повторения импульсов давления.

Для выполнения конкретной задачи по созданию трещин и геологических условий возможно изменение величины давления импульсов относительно давления жидкости, закачиваемой с постоянной скоростью, а также возможно изменение продолжительности импульсов, их периодичности и скорости нарастания и снижения давления. Например, при опасности прорыва трещины в водоносный пласт возможно снижение давления жидкости, закачиваемой с постоянной скоростью, и усиление импульсного воздействия для создания трещин меньшей длины, но в большем количестве.

Применение импульсного гидроразрыва позволяет уменьшить величину давления закачиваемой жидкости и тем самым, снизить энергозатраты и применять менее мощные насосные агрегаты. Низкочастотные колебания от перепадов давления передаются по простиранию пластов на значительные расстояния и способствуют перераспределению напряжений в массиве, что положительно влияет на нефтеотдачу.

Сочетание постоянной и импульсной закачек жидкости имеет следующие преимущества:

- регулирование величины и геометрии создаваемых трещин, что невозможно при применении классического гидроразрыва;

- уменьшение количества закачиваемой жидкости при импульсном гидроразрыве;

- создание трещин, расходящихся радиально от ствола скважины, что обеспечивает равномерный приток полезного ископаемого со всех сторон;

- размывание породы пласта в призабойной зоне при импульсном движении жидкости;

- неполное смыкание трещин при регулярной деформации породы пласта, снижается необходимость применения проппанта;

- снижение затрат энергии при проведении работ по технологии.

Скважинная жидкость может содержать химические реагенты для более производительной обработки.

Способ обработки прискважинной зоны пласта, включающий закачивание в полость скважины жидкости, формирование перепадов давления путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны, образующейся при периодическом открывании полости скважины на устье с применением вентиля, закачку жидкости в скважину осуществляют непрерывно с расходом, достаточным для раскрытия трещин, но не оказывающим препятствия формированию ударной волны, отличающийся тем, что периодические импульсы давления создают путем соединения устья скважины через вентиль с источником жидкости, находящейся под давлением, непрерывную закачку жидкости осуществляют от второго источника жидкости, находящейся под давлением, в процессе обработки скважины изменяют величины давления источников жидкости независимо друг от друга, а также изменяют длительность и частоту повторения импульсов давления.



 

Похожие патенты:
Настоящее изобретение относится к применению сверхвпитывающих полимеров для регулирования давления и отклоняющих применений при обработке подземного пласта, в том числе гидравлическим разрывом.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для повышения эффективности разработки нефтяных низкопроницаемых залежей с применением повторного гидравлического разрыва пласта (ГРП) с изменением направления трещины ГРП.

Предложен способ обработки подземной формации, включающий создание трещины в подземной формации, введение заранее определенного количества расклинивающего наполнителя в обрабатывающую текучую среду и последующее введение закупоривающего агента в обрабатывающую текучую среду перед тем, как все заранее определенное количество расклинивающего наполнителя достигает трещины, сводя к минимуму чрезмерное вытеснение расклинивающего наполнителя из трещины.

Способ заканчивания скважины, включающий в себя устранение условия выпадения проппанта, которое возникло на интервале продуктивной зоны. Способ включает в себя создание скважины, и крепление по меньшей мере нижнего участка скважины эксплуатационной обсадной колонной, а также установку запорной арматуры в эксплуатационной обсадной колонне, при этом запорная арматура создает удаляемый барьер для потока текучей среды в стволе.

Изобретение относится к составам и способам, предназначенным для обработки подземной формации. Суспензия сшивающего агента для жидкости для обслуживания скважин включает эмульсию, содержащую жидкость на водной основе и масло, эмульгатор и борсодержащее соединение в количестве от приблизительно 10% до приблизительно 50%.

Раскрыты устройство хранения программы, способ и система для анализа и планирования специализированной операции импульсного разрыва, предназначенной для разрыва коллекторного пласта в стволе скважины.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для повторного гидравлического разрыва в многопластовой скважине. Описаны пакер на колонне насосно-компрессорных труб и закачиваемый в эту колонну отклоняющий материал, которые могут быть использованы для изоляции трещинного кластера в многозонной горизонтальной скважине, в котором ранее был проведен гидравлический разрыв пласта.

Группа изобретений относится к смазкам, применяемым в скважинных флюидах. Технический результат – улучшение смазывания металлических поверхностей с целью снижения трения, скручивающих и осевых нагрузок.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и касается способа подбора кислотного состава. Способ включает в себя отбор проб нефти до проведения обработки призабойной зоны кислотным составом, пробоподготовку, основанную на обезвоживании нефти способом центрифугирования, и приготовление раствора исходной нефти в толуоле.

Группа изобретений относится к способам выполнения стадий операции интенсификации для места расположения скважины, имеющего продуктивный пласт, расположенный в толще пород.
Изобретение относится к материалам, используемым при обработке скважин гидроразрывом. Композиционный материал для ввода реагента и/или индикатора для обработки скважины в пробуренный пласт подземной формации, характеризуется тем, что содержит термообработанную подложку, содержащую достаточно мощное ядро, предотвращающее закрытие трещиноватости на месте залегания в условиях продуктивного пласта, и оксид металла по меньшей мере частично нанесенный на ядро, причем площадь поверхности оксида металла термообработанной подложки составляет от 1 до 10 м2/г, диаметр термообработанной подложки составляет от 0,1 до 3 мм, и реагент и/или индикатор для обработки скважины, нанесенный на покрытие из оксида металла на термообработанной подложке. По другому варианту композиционный материал для ввода реагента и/или индикатора для обработки скважины в пробуренный пласт подземной формации характеризуется тем, что содержит термообработанную подложку, содержащую достаточно мощное ядро, предотвращающее закрытие трещиноватости на месте залегания в условиях продуктивного пласта, и оксид металла, по меньшей мере частично нанесенный на ядро, и реагент и/или индикатор для обработки скважины, поглощенный внутрипоровым пространством покрытия из оксида металла на термообработанной подложке, причем реагент и/или индикатор для обработки скважины способен непрерывно высвобождаться в течение длительного периода времени в пластовой жидкости, содержащейся в подземном пласте. Способ обработки скважины в пробуренном пласте подземной формации, включающий закачку в пласт скважинного флюида для обработки пласта, содержащего указанный выше композиционный материал. Способ интенсификации скважины в пробуренном пласте подземной формации, включающий закачку в пласт скважинного флюида для обработки пласта, содержащего указанный выше композиционный материал. Способ ингибирования или регулирования скорости высвобождения реагента и/или индикатора для обработки скважины в подземной формации или пласте путем введения в формацию или пласт указанного выше композиционного материала, в котором реагент и/или индикатор для обработки скважины, нанесенный по меньшей мере на часть оксида металла термообработанной подложки, имеет срок службы, исходя из одного сеанса обработки по меньшей мере шесть месяцев. Способ борьбы с пескопроявлением в пробуренном пласте подземной формации, включающий подачу в пласт суспензии указанного выше композиционного материала и жидкости-носителя, размещение композиционного материала в прилегающей подземной формации для формирования флюидопроницаемого фильтра, способного снижать или в значительной степени предотвращать прохождение частиц породы из подземной формации в продуктивный пласт, позволяя проход пластовых флюидов из подземной формации в пласт. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат – повышение эффективности обработки. 6 н. и 33 з.п. ф-лы,

Группа изобретений относится к горному делу, добыче нефти и газа, в частности к вариантам способа и устройства для ремонта нефтяных и/или газовых скважин, включающим перфорацию и гидравлический разрыв пласта (далее ГРП). В первом варианте способа осуществляется спуск в скважину устройства на глубину, соответствующую продуктивному пласту, подача под давлением рабочей жидкости в полость насосно-компрессорных труб и перфоратор, посредством разрушающих элементов которого обеспечивается гидравлическое сообщение эксплуатационной колонны с пластом на по крайней мере одном уровне продуктивного пласта. Далее устанавливают пакер над продуктивным пластом, осуществляют герметичное отделение надпакерного и подпакерного затрубного пространства и осуществляют открытие циркуляционных окон перфоратора. После этого производят подачу в НКТ жидкости ГРП под давлением, соответствующим давлению разрыва пласта, и осуществляют ГРП до образования трещин разрыва с последующим их креплением. Далее нагнетанием рабочей жидкости под давлением в струйный насос создают перепад давлений в подпакерной зоне и продуктивном пласте. В завершении способа пакер приводят в нерабочее положение и устройство извлекают из скважины. В способе по второму варианту нет необходимости принудительного извлечения жидкости ГРП на поверхность. Устройство для ремонта нефтяных и/или газовых скважин по первому варианту содержит струйный насос, пакер и перфоратор. Насос содержит корпус с герметизирующей втулкой, на которую свободно устанавливается вставка с эжекторным узлом. Пакер содержит механизм крепления в эксплуатационной колонне и эластичные элементы. Перфоратор содержит корпус, в верхней части которого выполнены циркуляционные окна, площадь проходного сечения которых не менее площади проходного сечения труб НКТ, а в нижней части корпуса выполнены радиальные отверстия, в которых установлены разрушающие элементы. Во внутренней полости корпуса перфоратора размещены втулка с возможностью перемещения относительно корпуса и приводной элемент, контактирующий с разрушающими элементами. В устройстве по второму варианту отсутствует струйных насос. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей способа и устройства с одновременным улучшением качества проведения ГРП и снижении риска повреждения эксплуатационной колонны. 4 н.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к способам гидравлического разрыва в горизонтальном стволе скважины. Способ включает бурение горизонтального ствола скважины, определение нефтенасыщенных интервалов пласта, вскрытого горизонтальным стволом скважины, спуск и крепление хвостовика, поинтервальное выполнение группы перфорационных с помощью гидропескоструйного перфоратора, выполнение гидравлического разрыва пласта (ГРП) с образованием разветвленных трещин с последующим креплением трещины проппантом и удаление проппанта из горизонтального ствола скважины. В процессе спуска хвостовика в горизонтальный ствол скважины его оборудуют муфтой-кольцом, выполненным из разбуриваемого материала, после крепления хвостовика в горизонтальном стволе скважины на устье скважины на нижний конец колонны труб собирают компоновку снизу вверх, включающую обратный клапан, пропускающий от забоя к устью, перфоратор, перепускной клапан, далее спускают колонну труб в горизонтальный ствол скважины в ближайший от забоя интервал нефтенасыщенного пласта. При этом в процессе спуска колонну труб снабжают герметизирующими втулками, количество которых соответствует количеству нефтенасыщенных интервалов пласта. Через сопла гидромониторного перфоратора выполняют группу перфорационных отверстий в хвостовике напротив нефтенасыщенного интервала пласта. Затем обратной промывкой вымывают из горизонтального ствола скважины отработанную жидкостно-песчаную смесь, далее перемещают колонну труб вниз и устанавливают перепускной клапан посередине нефтенасыщенного интервала пласта, напротив группы перфорационных отверстий, при этом герметизирующая втулка входит в муфту-кольцо. Сбрасывают бросовый элемент в колонну труб, создают гидравлическое давление в колонне труб, при этом втулка перепускного клапана смещается, сжимая пружину, открываются радиальные отверстия перепускного клапана и, не сбрасывая давления закачки, выполняют ГРП с последующим креплением трещин. По окончании крепления трещин проппантом в нефтенасыщенном интервале пласта удаляют проппант из горизонтального ствола скважины, далее перемещают колонну труб вверх до следующего нефтенасыщенного интервала пласта и повторяют вышеописанные операции, начиная с выполнения группы перфорационных отверстий в хвостовике и заканчивая удалением проппанта из горизонтального ствола скважины, по окончании многократного ГРП колонну труб с компоновкой извлекают из горизонтального ствола скважины. Технический результат заключается: в повышении надежности реализации способа; снижении трудоемкости и продолжительности проведения работ; повышении эффективности вымыва проппанта из горизонтального ствола скважины; упрощении конструкции оборудования при реализации способа. 4 ил.

Изобретение относится к проведению гидравлического разрыва пласта (ГРП) и может быть применено для определения ориентации трещины в горизонтальном стволе скважины, полученной в результате ГРП. Способ включает проведение ГРП с образованием трещины разрыва и определение пространственной ориентации трещины гидроразрыва до и после проведения ГРП геофизическим методом путем спуска на колонне труб геофизического прибора в интервал перфорации пласта, подлежащего гидроразрыву. Перед проведением процесса ГРП в горизонтальном стволе скважины в интервале перфорации обсаженного ствола или интервале ствола, через который планируется проведение ГРП, геофизическим методом проводят нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам - ННК-Т(1), затем осуществляют проппантный ГРП с применением жидкости разрыва на основе сшитого геля с использованием боратных сшивателей, после проведения ГРП осуществляют технологическую выдержку до спада давления до нуля, затем свабированием осуществляют отбор из скважины жидкости в объеме (Vo): Vo=k⋅Vг, где Vг - объем использованной для проведения ГРП гелированной жидкости, м3; k - коэффициент перевода, k=0,1, далее замещают жидкость в скважине на жидкость с плотностью, равной плотности жидкости при проведении первого ННК-Т(1), затем проводят повторный нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам - ННК-Т(2) с применением того же геофизического прибора и при той же скорости прохождения в стволе горизонтальной скважины в интервале проведенного гидроразрыва, сравнивают записи проведения ННК-Т(1) с записью проведения ННК-Т(2) в интервале проведения ГРП и определяют пространственную ориентацию трещины в горизонтальном стволе скважины, если длина участка с искажением записи ННК-Т(2) после проведения ГРП - L2' относительно длины записи ННК-Т(1) до проведения ГРП - L1 и если L2'=L1 с отклонением до 2 м, то трещина ГРП ориентирована вдоль горизонтального ствола скважины, если L2''≤0,5⋅L1, то трещина ГРП ориентирована под углом 30÷60° относительно горизонтального ствола скважины, если L2'''≤0,25⋅L1, то трещина ГРП ориентирована под углом 60+90° относительно горизонтального ствола скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности определения направления пространственной ориентации трещины в горизонтальном стволе скважины. 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при гидравлическом разрыве карбонатного пласта или залежи высоковязкой нефти. Способ включает перфорацию стенок скважины в необходимом интервале скважины каналами глубиной не менее протяженности зоны концентрации напряжений в породах от ствола скважины, спуск колонны труб в зону ГРП с герметизацией межтрубного пространства пакером выше интервала перфорации, закачку порциями по колонне труб в скважину гелеобразной жидкости разрыва и кислоты, выдержку, удаление продуктов реакции кислоты с породой, распакеровку пакера и извлечение его с колонной труб из скважины. Согласно изобретению закачивают гелеобразную жидкость разрыва с 1 т кварцевого песка со ступенчатым увеличением концентрации кварцевого песка в процессе закачки гелеобразной жидкости разрыва. Далее производят циклическую закачку состава сульфаминовой кислоты в 4 цикла с увеличением порции закачиваемого состава сульфаминовой кислоты на 1,5 м3 с каждым циклом. По окончании закачки последней порции состава сульфаминовой кислоты в скважину закачивают СО2 в жидком состоянии в объеме 10% от общего объема состава сульфаминовой кислоты. Затем продавливают 2%-ный водный раствор КСl в объеме 1,1 от объема скважины. При этом в процессе ГРП все компоненты закачивают с одним значением расхода, останавливают процесс ГРП, осуществляют выдержку в течение 24 ч, ступенчато стравливают давление до нуля по 5,0 МПа с выдержкой 10 мин, удаляют продукты реакции кислоты с породой пласта свабированием, распакеровывают пакер и извлекают его с колонной труб из скважины. Технический результат заключается в увеличении роста трещины в процессе проведения ГРП; повышении эффективности реализации способа в карбонатных коллекторах и залежах высоковязкой нефти; повышении производительности скважины при последующей ее эксплуатации; сохранении коллекторских свойств призабойной зоны пласта; снижении износа применяемого оборудования.
Наверх