Способ гидравлического разрыва пласта

Способ гидравлического разрыва пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способам управления, контроля и оптимизации параметров трещин гидроразрыва пласта (ГРП) при проведении ГРП в целевых пластах, отделенных от внешних пластов с высокой активностью содержащихся в них флюидов тонкими экранами, а также в низкопродуктивных пластах малой мощности, и может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности для повышения эффективности разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений соответствующего строения.

Проведение ГРП в пластах с тонкими экранами сопряжено с высокой опасностью нарушения их герметичности, создаваемой вертикальной трещиной, и вовлечения в процесс дренирования флюидов, содержащихся в ниже- или вышележащих пропластках. Проведение ГРП в низкопродуктивных пластах малой мощности приводит к созданию вертикальных трещин, близких по геометрии к радиальным, что снижает эффективность и рентабельность воздействия из-за не рационального расходования материалов и реагентов. В этих условиях основной задачей является ограничение высоты развития трещины и увеличение их протяженности.

Известен способ гидравлического разрыва пласта в условиях близкого расположения подошвенных вод с развитием вертикальной трещины как в целевых (нефтенасыщенных), так и в водонасыщенных интервалах пласта. Положительный эффект достигается за счет организации одновременной подачи в трещину в процессе ее развития технологической жидкости с расклинивающим материалом в верхнюю зону трещины, находящуюся в нефтенасыщенной части пласта и водоизолирующего цемента - в нижнюю зону, находящуюся в водоносной части пласта (патент RU 2483209 С1, 27.02.2013).

Недостатками данного способа являются: изоляция только нижележащих пропластков и сложность обеспечения одинаковых условий отверждения цемента по длине трещины для исключения перетоков.

Наиболее близким является способ гидравлического разрыва пласта в обводненных скважинах и в пластах, где после проведения процесса гидравлического разрыва пласта возможен прорыв воды и увеличение обводненности. Он основан на сочетании ГРП с изоляцией водопритоков в добывающих скважинах с применением гелеобразующих жидкостей на углеводородной и водной основах. При этом в качестве жидкости разрыва используют водоизолирующий состав - углеводородный гель на основе алюминиевых или железных солей органических ортофосфорных эфиров и нефти или нефтепродуктов, не содержащий деструктора, а последующую закачку проппанта проводят на полисахаридном водном геле, содержащем деструктор (патент RU 2256787 С1, 20.07.2005).

Недостатком данного способа является: снижение эффективности ГРП из-за создания в притрещинной зоне коллектора слоя с повышенным фильтрационным сопротивлением ввиду взаимодействия фильтрата водоизолирующего состава с пластовой водой.

Технической задачей изобретения является ограничение высоты развития трещины и увеличение ее протяженности. Это обеспечивает повышение эффективности разработки месторождений углеводородов, целевые пласты которых отделены от внешних пластов с высокой активностью содержащихся в них флюидов тонкими экранами или представлены низкопродуктивными пропластками малой мощности за счет повышения эффективности применения ГРП.

Это достигается за счет закачки для создания, развития и закрепления трещины технологической жидкости, представляющей собой набор оторочек композиций технологических сред с различными реологическими характеристиками, с кратковременными остановками. Момент и продолжительность остановок, а также режим последующего нагнетания определяются на основании анализа динамики смыкания трещины по результатам проведения предварительных исследований (минифрака, анализа изменения забойного давления, лабораторных исследований и др.). Начальные оторочки должны характеризоваться малой мгновенной утечкой (для минимизации потерь жидкости) и низкой подвижностью в тонких верхней и нижней краевых зонах вертикальной трещины. С этой целью могут быть использованы газожидкостные среды или жидкости, реологическое поведение которых описывается уравнением Шведова-Бингама или степенным законом, теряющие текучесть при определенных напряжениях сдвига (например, сшитые гели, растворы цементов). Последующие оторочки должны обладать низкой взаимной растворимостью с предыдущей оторочкой, низкой динамической вязкостью и высокими песконесущими свойствами, например (низкополимерные гелевые или пенные системы, линейные гели или их жидкости-основы). Последняя оторочка должна, помимо перечисленного, обладать высокой песконесущей способностью и деструктурирующими свойствами по отношению к ранее закачанным оторочкам.

На изображении представлена схема распределения оторочек в трещине, а также изменение контура трещины в результате кратковременной остановки закачки.

Предлагаемый способ гидравлического разрыва пласта осуществляется следующим образом. В целевой продуктивный пласт 1, отделенный от внешних газо- и/или водоносных пропластков 2 экранами малой толщины 3 через перфорационные отверстия 4 в колонне 5 производится нагнетание оторочек технологических жидкостей. Границы расположения отдельных оторочек (первой 6, второй 7 третьей 8 и т.д.) в трещине можно представить в виде системы вложенных областей, повторяющих форму трещины. После остановки закачки происходит выравнивание давления по длине трещины. В зависимости от параметров трещины и реологических свойств жидкости данный процесс может протекать от 0,5 до 30 минут, однако при этом не должно происходить полного смыкания трещины. В результате давление в трещине вблизи забоя снижается, а в удаленной зоне - возрастает, соответствующим образом изменяя геометрию трещины и, в частности, ее внешний контур 9.

Последующее возобновление нагнетания с таким же или с меньшим режимом подачи (расходом, давлением) ввиду создания в трещине слоистой системы течения, обеспечивающей транспорт жидкости преимущественно по центральной, наиболее широкой зоне и образующей низкоскоростные или застойные зоны на периферии. Формируемая при этом геометрия трещины характеризуется большей, относительно стандартной, характерной для непрерывной подачи агента процедурой проведения работ, отношением длины трещины к ее высоте. Общий прирост протяженности трещины увеличивается с числом остановок. Применение на стадии закачки проппанта технологических жидкостей с пониженными реологическими и высокими деструктурирующими свойствами способствует более полному очищению притрещинной зоны коллектора и самой трещины и, следовательно, увеличивает продуктивность скважины.

Предлагаемый способ гидравлического разрыва пласта успешно испытан на 8 скважинах месторождений ОАО «Сургутнефтегаз». В качестве оторочек технологических сред с различной реологией применялись 4 типа жидкости: базовый сшитый гуаровый гель на водной основе, его маловязкая модификация с пониженным содержанием всех компонентов, линейный гель и вода. Количество технологических остановок закачки длительностью до 10 минут (в среднем 3 минуты) составляло 1-2. Длительность остановок определялась по результатам мини-ГРП на основе анализа изменения устьевого давления после остановки закачки базовой жидкости (первой оторочки). Момент первой остановки выбирался из условия закачки в трещину 3-4 оторочек, составляющих не менее 35% от общего объема смеси, второй, соответственно - не менее 65%.

По результатам первых работ высота развития трещин при сохранении общего объема жидкости и массы проппанта на операцию снижена в среднем на 15% относительно скважин ближайшего окружения с ГРП по традиционным технологиям.

1. Способ проведения гидравлического разрыва пласта, включающий закачку технологической жидкости для создания, развития и закрепления трещины, отличающийся тем, что закачка осуществляется с кратковременными остановками, момент и продолжительность которых определяется на основании анализа динамики смыкания трещины, а технологическая жидкость представлена оторочками композиций технологических сред, при этом первоначальные оторочки характеризуются малой мгновенной утечкой и низкой подвижностью в тонких каналах верхней и нижней краевых зон вертикальной трещины, последующие оторочки обладают низкой взаимной растворимостью с предыдущей оторочкой, низкой динамической вязкостью и высокими песконесущими свойствами, а последняя оторочка обладает высокими деструктурирующими свойствами по отношению к ранее закачанным оторочкам.

2. Способ по п.1, в котором в качестве первоначальных оторочек используются газо-жидкостные среды, дисперсные системы или вязкопластичные жидкости.

3. Способ по п.2, в котором вязкопластичная жидкость является сшитым гелем или раствором цемента.

4. Способ по п.1, в котором в качестве последующих оторочек используются низкополимерные гелевые или пенные системы, линейные гели, а также их жидкости-основы.