RU2369732C1

RU2369732C1 - Method of hydrocarbon deposit operation

Info

Publication number: RU2369732C1
Application number: RU2008101051/03A
Authority: RU
Inventors: Григорий Павлович Зозуля (RU); Григорий Павлович Зозуля; Александр Васильевич Кустышев (RU); Александр Васильевич Кустышев; Владимир Владимирович Дмитрук (RU); Владимир Владимирович Дмитрук; Николай Петрович Кузнецов (RU); Николай Петрович Кузнецов; Степан Георгиевич Сандуца (RU); Степан Георгиевич Сандуца; Сергей Алексеевич Виноградов (RU); Сергей Алексеевич Виноградов; Руслан Владимирович Ткаченко (RU); Руслан Владимирович Ткаченко; Владимир Николаевич Хозяинов (RU); Владимир Николаевич Хозяинов; Дмитрий Александрович Кряквин (RU); Дмитрий Александрович Кряквин; Алексей Владимирович Немков (RU); Алексей Владимирович Немков
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-10-10
Also published as: RU2008101051A

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: invention refers to oil and gas industry and can be implemented at final stage of development of massif and bed-massif deposits with top of great thickness and under-laid with bottom water actively penetrating into producing part, particularly for intensifying oil and gas inflow from producing beds and for increasing their yield, notably, in horizontal wells (HW). The essence of the invention is as follows: the method consists in drilling a horizontal well, in perforating it and in forming fissures with successive hydraulic break of the bed starting from the further from a vertical portion of the well end by means of insulation with a packer of each perforated interval from the rest of the column; the following operation of the horizontal well is carried out via breaks in the bed. According to the invention, when there is operated the well with active bottom water, with oil withdrawal ratio not exceeding 92% and with the highest oil and gas saturation at the section nearest to a vertical section of the well, a hydraulic break is executed selectively with periodic change of a break pressure value from maximal not exceeding critical allowed value for this bed to minimal value whereat a fissure of break occurs, and back to a maximal value or to some average value. Also value of break pressure is selected considering producing properties of interval of horizontal section of a well borehole and preventing destruction of rock skeleton of the bed. Deposit is operated with depressions onto the bed eliminating drawing of bottom water.

EFFECT: facilitation of maximal possible production of oil and gas from hydrocarbon deposits.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано на завершающей стадии разработки массивных и пластомассивных залежей, имеющих покрышку большой толщины и подстилаемых активно внедряющейся в продуктивную часть пласта подошвенной водой, в частности для интенсификации притоков нефти и газа из продуктивных пластов и увеличения их добычи, в частности в горизонтальных скважинах (ГС).The invention relates to the field of the oil and gas industry and can be used at the final stage of development of massive and plastomassive deposits having a large thickness cover and underlain by bottom water actively introduced into the productive part of the formation, in particular for intensifying oil and gas inflows from productive formations and increasing them production, in particular in horizontal wells (GS).

Широко известны способы эксплуатации углеводородных залежей с применением ГС, с помощью которых ведется бурение боковых стволов (БС) из простаивающего, обводненного и низкодебитного фонда скважин [Бердин Т.Г. Проектирование разработки нефтегазовых месторождений системами горизонтальных скважин. - М.: Недра, 2001. - С.78].Widely known methods of exploitation of hydrocarbon deposits with the use of HS, with the help of which sidetracks (BS) are drilled from idle, flooded and low-debit well stock [Berdin T.G. Design of oil and gas field development using horizontal well systems. - M .: Nedra, 2001. - P.78].

Недостатком этого способа является то, что при эксплуатации залежи с активной подошвенной водой (водоплавающей) конечный коэффициент их нефтегазоотдачи невысок.The disadvantage of this method is that when operating deposits with active bottom water (floating), the final coefficient of their oil and gas recovery is low.

Из известных способов эксплуатации углеводородных залежей, близких к заявляемому, является способ, включающий прокладку ГС, перфорацию их и формирование трещин с помощью гидравлического разрыва пласта (ГРП) в продуктивном пласте [Первые аспекты целесообразности применения горизонтальных скважин на газонефтяных месторождениях Украины / Р.Ф.Бойко, B.C.Бойко. - Ивано-Франковск, 1997. - С.19].Of the known methods of exploitation of hydrocarbon deposits close to the claimed one, there is a method that includes laying horizontal wells, perforating them and forming cracks using hydraulic fracturing in a reservoir [First aspects of the appropriateness of using horizontal wells in gas and oil fields of Ukraine / R.F. Smartly, BC smartly. - Ivano-Frankivsk, 1997. - P.19].

Недостатком этого способа является то, что при эксплуатации залежи с активной подошвенной водой (водоплавающей) конечный коэффициент их нефтегазоотдачи в среднем не высок и не превышает 90-92%.The disadvantage of this method is that during the operation of deposits with active plantar water (floating), the final coefficient of their oil and gas recovery on average is not high and does not exceed 90-92%.

Наиболее близким из известных способов эксплуатации углеводородных залежей к заявляемому, выбранным в качестве прототипа, является способ, включающий прокладку ГС, перфорацию их и формирование трещин с помощью ГРП в продуктивном пласте, проводимого последовательно, начиная с конца, дальнего от вертикального ствола скважины, и изолируя каждый перфорируемый интервал от остальной колонны пакером [Пат. 2305755 РФ, Е21В 43/00, 43/26].The closest known method of exploitation of hydrocarbon deposits to the claimed one, selected as a prototype, is a method that includes laying a horizontal well, perforating them and cracking using hydraulic fracturing in a reservoir, carried out sequentially, starting from the end farthest from the vertical wellbore, and isolating each perforated interval from the rest of the column packer [US Pat. 2305755 RF, ЕВВ 43/00, 43/26].

Недостатком этого способа является то, что при эксплуатации залежи с активной подошвенной водой (водоплавающей) конечный коэффициент их нефтегазоотдачи в среднем не превышает 90-92%. Кроме того, он не учитывает неоднородность продуктивного пласта и условия притока нефти и газа к ГС, в которых наиболее нефтегазонасыщенность пласта и наиболее высокий дебит получается в наиболее близком от вертикального ствола скважины участке ГС, а удаленный участок по небольшому прошествию времени зашламовывается и перестает отдавать нефть и газ из пласта в ГС.The disadvantage of this method is that when operating deposits with active plantar water (floating), the final coefficient of their oil and gas recovery on average does not exceed 90-92%. In addition, it does not take into account the heterogeneity of the reservoir and the conditions of oil and gas inflow to the well, in which the most oil and gas saturation and the highest flow rate are obtained in the section of the well closest to the vertical wellbore, and the remote section is sludged and ceases to deliver oil after a short time and gas from the reservoir in the reservoir.

При существующих способах разработки и эксплуатации месторождений повысить величину коэффициента нефтегазоотдачи не удается ввиду массового обводнения добывающих скважин, обусловленного поднятием нефте- или газоводяного контакта к интервалам перфорации скважин через негерметичный цементный камень заколонного пространства этих скважин. Дорогостоящие капитальные ремонты по ликвидации притока пластовых вод и промывке песчаных пробок в скважинах делают в конечном итоге добычу нефти и газа такой залежи нерентабельной. Но увеличение только на один процент нефтегазоотдачи по таким месторождениям, как Медвежье, Уренгойское и Ямбургское, позволит дополнительно добывать углеводородное сырье в объеме более 100 млрд. м³, что равносильно открытию нового крупного месторождения.With existing methods of developing and operating fields, it is not possible to increase the oil and gas recovery coefficient due to the massive watering of production wells due to the increase in oil or gas-water contact to the intervals of perforation of wells through an unpressurized cement stone in the annular space of these wells. Expensive overhauls to eliminate the influx of formation water and flushing sand plugs in the wells ultimately make the extraction of oil and gas from such a deposit unprofitable. But an increase of only one percent of oil and gas recovery in such fields as Medvezhye, Urengoyskoye and Yamburgskoye will allow for the additional production of hydrocarbon raw materials in the amount of more than 100 billion m ³ , which is equivalent to the discovery of a new large field.

Повысить коэффициент конечной промышленной нефтегазоотдачи объективно не позволяют следующие обстоятельства: необходимость создания перепадов давления внутри самого продуктивного пласта для обеспечения притоков нефти и газа к скважинам, что, в свою очередь, вызывает и приток пластовой воды, а также разрушение коллектора при падении пластового давления и увлажнение его внедряющейся пластовой водой.Objectively, the following circumstances do not objectively increase the coefficient of final industrial oil and gas recovery: the need to create pressure drops inside the reservoir itself to ensure oil and gas inflows to the wells, which, in turn, causes the influx of formation water, as well as the destruction of the reservoir when the reservoir pressure drops and wetting its penetrating formation water.

Задача, стоящая при создании изобретения, состоит в обеспечении получения максимально возможной добычи нефти и газа из залежи углеводородов.The challenge faced by the invention is to provide the highest possible oil and gas production from a hydrocarbon reservoir.

Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в повышении коэффициента нефтегазоотдачи селективно из всех интервалов горизонтального участка ствола скважины, отличающихся неоднородностью продуктивных характеристик.The achieved technical result, which is obtained as a result of the invention, consists in increasing the oil and gas recovery coefficient selectively from all intervals of the horizontal section of the wellbore, characterized by heterogeneity of productive characteristics.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном способе эксплуатации залежи углеводородов, включающем прокладку горизонтальной скважины, перфорацию ее и формирование трещин с помощью гидравлического разрыва пласта, проводимого последовательно, начиная с конца, дальнего от вертикального участка скважины, путем изоляции каждого перфорируемого интервала от остальной колонны пакером и последующую эксплуатацию горизонтальной скважины через трещины разрыва пласта, в отличие от прототипа при эксплуатации залежи с активной подошвенной водой, коэффициентом нефтеотдачи, не превышающим 92%, и наибольшей нефтегазонасыщенностью в наиболее близком участке от вертикального участка скважины, гидравлический разрыв пласта в каждом интервале осуществляют селективно-выборочно с периодическим изменением величины давления разрыва от максимальной величины, не превышающей предельно допустимой величины для данного пласта, до минимальной величины, при которой возможно получение трещины разрыва, и вновь до максимальной величины или какой-то средней величины, при этом величину давления разрыва выбирают с учетом продуктивных характеристик интервалов горизонтального участка ствола скважины и предотвращения разрушения скелета горной породы пласта, а эксплуатацию залежи осуществляют при депрессиях на пласт, не допускающих подтягивания подошвенной воды.The task and technical result are achieved by the fact that in the known method of operating a hydrocarbon deposit, including laying a horizontal well, perforating it and forming cracks using hydraulic fracturing, carried out sequentially, starting from the end farthest from the vertical section of the well, by isolating each perforated interval from the rest of the column by the packer and the subsequent operation of the horizontal well through fractures of the fracture, unlike the prototype during the operation of the hall hedgehogs with active bottom water, oil recovery coefficient not exceeding 92%, and the highest oil and gas saturation in the closest section from the vertical section of the well, hydraulic fracturing in each interval is carried out selectively-selectively with a periodic change in the value of the fracture pressure from the maximum value not exceeding the maximum permissible values for a given formation, to a minimum value at which a fracture crack can be obtained, and again to a maximum value or some average value At the same time, the value of the fracture pressure is selected taking into account the productive characteristics of the intervals of the horizontal section of the wellbore and prevention of fracture of the rock skeleton of the formation, and the operation of the deposit is carried out with depressions on the formation, which do not allow pulling the bottom water.

Горизонтальный участок может размещаться как в покрышке продуктивного пласта, так и в верхней части продуктивного пласта или в самом продуктивном пласте, удаленном от обводнившейся части продуктивного пласта на расстояние не менее чем 2-5 м. Пакеры для изоляции перфорируемых интервалов спускают в скважину на гибкой трубе, а гидравлический разрыв пласта и все подготовительно-заключительные операции по закачиванию проппанта, закрепляющего трещину разрыва в раскрытом положении, и вымыванию остатков проппанта после завершения гидравлического разрыва осуществляют за один цикл путем перемещения гибкой трубы по горизонтальному стволу, начиная с конца, дальнего от вертикального участка скважины.The horizontal section can be placed both in the cover of the reservoir, and in the upper part of the reservoir or in the reservoir itself, remote from the flooded part of the reservoir at a distance of not less than 2-5 m. Packers for isolation of perforated intervals are lowered into the well on a flexible pipe and hydraulic fracturing and all preparatory-final operations for pumping proppant, fixing the fracture fracture in the open position, and leaching proppant residues after completion of hydraulic fracture is carried out in one cycle by moving the flexible pipe along the horizontal wellbore, starting from the end farthest from the vertical section of the well.

Отличительным признаком заявляемого изобретения является проведение многократных селективных ГРП при различных давлениях разрыва в разных интервалах горизонтального участка ствола скважины.A distinctive feature of the claimed invention is the conduct of multiple selective hydraulic fracturing at different fracture pressures at different intervals of the horizontal section of the wellbore.

На фиг.1, фиг.2 показаны схема реализации заявляемого способа, где цифрами обозначены: 1 - вертикальный участок ГС, 2 - горизонтальный участок ГС, 3 - заколонный пакер, 4 - перфорированный участок, через который делается ГРП, 5 - покрышка продуктивного пласта, 6 - продуктивный пласт, 7 - обводненная часть продуктивного пласта; 8 - гибкая труба; 9 - изоляционный пакер; 10 - трещина разрыва.Figure 1, figure 2 shows a diagram of the implementation of the proposed method, where the numbers indicate: 1 - the vertical section of the horizontal well, 2 - the horizontal section of the horizontal section, 3 - the annular packer, 4 - the perforated section through which the hydraulic fracturing is done, 5 - the reservoir cover , 6 - reservoir, 7 - flooded part of the reservoir; 8 - flexible pipe; 9 - insulating packer; 10 - fracture gap.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

После завершения бурения и крепления ГС ее горизонтальный участок 2, который может размещаться как в покрышке продуктивного пласта 5 (фиг.1), так и в верхней части продуктивного пласта или в самом продуктивном пласте 6 (фиг.2), удаленном от обводнившейся части продуктивного пласта 7 на расстояние не менее чем 2-5 м, перфорируется в тех интервалах, где предполагается осуществить ГРП. Таких перфорированных интервалов 4 может быть несколько, изолированных заколонными пакерами 3.After drilling and fixing the horizontal well, its horizontal section 2, which can be placed both in the cover of the reservoir 5 (Fig. 1), and in the upper part of the reservoir or in the reservoir 6 (figure 2), remote from the flooded part of the reservoir formation 7 at a distance of not less than 2-5 m, perforated in those intervals where it is supposed to carry out hydraulic fracturing. There can be several such perforated intervals 4, isolated by annular packers 3.

После этого в горизонтальной части ствола 2 последовательно, начиная с дальнего от вертикального участка 1 ствола скважины конца, проводят ГРП. При этом каждый перфорированный участок 4, через который делается ГРП, изолируется от остальной части колонны установкой изоляционных пакеров 9, спускаемых на колонне гибких труб 8. В процессе проведения ГРП селективно, то есть выборочно, изменяют величину давления разрыва от максимальной величины, не превышающей предельно-допустимой величины для пород данного пласта, до минимальной, при котором возможно получение трещины разрыва, и вновь до максимальной или какой-то средней величины. При этом величину давления разрыва определяют в зависимости от продуктивной характеристики пород данного интервала по результатам геофизических исследований. Перемещение гибкой трубы 8 по горизонтальному участку 2, начиная с конца, дальнего от вертикального участка 1 ствола скважины, позволяет осуществлять гидравлический разрыв пласта и все подготовительно-заключительные операции по закачиванию проппанта, закрепляющего трещину разрыва в раскрытом положении, и вымыванию остатков проппанта после завершения гидравлического разрыва за один цикл спуска и подъема гибкой трубы 8, что значительно сокращает затраты на проведение работ и способствует снижению цены добываемого из залежи углеводородного сырья.After that, in the horizontal part of the barrel 2 sequentially, starting from the farthest from the vertical section 1 of the wellbore end, hydraulic fracturing is carried out. Moreover, each perforated section 4 through which hydraulic fracturing is carried out is isolated from the rest of the column by installing insulating packers 9, lowered onto the string of flexible pipes 8. During hydraulic fracturing, the fracture pressure is selectively, that is, selectively, changed from a maximum value not exceeding the maximum - an acceptable value for the rocks of a given formation, to a minimum at which a fracture crack can be obtained, and again to a maximum or some average value. Moreover, the value of the fracture pressure is determined depending on the productive characteristics of the rocks of this interval according to the results of geophysical studies. Moving the flexible pipe 8 along the horizontal section 2, starting from the end farthest from the vertical section 1 of the wellbore, allows hydraulic fracturing and all preparatory and final operations for pumping proppant, fixing the fracture in the open position, and washing out the proppant residues after completion of the hydraulic the gap for one cycle of lowering and lifting the flexible pipe 8, which significantly reduces the cost of the work and helps to reduce the price of hydrocarbon produced from the reservoir wow raw materials.

Из решения задачи механики сплошной среды в процессе ГРП будут образовываться двусторонние от оси скважины трещины 10 вертикальной ориентации, плоскости которых будут проходить через ось горизонтального участка 2 скважины, что наблюдается при непосредственных наблюдениях видеокамерами.From solving the problem of continuum mechanics in the course of hydraulic fracturing, vertically oriented cracks 10 from the well axis will be formed, the planes of which will pass through the axis of the horizontal section 2 of the well, which is observed upon direct observation by cameras.

Двусторонность означает, что одна половина трещины 10 окажется в продуктивном пласте 6 над горизонтальным участком, а вторая - под ним.Bilateralness means that one half of the crack 10 will be in the reservoir 6 above the horizontal section, and the second under it.

В пользу вертикальной ориентации трещин свидетельствуют следующие соображения. За длительный геологический период боковое горное давление в породе покрышки могло, особенно на больших глубинах, в результате пластического течения выровняться и стать таким же, как на горизонтальных площадках, то есть примерно равным 240×10⁵ Па на каждую тысячу метров глубины залегания продуктивного пласта. Но в результате разработки месторождения возникают деформации, как самого продуктивного пласта, так и окружающих его массивов горных пород, что будет способствовать снижению бокового горного давления.The following considerations support the vertical orientation of the cracks. Over a long geological period, the lateral rock pressure in the rock rock could, especially at great depths, equalize as a result of plastic flow and become the same as on horizontal platforms, i.e. approximately 240 × 10 ⁵ Pa for every thousand meters of the depth of the productive formation. But as a result of the development of the field, deformations arise both of the most productive formation and of the surrounding rock masses, which will help to reduce lateral rock pressure.

Такая ориентация трещин объясняется тем, что толстостенный цилиндр с большим внешним радиусом, каким является порода, окружающая скважину, при внутреннем давлении всегда разрывается по образующей.This orientation of the cracks is explained by the fact that a thick-walled cylinder with a large external radius, such as the rock surrounding the well, always breaks along the generatrix at internal pressure.

Поэтому при проведении ГРП из ГС, проложенной в самом продуктивном пласте 6 на расстоянии, близком к подошвенным водам (2-5 м), трещины разрыва 10 должны быть короткими и широкими, а в покрышке продуктивного пласта 5 - длинными и узкими.Therefore, when conducting hydraulic fracturing from a well laid in the most productive formation 6 at a distance close to the bottom water (2-5 m), fracture tears 10 should be short and wide, and in the cover of the productive formation 5 - long and narrow.

Реализация заявляемого изобретения устраняет негативные обстоятельства, которые не позволяют повысить коэффициент конечной промышленной нефтегазоотдачи при разработке месторождения традиционным способом.The implementation of the claimed invention eliminates the negative circumstances that do not allow to increase the coefficient of final industrial oil and gas recovery during field development in the traditional way.

Высокие дебеты скважин напрямую зависят от длины образовавшихся трещин 10 в результате проведенных многократных ГРП, причем периодичность или хаотичность изменения величин давлений разрыва будут способствовать получению максимальных дебитов из перфорированных участков 4.High well debits directly depend on the length of the formed fractures 10 as a result of repeated hydraulic fracturing, and the frequency or randomness of the change in the values of the fracture pressures will help to obtain maximum flow rates from the perforated sections 4.

Большие площади тех частей трещин 10, которые располагаются внутри продуктивного пласта 6, позволят значительно снизить рабочие депрессии, что позволит предотвратить разрушение скелета горных пород, слагающих продуктивный пласт 6.Large areas of those parts of the cracks 10 that are located inside the reservoir 6 will significantly reduce the working depression, which will prevent the destruction of the skeleton of rocks that make up the reservoir 6.

Использование коротких, но широких трещин 10 в ГС, проложенной вблизи подошвенных вод, позволит получать достаточно большие дебиты нефти и газа при небольших депрессиях на пласт и не допустить подтягивание подошвенных вод к скважине. Использование длинных трещин в ГС, проложенной в покрышке продуктивного пласта, позволит достичь этими трещинами нефтегазонасыщенную часть горных пород и получать достаточно большие дебиты нефти и газа.The use of short but wide cracks 10 in the horizontal well laid near the bottom water will make it possible to obtain sufficiently large oil and gas production rates with small depressions on the formation and prevent the bottom water from pulling up to the well. The use of long cracks in the horizontal well laid in the reservoir cover will make it possible to reach the oil and gas-saturated part of rocks with these cracks and to obtain sufficiently large oil and gas rates.

Claims

1. A method of operating a hydrocarbon deposit, including laying a horizontal well, perforating it and forming cracks using hydraulic fracturing, carried out sequentially, starting from the end farthest from the vertical section of the well, by isolating each perforated interval from the rest of the column with a packer, and the subsequent operation of the horizontal wells through fractures, characterized in that during the operation of the reservoir with active bottom water, the oil recovery factor not exceeding 92 %, and with the highest oil and gas saturation in the closest section from the vertical section of the well, hydraulic fracturing in each interval is carried out selectively-selectively with a periodic change in the value of the fracture pressure from a maximum value not exceeding the maximum permissible value for a given formation to the minimum value at which it is possible obtaining a fracture rupture, and again to a maximum value or some average value, while the value of the pressure of the gap is chosen taking into account the productive characteristics The intervals of the horizontal section of the wellbore and the prevention of fracture of the rock skeleton of the formation, and the exploitation of the reservoir is carried out with depressions on the formation that do not allow pulling the bottom water.

2. The method of operating a hydrocarbon deposit according to claim 1, characterized in that the horizontal section is placed both in the cover of the reservoir, and in the upper part of the reservoir or in the reservoir itself, at a distance of at least 2-5 from the flooded part of the reservoir m

3. The method of operating a hydrocarbon deposit according to claim 1, characterized in that the packers for isolating the perforated intervals are lowered into the well on a flexible pipe, and the hydraulic fracturing and all preparatory-final operations for pumping proppant, fixing the fracture in the open position, and leaching of proppant residues after completion of hydraulic fracturing is carried out in one cycle by moving the flexible pipe along the horizontal wellbore, starting from the end farthest from the vertical wellbore.