RU2848449C1 - Способ осуществления импульсного гидроразрыва - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к горному делу. Технический результат - придание скважинной жидкости скорости, необходимой для создания гидроудара на забое скважины для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, понизившегося вследствие кольматации призабойной зоны асфальтосмолопарафиновыми образованиями и мехпримесями. 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, образующейся при периодическом вытекании скважинной жидкости, находящейся под давлением, и повышения давления в скважине за счет долива жидкости, оценку времени перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительности расширения и смыкания трещин пласта, установку в полости скважины исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты, долив жидкости в скважину, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойной зоны и воздействует на трещины пласта, затем слив скважинной жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного, создание контура для жидкости, включающего выходной патрубок насосного агрегата, быстродействующий клапан, приемное устройство насосного агрегата, насосный агрегат, соединение выходного патрубка насосного агрегата с устьем скважины, включением насосного агрегата при открытом быстродействующем клапане разгон жидкости по вышеуказанному контуру, затем закрытие быстродействующего клапана. Причем выходной патрубок насосного агрегата соединяют с затрубным пространством скважины, насосно-компрессорную трубу через быстродействующий клапан соединяют с приемным устройством насосного агрегата. Разгоняют жидкость через затрубное пространство и насосно-компрессорную трубу до допустимой скорости, обеспечивающей безаварийное проведение работ. Затем перекрывают быстродействующий клапан на время, достаточное для прохождения волны движения жидкости от призабойной зоны в расчетную глубину пласта. Между импульсами давления обеспечивают излив загрязненной скважинной жидкости в предназначенную для этого емкость.

Description

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 освоения и очистки призабойной зоны скважин импульсным дренированием (патент № 2159326, опубл. 2000.12.20), 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 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 № 2219334, опубл. 2003.12.20), включающий создание на устье скважины периодических волн положительного давления с понижением уровня столба жидкости за счет подключения баллона со сжатым воздухом, выдержкой времени и последующим открытием выкидного патрубка.

Однако для осуществления способа необходимо периодическое подключение баллона со сжатым воздухом, который по мере снижения давления воздуха требует замены или повышения давления с применением компрессора.

Известен способ заканчивания скважины и устройство для его осуществления (патент №2271441, опубл. 2006.03.10), 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, (патент № 2666845, опубл. 2018.09.12) 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.

Однако импульсы давления должны быть достаточными по мощности для воздействия на трещины пласта, для чего необходим источник жидкости высокого давления и быстродействующий вентиль. Кроме того, непрерывная закачка жидкости зависит от приемистости скважины, которая у скважин, требующих ремонта невысока или отсутствует.

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 для осуществления гидроразрыва необходимо применять источник жидкости, находящейся под давлением, которым может являться насосный агрегат, линия закачки жидкости в нагнетательные скважины. Насосный агрегат, как и линия закачки жидкости в закрытом состоянии обеспечивают неподвижное состояние жидкости. При резком открывании устья скважины жидкость в силу своей инерции и невозможности резкого ускорения движения плунжеров насосного агрегата не может создать гидроудар за счет увеличения скорости своего движения.

Известен способ осуществления импульсного гидроразрыва (патент № 2630016, опубл. 2017.09.05), взятый за прототип, 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 вытекании скважинной жидкости, находящейся под давлением, и повышения давления в скважине за счет долива жидкости, установку в полости скважины исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты, долив жидкости в скважину, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойной зоны и воздействует на трещины пласта, затем слив скважинной жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного, за счет создания устье скважины контур для жидкости, включающий выходной патрубок насосного агрегата, быстродействующий клапан, приемное устройство насосного агрегата, насосный агрегат, выходной патрубок насосного агрегата соединяют с устьем скважины, включением насосного агрегата при открытом быстродействующем клапане разгоняют жидкость по вышеуказанному контуру, затем закрывают быстродействующий клапан и направляют поток жидкости в скважину.

Однако для осуществления гидроразрыва необходимо применение контура большой длины и сечения для использования необходимой при создании гидроудара значительной массы жидкости, что требует сооружения вблизи устья скважины конструкции трубопроводов достаточной прочности для движения жидкости под давлением.

Техническим результатом изобретения является придание скважинной жидкости скорости, необходимой для создания гидроудара на забое скважины без необходимости сооружения трубопроводной конструкции вблизи устья скважины.

Технический результат достигается 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 периодическом вытекании скважинной жидкости, находящейся под давлением, и повышения давления в скважине за счет долива жидкости, оценку времени перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, установку в полости скважины исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты, долив жидкости в скважину, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойной зоны и воздействует на трещины пласта, затем слив скважинной жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного, создают контур для жидкости, включающий выходной патрубок насосного агрегата, быстродействующий клапан, приемное устройство насосного агрегата, насосный агрегат, выходной патрубок насосного агрегата соединяют с устьем скважины, включением насосного агрегата при открытом быстродействующем клапане разгоняют жидкость по вышеуказанному контуру, затем закрывают быстродействующий клапан, выходной патрубок насосного агрегата соединяют с затрубным пространством скважины, насосно-компрессорную трубу через быстродействующий клапан соединяют с приемным устройством насосного агрегата, разгоняют жидкость через затрубное пространство и насосно-компрессорную трубу до допустимой скорости, обеспечивающей безаварийное проведение работ, затем перекрывают быстродействующий клапан на время, достаточное для прохождения волны движения жидкости от призабойной зоны в расчетную глубину пласта, между импульсами давления обеспечивают излив загрязненной скважинной жидкости в предназначенную для этого емкость.

Такой способ позволяет использовать в качестве контура для разгона жидкости затрубное пространство и насосно-компрессорную трубу, что способствует передаче энергии движущейся жидкости непосредственно в призабойную зону и исключить создание трубного контура для разгона жидкости на поверхности вблизи устья скважины.

Способ реализуют следующим образом. В скважине не должны находиться пакерующие устройства. При необходимости извлекают из скважины глубинонасосное оборудование, выходной патрубок насосного агрегата соединяют с затрубным пространством скважины, приемное устройство насосного агрегата через быстродействующий клапан соединяют с насосно-компрессорной трубой.

Перед созданием гидроудара включают насосный агрегат. Масса скважинной жидкости движется через затрубное пространство и насосно-компрессорную трубу с увеличивающейся скоростью. При достижении расчетной скорости движения жидкости закрывают быстродействующий клапан, движение жидкости в насосно-компрессорной трубе прекращается, многотонная масса жидкости в затрубном пространстве продолжает движение по инерции, образуется гидроудар, жидкость под высоким давлением перетекает в трещины пласта. Гидроудар достаточной мощности приводит к импульсному гидроразрыву пласта. По истечении расчетного времени открывают быстродействующий клапан, давление в скважине снижается, трещины пласта смыкаются. 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.

Операцию повышения давления в призабойной зоне повторяют необходимое количество раз. Количество повторяемых гидроударов зависит от физических свойств пластовой породы и геологических условий пласта. Скорость движения жидкости контролируют с целью недопущения аварийных повышений давления. Давление гидроударов не должно превышать допустимого для устьевой обвязки, обсадной колонны и цементного камня.

После каждого повышения давления в скважине происходит излив скважинной жидкости, содержащей частицы кольматантов, вязких фракций и т.д. Необходимо обеспечивать излив загрязненной скважинной жидкости в предназначенную для этого емкость.

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. При импульсном гидроразрыве мал расход жидкости. Изменяющееся давление гидроразрыва способствует равномерному «рыхлению» прискважинной зоны пласта.

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.

Claims (1)

1. 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 вытекании скважинной жидкости, находящейся под давлением, и повышения давления в скважине за счет долива жидкости, оценку времени перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительности расширения и смыкания трещин пласта, установку в полости скважины исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты, долив жидкости в скважину, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойной зоны и воздействует на трещины пласта, затем слив скважинной жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного, создание контура для жидкости, включающего выходной патрубок насосного агрегата, быстродействующий клапан, приемное устройство насосного агрегата, насосный агрегат, соединение выходного патрубка насосного агрегата с устьем скважины, включением насосного агрегата при открытом быстродействующем клапане разгон жидкости по вышеуказанному контуру, затем закрытие быстродействующего клапана, отличающийся тем, что выходной патрубок насосного агрегата соединяют с затрубным пространством скважины, насосно-компрессорную трубу через быстродействующий клапан соединяют с приемным устройством насосного агрегата, разгоняют жидкость через затрубное пространство и насосно-компрессорную трубу до допустимой скорости, обеспечивающей безаварийное проведение работ, затем перекрывают быстродействующий клапан на время, достаточное для прохождения волны движения жидкости от призабойной зоны в расчетную глубину пласта, между импульсами давления обеспечивают излив загрязненной скважинной жидкости в предназначенную для этого емкость.