Способ гидравлического разрыва пласта

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке продуктивных горизонтов с помощью горизонтальных гидроразрывов, например, при выщелачивании полезных ископаемых. Цель - повышение эффективности гидроразрыва за счет обеспечения развития трещины в заданной плоскости и повышение устойчивости прискважинной зоны. Продуктивный горизонт вскрывают скважиной, из которой формируют горизонтальный дискообразный гидровруб (ГВ). Нижнюю часть полости последнего до уровня его биссектральной плоскости заполняют твердеющим материалом (ТМ). После отвердения ТМ дозаполняют оставшуюся часть ГВ второй порцией ТМ. После отвердения второй порции ТМ осуществляют нагнетание рабочего флюида для гидроразрыва пород продуктивного горизонта и образования трещины гидроразрыва на уровне биссектральной плоскости ГВ. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„1507962

yg 4 Е 21 В 43 26 43 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A5TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

40 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4345402/23-03 (22) 16.12.87 (46) 15.09.89. Бюл. № 34 (71) Московский геолого-разведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) М. М. Смирнов (53) 622.234.4 (088.8) (56) Патент США № 4549608, кл. 166 — 280, опублик. 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1293344, кл. Е 21 С 45/00, 1985. (54) СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке продуктивных горизонтов с помощью горизонтальных гидроразрывов, например, Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке продуктивных горизонтов с помощью горизонтальных гидроразрывов, например, при выщелачивании полезных ископаемых.

Цель изобретения — повышение эффективности гидроразрыва за счет обеспечения развития трещины в заданной плоскости и повышения устойчивости прискважинной зоны.

На фиг. 1, 2 и 3 представлены схемы, иллюстрирующие последовательность операций способа.

Продуктивный горизонт, представленный неустойчивыми породами, например суглинками, вскрывают скважиной 1. С помощью скважинного гидромонитора или механического расширителя в породах горизонта формируют горизонтальный дискообразный

2 при выщелачивании полезных ископаемых.

Цель — повышение эффективности гидроразрыва за счет обеспечения развития трещины в заданной плоскости и повышение устойчивости прискважинной зоны. Продуктивный горизонт вскрывают скважиной, из которой формируют горизонтальный дискообразный гидровруб (ГВ). Нижнюю часть полости последнего до уровня его биссектральной плоскости заполняют твердеющим материалом (ТМ). После отвердения ТМ дозаполняют оставшуюся часть ГВ второй порцией ТМ. После отвердения второй порции ТМ осуществляют нагнетание рабочего флюида для гидроразрыва пород продуктивного горизонта и образования трещины гидроразрыва на уровне биссектральной плоскости ГВ. 3 ил. гидровруб 2. После этого по трубам в нижнюю часть гидровруба 2 подают твердеющий материал, цементную кислотоустойчивую смесь, бетонную смесь и т.д., при этом гидровруб 2 заполняют не полностью, а до уровня границы 3 пересечения скважины 1 горизонтальной биссектральной плоскостью, проходящей через линию забоя 4 гидровруба.

При необходимости, например, при недостаточной подвижности твердеющей смеси, для выравнивания поверхности твердеющей смеси производят вибровоздействие на нее с помощью известных средств, нап ример, с помощью вибратора, устанавливаемого на конце труб. При применении смесей с достаточной пластичностью этого не требуется.

После ввода и твердения первой порции смеси образуется массив 5 из затвердевшей смеси в виде усеченного конуса, об1507962

Формула изобретения

3 рашенного вершиной вниз. После окончательного твердения массива 5 в оставшуюся часть гидровруба 2 подают вторую порцию твердеющего материала с полным заполнением этого гидровруба. После твердения второй порции образуется массив 6 в виде усеченного конуса, обращенного вершиной вверх.

Вслед за этим производят разбуривание цементной пробки в скважине 1, спускают обсадную колонну 7 и осуществляют цементацию затрубного пространства. Колонну 7 перфорируют на уровне границы 3 между массивом 5 и массивом 6 твердеющего материала и с помощью известных средств с герметизацией интервала нагнетания, например, с помощью пакеров 8 производят нагнетание флюида, например, воды, раствора кислоты, загушенных жидкостей, нефти и т.д., через отверстия перфорации на уровне границы между первой и второй порциями твердеющего материала, т.е. на уровне биссектральной плоскости гидров руба.

Из практики использования твердеющих материалов в промышленности известно, что зоны (плоскости) ослабления в цементном или бетонном массиве появляются тогда, когда осуществляют последовательное цементирование или бетонирование с паузами между цементированием или бетонированием, приводящими к схватыванию предыдушей порции. Зоны и плоскости ослабления располагаются именно по границам порций в этом случае. В силу указанного выше и благодаря тому, что в данном способе вторую порцию твердеющего материала вводят на затвердевший массив 5, . между последним и массивом 6 формируется плоскость ослабления по границе 3, и при повышении давления жидкости происходит раскрытие трещины 9 гидроразрыва именно по этой плоскости, что гарантирует четкую направленность распространения трешины 9.

По мере расширения последней по границе 3 происходит распространение трещины в породы продуктивного горизонта, при этом направленному развитию трещины способствует то, что при возникновении трещины между массивами 5 и 6 происходит их раздвижка, и они действуют как своеобразные пуансоны, раздвигающие массив продуктивного горизонта, вызывая строго направленные нагрузки на него, способствующие направленному развитию трещины 9 гидроразрыва. в пределах пород продуктивного горизонта. При развитии и раскрытии трешины 9 в нее начинают закачивать фильруюший или твердеющий материал в зависимости от функционального назначения трещины в пределах продуктивного горизонта.

В том случае, если трещину гидроразрыва используют для повышения проницаемости продуктивного горизонта или для

4 перехвата флюида, т.е. при заполнении трешины фильтруюшим материалом, элементы (5 и 6) твердеющего материала сушественно повышают устойчивость прискважинной зоны и самой скважины 1, так как именно в этой зоне имеют место наибольшие напряжения. Указанные элементы из твердеющего материала не только предотвращают обрушения пород в прискважинной зоне и пескование скважины, но и являются барьерами, позволяющими производить направленную откачку или закачку рабочего флюида, например, серной кислоты, карбонатных растворов, и т.д.

При продуктивных горизонтах небольшой мощности центральную часть гидровруба можно проводить на всю мощность. После заполнения твердеющим материалом нижней части гидровруба в скважину вводят обсадную колонну с размещением ее торца выше поверхности первой порции твердеющего материала, но ниже кровли гидровруба в центральной части, затем в верхнюю часть гидровруба и в затрубное пространство обсадной колонны нагнетают твердеющий материал, после твердения которого разбуривают цементную пробку и производят гидроразрыв по указанной выше границе, т.е. по плоскости между первой и второй порциями твердеющего материала, при этом торец обсадной колонны будет располагаться несколько выше указанной плоскости.

Продуктивный горизонт суглинков мошности 3 м вскрывали скважиной диаметром 220 мм и с помошью скважинного гидромонитора производили размыв гидровруба диаметром 2,2 м при высоте по оси скважины 0,6 м. Затем подавали первую порцию цемента (тампонажного кислотостойкого цемента), после твердения которой вводили вторую порцию и вслед за схватыванием последней разбуривали цементную пробку, размещая в скважине колонну диаметром 168 мм с цементацией затрубного пространства. После этого на границе между порциями перфорировали колонну и нагнетали загушенную воду под давлением гидроразрыва 18 МПа, а вслед за расКрытием трешины продолжали нагнетание смеси загущенной воды с крупнозернистым песком.

Способ гидравлического разрыва пласта, включаюший вскрытие пласта скважиной, формирование горизонтального дискообразного гидровруба и нагнетание флюида в интервале гидровруба с образованием трещины гидроразрыва, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидроразрыва за счет обеспечения развития трещины в заданной плоскости и повышения устойчивости прискважинной зоны, после формирования гидровруба в полость последнего подают твердеющий материал до уровня его

6иссектральной плоскости, после отверде1507962

Фиг.2 ния указанного материала дозаполняют полость гидровруба твердеющим материалом, а нагнетание флюида вроизводят после отвердения второй порции твердеющего материала на уровне биссектральной плоскости гидровруба.

1507962

Составитель В. Петрищев

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 5464/38 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О1