Способ и устройство для гидроразрыва пласта

 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для интенсификации нефтедобычи. Обеспечивает увеличение амплитуды и частоты гидроударов и снижение затрат на гидроразрыв пласта. Способ включает изоляцию продуктивного интервала, заполнение насосно-компрессорных труб жидкостью и создание гидроударов посредством нагнетания и сброса давления жидкости в насосно-компрессорных трубах. Согласно изобретению производят откачку жидкости из скважины гидронасосом до заполнения насосно-компрессорных труб. Изолируют интервал гидроразрыва пакером ниже динамического уровня в скважине, но выше продуктивного интервала. Закрывают задвижку и нагнетают гидронасосом в насосно-компрессорных трубах избыточное давление, сбрасывая его в подпакерную зону при достижении заданной величины посредством клапана. После этого периодически открывают скважину и замеряют дебит из скважины, причем создание гидроразрывов прекращают после стабилизации дебита. Устройство содержит колонну насосно-коллекторных труб (НКТ), пакер, клапан сброса давления. Согласно изобретению устройство содержит задвижку для закрытия полости насосно-компрессорных труб, гидронасос для откачки жидкости из скважины, заполнения колонны НКТ и создания в них избыточного давления. Клапан сброса давления настроен на давление открытия, создающее условия гидроразрыва пласта, и установлен на НКТ между пакером и гидронасосом для соединения полости НКТ с подпакерной зоной. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для интенсификации нефтедобычи.

Известен способ интенсификации притока из скважины путем создания импульсов давления при помощи плунжера насоса, осуществляющего нагнетание давления в НКТ и его сброс при выходе плунжера из поршня в крайнем верхнем положении. Импульсы давления распространяются в закрытой полностью заполненной жидкостью скважине, причем нижележащие продуктивные интервалы изолированы цементным мостом. Заполнение скважины производят насосным агрегатом на поверхности, а утечки из скважины компенсируются из емкости, соединенной с полостью скважины [1].

Указанный способ принят нами за прототип.

К недостаткам известного способа относятся - выход плунжера из поршня приводит к возникновению ударных нагрузок на штангах и плунжере, их колебаниям, что может привести к перекосам и заклинке плунжера, а также попаданию песка и другого абразивного материала в плунжерную пару; - импульсы высокого давления, распространяясь по всему стволу скважины, могут нарушить герметичность обсадной колонны, а значительный объем кольцевого пространства не позволяет получить значительную амплитуду и крутой фронт импульсов давления; - для заполнения скважины требуется привлекать дополнительно насосный агрегат, что снижает экономическую эффективность способа.

Задачей предлагаемого способа является увеличение амплитуды гидроударов с крутым фронтом импульсов при одновременном снижении нагрузки на устройство, а также определение необходимого времени воздействия на пласт.

Для успешного решения указанной задачи в известном способе, включающем изоляцию продуктивного интервала, заполнение насосно-компрессорных труб жидкостью и создание гидроударов посредством нагнетания и сброса давления жидкости в насосно-компрессорных трубах, новым является то, что производят откачку жидкости из скважины гидронасосом до заполнения насосно-компрессорных труб, затем изолируют интервал гидроразрыва пакером ниже динамического уровня в скважине, но выше продуктивного интервала, закрывают скважину и нагнетают гидронасосом в насосно-компрессорных трубах избыточное давление, сбрасывая его в подпакерную зону при достижении заданной величины посредством клапана, после чего периодически открывают скважину и замеряют дебит из скважины, причем создание гидроударов прекращают после стабилизации дебита.

В результате применения предложенного способа по сравнению с известным способом увеличиваются амплитуда и крутизна фронта импульсов гидроударов, а также надежность проведения гидроразрывов, причем в процессе гидроразрыва осуществляется контроль за эффективностью технологии.

Нам не известны способы гидроразрыва пласта импульсами давления, обладающие совокупностью вышеперечисленных признаков, что означает соответствие предлагаемого способа требованиям, предъявляемым к изобретениям.

Известно устройство для гидроразрыва пласта, содержащее разрывной клапан, установленный в насосно-компрессорных трубах над пакером [2].

Указанное устройство принято нами за прототип.

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность вследствие одноразового действия клапана.

Задачей предлагаемого устройства является увеличение частоты гидроударов, обеспечивающее снижение затрат на гидроразрыв пласта, а также определение количества гидроударов.

Для решения указанной задачи в известном устройстве для гидроразрыва пласта, включающем колонну насосно-компрессорных труб, клапан сброса давления и пакер, новым является то, что оно содержит гидронасос, причем клапан сброса давления установлен на насосно-компрессорных трубах между пакером и гидронасосом, соединяя полость насосно-компрессорных труб с подпакерной зоной.

Указанные признаки позволяют устранить недостатки, присущие известным устройствам для гидроразрыва пласта, за счет создания серии гидроударов с высокой амплитудой импульсов давления.

Нам не известны устройства для гидроразрыва пласта, обладающие совокупностью вышеперечисленных признаков, что означает соответствие предлагаемого устройства требованиям, предъявляемым к изобретениям.

На фиг. 1 приведена схема устройства. На фиг.2 показан график изменения дебита из скважины на устье в процесс работы устройства.

Устройство состоит из штангового гидронасоса 1, установленного в насосно-компрессорных трубах 2 и приводимого в действие станком-качалкой 3 посредством штанг 4. Между штанговым насосом 1 и пакером 5 установлен клапан 6 сброса давления. Полость насосно-компрессорных труб 2 герметизирована сальником 7 и может быть закрыта при помощи задвижки 8.

Работа предложенного устройства и способ гидроразрыва пласта с его помощью заключается в следующем.

После спуска насосно-компрессорных труб 2 вместе с штанговым гидронасосом 1 и пакером 4 производят откачку жидкости из скважины при помощи станка-качалки 3 и колонны штанг 4 при открытой задвижке 8. После заполнения насосно-компрессорных труб 2 изолируют интервал гидроразрыва пласта пакером 4 ниже динамического уровня жидкости в скважине и закрывают задвижку 8. В закрытой полости насосно-компрессорных труб 2 при каждом рабочем ходе плунжера штанговый гидронасос 1 создает в них избыточное давление. При превышении избыточного давления заданной величины, на которую настроен клапан 6 сброса давления, он открывается и сообщает полость насосно-компрессорных труб 2 с подпакерной зоной, давление в которой резко возрастает.

Для проведения гидроразрыва пласта в условиях Западной Сибири требуется превышение давления над гидростатическим порядка 16 МПа. Штанговый гидронасос может создавать избыточное давление до 24 МПа, поэтому, отрегулировав давление на клапан 6 на величину 16 МПа, создаются условия для гидроразрыва пласта.

Импульсы давления, большего чем давление разрыва горной породы, приводят к образованию и распространению трещин, которые расклиниваются обломочным материалом. Происходит увеличение дебита из скважины (фиг.2), который может быть замерен посредством периодического открытия задвижки 8. При прекращении увеличения дебита Q и выполаживании кривой изменения дебита во времени t (т. А) гидроудары прекращают.

Источники информации 1. Патент РФ 2075596, опубл. 20.03.97.

2. Авторское свидетельство СССР 956766, опубл. 07.09.82.

Формула изобретения

1. Способ гидроразрыва пласта, включающий изоляцию продуктивного интервала, заполнение насосно-компрессорных труб жидкостью и создание гидроударов посредством нагнетания и сброса давления жидкости в насосно-компрессорных трубах, отличающийся тем, что производят откачку жидкости из скважины гидронасосом до заполнения насосно-компрессорных труб, затем изолируют интервал гидроразрыва пакером ниже динамического уровня в скважине, но выше продуктивного интервала, закрывают задвижку и нагнетают гидронасосом в насосно-компрессорных трубах избыточное давление, сбрасывая его в подпакерную зону при достижении заданной величины посредством клапана, после чего периодически открывают скважину и замеряют дебит из скважины, причем создание гидроразрывов прекращают после стабилизации дебита.

2. Устройство для гидроразрыва пласта, включающее колонну насосно-компрессорных труб, клапан сброса давления и пакер, отличающееся тем, что оно содержит задвижку для закрытия полости колонны насосно-компрессорных труб, гидронасос для откачки жидкости из скважины, заполнения колонны насосно-компрессорных труб и создания в них избыточного давления, а клапан сброса давления настроен на давление открытия, создающее условия гидроразрыва пласта, и установлен на насосно-компрессорных трубах между пакером и гидронасосом для соединения полости насосно-компрессорных труб с подпакерной зоной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2