Способ гидравлического разрыва пласта (варианты) и муфта для его осуществления
Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам гидравлического разрыва продуктивного пласта (ГРП) в стволах скважин. Способ включает спуск в составе обсадной колонны как минимум одной муфты ГРП, состоящей из цилиндрического корпуса с радиальными отверстиями, в которых установлены заглушки с разрывными мембранами и крышками, в заданный интервал ствола скважины, цементирование заколонного пространства. Перед сборкой муфты мембраны изготавливают с возможностью выдерживания давления, не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны. Каждую крышку оснащают центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину вязкой жидкости, закачанной в полость заглушки. Вязкость жидкости в пластовых условиях, толщину и диаметр отверстия в крышке подбирают так, чтобы после разрыва мембраны эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении, меньшем давления ГРП после цементирования. Вскрытие пласта осуществляют в два этапа, на первом из которых создают давление для разрушения мембраны, но меньшее давления ГРП, а на втором - давление ГРП, в том числе и кислотного, с разрушением крышки цементного камня и проведением ГРП. ГРП создают при помощи спускаемого в скважину до места установки муфты ГРП на колонне труб двойного пакера с разнесенными манжетами и перфорированным патрубком между ними, манжеты которого обеспечивают создание герметичной полости в районе соответствующей муфты ГРП. Расширяется область применения, в том числе при высоком пластовом давление и/или низкой проницаемости, повышается надежность за счет разрыва не менее 95% мембран, обеспечивается качественное цементирование обсадной колонны. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к способам гидравлического разрыва продуктивного пласта (ГРП) в стволах скважин с использованием клапанных устройств с разрывными элементами.
Для способа подобран ряд аналогов.
Известен способ многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины (патент RU №2526062, Е21В 43/267, опубл. 20.08.2014 Бюл. №23), включающий формирование трещин последовательно в различных интервалах продуктивного пласта, вскрытого горизонтальным стволом скважины, путем спуска на колонне труб пакера, его установки в скважине, подачи жидкости гидроразрыва через фильтр, установленный в каждой из соответствующих каждому из этих интервалов частей горизонтального ствола, с изоляцией остальных его частей с образованием трещин, крепление трещин закачкой жидкости-носителя с проппантом, при этом гидравлический разрыв пласта в горизонтальном стволе скважины производят поинтервально в направлении от забоя к устью спуском колонны труб, при этом в качестве колонны труб используют колонну гибких труб с разбуриваемым пакером на конце, а посадку разбуриваемого пакера производят перед каждым участком фильтра горизонтального ствола скважины, формируют трещины, закрепляют их закачкой жидкости-носителя с проппантом, причем для закрепления проппанта в прискважинной зоне, по окончании закачки жидкости-носителя с проппантом в колонку труб закачивают закрепляющий состав из расчета 0,5 м3 закрепляющего состава на 1 м длины фильтра и продавливают его в прискважинную зону пласта в полуторном объеме колонны труб, после чего устье скважины герметизируют устьевым сальником, а затрубное пространство скважины обвязывают с гидроаккумулятором, затем, не снижая гидравлического давления в колонне труб, приподнимают колонну труб на 1 м, при этом гидроаккумулятор воспринимает скачок гидравлического давления, возникающий в затрубном пространстве скважины, а разбуриваемый пакер герметично отсекает участок фильтра, в котором проведен гидравлический разрыв пласта, после чего колонну труб извлекают из скважины, аналогичным образом производят поинтервальный гидравлический разрыв пласта в следующих участках фильтров горизонтального ствола скважины, по окончании гидравлического разрыва пласта колонну бурильных труб на устье оснащают сначала разбуриваемым инструментом, а затем гидромониторной насадкой, спускают колонну бурильных труб в скважину и разбуриванием удаляют пакеры от устья к забою, далее отсекают разбуриваемый инструмент и подачей жидкости в колонну бурильных труб с одновременным ее вращением и перемещением от забоя к устью производят гидромониторную обработку внутренней поверхности фильтров через гидромониторную насадку.
Отдельным недостатком этого способа является большие временные затраты на проведение поинтервального ГРП и затраты песка, связанные с намывом песчаной пробки от забоя до интервала ГРП.
Известен также способ многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины (патент RU №2472926, Е21В 43/267, С09К 08/90, опубл. 20.01.2013 Бюл. №2), включающий спуск пакера в скважину на колонне труб, с последующей его посадкой в скважине, формирование трещин напротив фильтров последовательно в различных интервалах продуктивного пласта, вскрытого горизонтальным стволом подачей жидкости гидроразрыва через фильтр, установленный в каждой из соответствующих каждому из этих интервалов частей горизонтального ствола с изоляцией остальных его частей, причем определяют направление горизонтального ствола относительно направления минимального главного напряжения, затем изолируют интервал, подлежащий гидравлическому разрыву пласта - ГРП от остальных участков горизонтального ствола посадкой сдвоенных пакеров, затем открывают клапан, размещенный внутри колонны труб между сдвоенными пакерами напротив фильтра, если направление горизонтального ствола параллельно направлению минимального главного напряжения, то гидравлический разрыв пласта производят закачкой разрывной жидкости с образованием поперечных трещин относительно горизонтального ствола, с последующим креплением поперечных трещин закачкой жидкости с алюмосиликатным проппантом, с постепенным увеличением его фракции от 20/40 меш. до 16/30 меш., если направление горизонтального ствола перпендикулярно направлению минимального главного напряжения, то гидравлический разрыв пласта производят закачкой разрывной жидкости с образованием горизонтальных трещин относительно горизонтального ствола, с последующим креплением горизонтальных трещин закачкой жидкости с облегченным проппантом с фракцией 20/40 меш., по окончанию ГРП скважину закрывают на технологическую паузу в течение 0,5 ч, после чего на устье скважины на колонну труб устанавливают регулируемый штуцер и производят излив отработанной проппантной жидкости из пласта по колонне труб на устье скважины до закрытия клапана, при этом в процессе излива регулированием штуцера добиваются того, чтобы давление в колонне труб стало на 2-3 МПа меньше давления при открытии скважины после технологической паузы, после чего производят распакеровку пакера и перемещают колонну труб в другую часть горизонтального ствола, и вышеописанный процесс по проведению ГРП в горизонтальном стволе скважины повторяют в зависимости от количества интервалов горизонтального ствола, оснащенных фильтрами в различных его частях.
Общими недостатками обоих способов являются проведение ГРП через фильтр, что, во-первых, исключает возможность качественного цементирования обсадной колонны с забиванием цементным камнем каналов фильтра, во-вторых, из-за диаметра фильтра примерно равного диаметру обсадной колонны за ней после цементирования обсадной колонны образуется цементный камень с большим разбросом в толщинах (так как любая колонна труб располагается в стволе скважины с отклонением от центральной оси, особенно в наклонных или горизонтальных стволах), что приводит к большой неравномерности воздействия высокого давления при ГРП по периметру ствола скважины, в-третьих, из-за разницы в длине фильтров для каждого участка необходимо подбирать пакерную компоновку специально для каждого фильтра, все это в совокупности снижает качество воздействия ГРП или требует дополнительных затрат для проведения качественного ГРП.
Для муфты также подобраны аналоги
Известна муфта для гидроразрыва пласта (ГРП) (патент на ПМ RU №197643, Е21В 34/06, Е21В 43/26, Е21В 33/14, опубл. 19.05.2020 Бюл. №14), состоящая из полого цилиндрического корпуса с выполненными в нем циркуляционными отверстиями, в котором установлена дифференциальная подвижная втулка с радиальными отверстиями, в исходном положении перекрывающая циркуляционные отверстия корпуса и зафиксированная относительно последнего фиксатором, причем для разделения внутренней полости муфты и полости между дифференциальной подвижной втулкой и корпусом для осевого перемещения втулки в ней установлена как минимум одна разрывная мембрана, а на внутренней поверхности дифференциальной подвижной втулки выполнены кольцевые уступы для осевого перемещения ключом с плашками, содержащими пазы для зацепления с кольцевыми уступами.
Недостатками данной муфты являются сложность изготовления, малый внутренний проходной диаметр и низкая надежность особенно при цементировании ее в скважине, связанные с наличием внутри подвижной в продольном направлении втулки, при заклинивании которой и/или потере герметичности вся муфта становится не работоспособной, что наблюдалось примерно в 40% случаев при натурных испытаниях.
Наиболее близкой по технической сущности является муфта для гидроразрыва пласта (ГРП) (патент на ПМ RU №176774, Е21В 34/10, Е21В 43/26, F16K 17/14, опубл. 29.01.2018 Бюл. №4), состоящая из полого цилиндрического корпуса, с выполненными в нем радиальными отверстиями, с установленными в них заглушками с разрывными мембранами, крышками, блокирующими поступление жидкости к разрывным мембранам извне муфты ГРП, полостей между разрывными мембранами и крышками, заполненных жидкостью, причем крышки установлены в отверстиях заглушек мембранных с возможностью радиальных перемещений.
Недостатками данной муфты являются узкая область применения, связанная с невозможностью использования данной муфты в скважинах, вскрывающих пласт, имеющий высокое пластовое давление и/или низкую проницаемость, что вызывает большие перепады давлений внутри снаружи муфты при спуске муфты в скважину и, как следствие, невозможность компенсации перемещением подвижной крышки, а это, в свою очередь, может вызвать несанкционированный разрыв мембраны заглушек и/или разрушение крышки, приводящих к невозможности качественного цементирования обсадной колонны с муфтой, также заполнение полости между мембраной и крышкой жидкостью и изготовление с допусками этих деталей при воздействии давлением изнутри приводит к вскрытию не всех мембран одновременно, которые в свою очередь перекрывают продольное отверстие заглушки, осложняя воздействие давления непосредственно на крышку, что приводит к открытию не более 70% радиальных отверстий корпуса (остальные из-за снижения перепада давлений остаются не вскрытыми) и снижает равномерность распределения ГРП вокруг муфти, снижая также эффективность, также не учитывается давление опрессовки компоновки обсадной колонны, которое тоже может вызвать несанкционированный разрыв мембраны.
Данной муфтой осуществляют наиболее близкий к предлагаемому техническому решения способ для гидравлического разрыва пласта, включающий спуск в составе обсадной колонны как минимум одной муфты ГРП в заданный интервал ствола скважины, цементирование заколонного пространства ствола скважины, технологическую выдержку, для застывания цемента, спуск в скважину на колонне труб двойного пакера с разнесенными манжетами и перфорированным патрубком между ними до места установки муфты ГРП, манжеты которого обеспечивают создание герметичной полости в районе соответствующей муфты ГРП, инициация избыточного давления внутри колонны труб, обеспечивающего разрушение мембран заглушек, вытеснение заглушки с разрушением цементного камня снаружи муфты и открытием сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта для последующего ГРП, извлечение двойного пакера на поверхность или перестановку его к месту установки другой не вскрытой муфты.
Недостатками способа являются узкая область применения, связанная с невозможностью использования в скважинах, вскрывающих пласт, имеющий высокое пластовое давление и/или низкую проницаемость, что вызывает большие перепады давлений внутри и снаружи муфты при спуске ее в скважину и, как следствие, невозможность компенсации перемещением подвижной крышки, а это, в свою очередь, может вызвать несанкционированный разрыв мембраны заглушек и/или разрушение крышки, приводящих к невозможности качественного цементирования обсадной колонны с муфтой, также заполнение полости между мембраной и крышкой жидкостью и изготовление с допусками этих деталей при воздействии давлением изнутри приводит к вскрытию не всех мембран одновременно, которые в свою очередь перекрывают продольное отверстие заглушки, осложняя воздействие давления непосредственно на крышку, что снижает равномерность распределения ГРП вокруг муфти эффективность, также не учитывается давление опрессовки компоновки обсадной колонны, которое тоже может вызвать несанкционированный разрыв мембраны.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа гидравлического разрыва пласта и муфта для его осуществления, позволяющих расширить область применения за счет использования в скважинах, вскрывающих пласт, имеющий высокое пластовое давление и/или низкую проницаемость, проводить операции с учетом давления опрессовки компоновки обсадной колонны с одной или несколькими муфтами ГРП, производить разрыв не менее 95% мембран при давлении их разрыва и обеспечить качественное цементирование обсадной колонны за счет использования мембран, рассчитанных на выдерживание давление опрессовки, и вязкой в пластовых условиях жидкости внутри заглушек с мембранами, а также крышки, не разрушающейся при давлении меньшим давления ГРП после цементирования..
Техническая задача решается двумя способами.
Первый вариант.
Способ гидравлического разрыва пласта - ГРП, включающий спуск в составе обсадной колонны как минимум одной муфты ГРП, состоящей из цилиндрического корпуса с выполненными в нем радиальными отверстиями, в которых установлены заглушки с разрывными мембранами и крышками, в заданный интервал ствола скважины, цементирование заколонного пространства ствола скважины, технологическую выдержку для застывания цемента, спуск в скважину на колонне труб двойного пакера с разнесенными манжетами и перфорированным патрубком между ними до места установки муфты ГРП, манжеты которого обеспечивают создание герметичной полости в районе соответствующей муфты ГРП, инициация избыточного давления разрыва внутри колонны труб, обеспечивающего разрушение мембран заглушек, удаление заглушки с разрушением цементного камня снаружи муфты и открытием сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта для последующего ГРП с закачкой состава для усиления разрыва пласта, извлечение двойного пакера на поверхность или перестановку его к месту установки другой не вскрытой муфты.
Новым является то, что перед сборкой муфты мембраны заглушек изготавливают с возможностью выдерживания давления не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны, а каждую крышку оснащают центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину вязкой жидкости, закачанной в полость заглушки, причем вязкость закачанной жидкости в пластовых условиях, толщину и диаметр отверстия в крышке подбирают так, чтобы после разрыва мембраны заглушки эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении меньшем давления ГРП после цементирования, которое осуществляют после опрессовки обсадной колонны соответствующим давлением, при этом открытие сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта производят в два этапа возрастающим давлением, на первом этапе создают давление для разрушения мембраны, но меньше давления ГРП, а на втором - давление ГРП, в том числе и кислотного, с разрушением крышки цементного камня и проведением ГРП.
Второй вариант.
Способ гидравлического разрыва пласта - ГРП, включающий спуск в составе обсадной колонны как минимум одной муфты ГРП, состоящей из цилиндрического корпуса с выполненными в нем радиальными отверстиями, в которых установлены заглушки с разрывными мембранами и крышками, в заданный интервал ствола скважины, цементирование заколонного пространства ствола скважины, технологическую выдержку для застывания цемента, инициация избыточного давления разрыва внутри колонны труб, обеспечивающего разрушение мембран заглушек, удаление крышки с разрушением цементного камня снаружи муфты и открытием сообщения внутреннего канала колонны обсадных труб с пластом, спуск в скважину на колонне труб двойного пакера с разнесенными манжетами и перфорированным патрубком между ними до места установки муфты ГРП, манжеты которого обеспечивают создание герметичной полости в районе соответствующей муфты ГРП для последующего ГРП с закачкой состава для усиления разрыва пласта, извлечение двойного пакера на поверхность или перестановку его к месту установки другой муфты для проведения ГРП соответствующего интервала.
Новым является то, что перед сборкой муфты мембраны заглушек изготавливают с возможностью выдерживания давления не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны, а каждую крышку оснащают центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину вязкой жидкости, закачанной в полость заглушки, причем вязкость закачанной жидкости в пластовых условиях, толщину и диаметр отверстия в крышке подбирают так, чтобы после разрыва мембраны заглушки эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении меньшим давления ГРП после цементирования, которое осуществляют после опрессовки обсадной колонны соответствующим давлением, после цементирования обсадной колонны производят одновременное разрушение мембран всех заглушек избыточным давлением внутри обсадной колонны перед спуском двойного пакера для разрушения крышки цементного камня и проведения ГРП, в том числе и кислотного.
Для реализации способов используется устройство.
Муфта для гидравлического разрыва пласта - ГРП, включающая полый цилиндрический корпус, с выполненными в нем равномерно по длине и периметру радиальными отверстиями, с установленными в них заглушками с разрывными мембранами, крышками, блокирующими поступление жидкости к разрывным мембранам извне муфты ГРП, полостей между разрывными мембранами и крышками, заполненных жидкостью.
Новым является то, что в полости заглушки по периметру выполнены продольные проточки для протекания жидкости после разрушения мембраны заглушки, причем мембрана выполнена с возможностью выдерживания давления не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны, но меньшего давления ГРП, а каждая крышка оснащена центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину жидкости, размещенной в полости заглушки, причем вязкость этой жидкости в пластовых условиях, толщина и диаметр отверстия в крышке подобраны так, чтобы после разрыва мембраны заглушки эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении меньшим давления ГРП после цементирования, причем заглушка и/или мембрана выполнены из кислоторастворимого материала при проведении кислотных ГРП или или ГРП с кислотной пред оторочкой.
На фиг. 1 изображена схема реализации способов.
На фиг. 2 изображена муфта ГРП.
На фиг. 3 изображена заглушка муфты ГРП в изометрии.
На фиг. 4 изображен вид сверху заглушки муфты ГРП.
На фиг. 5 изображен разрез А-А фиг. 4.
Перед реализацией способа ГРП от заказчика получаются следующие данные: интервалы установки в скважине 1 (фиг. 1) муфт ГРП, температуру и давление в скважине 1 в интервале установки муфты ГРП, длина вскрываемого участка (на фиг. 1-5 не показан) скважиной 1 (фиг. 1), давление опрессовки обсадной колонны 2, продуктивность пласта 3, а также давление, необходимое для ГРП.
Исходя из продуктивности пласта 3 определяется необходимая суммарная площадь вскрываемых давлением отверстий 4 (фиг. 2), выполненных в полом цилиндрическом корпусе 5 муфты ГРП равномерно по длине и периметру, и какое количество муфт необходимо использовать в составе обсадной колонны 2 (фиг. 1). Чем выше продуктивность пласта 3, тем больше суммарная площадь вскрываемых давлением отверстий 4 (фиг. 2) и/или больше корпусов 5 муфт ГРП необходимо использовать в составе обсадной колонны 2 (фиг. 1). Данная конструкция муфты ГРП подходит для любых пластов с любой проницаемостью и продуктивностью.
Исходя из давления опрессовки обсадной колонны 2 и давления необходимого для ГРП изготавливают заглушки 6 (фиг. 2-5) с мембраной 7 (фиг. 3-5), фиксируемые в установочных отверстиях 8 (фиг. 2), располагаемых над отверстиями 4 корпуса 5, при помощи резьбы 9 (фиг. 2 и 5), анаэробного клея, прессовой посадки или т.п.(последнее на фиг. 1-5 не показано). Заглушки 6 (фиг. 3-5) изготавливают с полостью 10, по периметру которой равномерно выполняют продольные проточки 11 любой формы, не нарушающей целостность заглушки 6. Мембрану 7 (фиг. 3-5) заглушки 6 изготавливают с возможностью разрушения при давлении как минимум на 7% большем, чем давление опрессовки обсадной колонны 2 (фиг. 1), что, как показала практика, гарантирует целостность всех мембран 7 (фиг. 2-5) при опрессовке. Давление разрушения мембраны 7 (фиг. 5) можно регулировать толщиной h самой мембраны 7, наружной 12 и/или внутренней 13 кольцевыми проточками в ней, играющими роль концентраторов напряжения для облегчения разрушения мембраны 7. Заглушки 6 (фиг. 2-5) рекомендуется изготавливать из мягкого, легко разрушаемого материала, например, из низколегированных и низкоуглеродистых сталей (ст. 3, сталь 10 и т.п.), алюминия, алюминиевых и/или дюралюминиевых сплавов (АМГ2Б, Д16Т и т.п.), а для кислотного ГРП и ГРП с кислотной предоторочкой рекомендуется использовать кислоторастворимые материалы, например, магний, магниевые сплавы, цинк и/или цинковые сплавы (МА1, МА14, МЛ 3, Ц3, ЦАМ, Вирениум и т.д.), или т.п.
Крышку 14 (фиг. 2) изготавливают с центральным отверстием 15 для выравнивания давления в полости 10 заглушки 6 и снаружи корпуса 5 при перепадах давления снаружи и внутри муфты ГРП. Крышку 14 (фиг. 2-5) рекомендуется изготавливать из мягкого, легко разрушаемого материала аналогичному материалу заглушки 6.
Объем кислотной предоторочки перед ГРП должен быть достаточным для надежного растворения материала заглушек 6, мембран 7 и/или крышек 14, например, при использовании для изготовления заглушек 6, мембран 7 и крышек 14 магниевого сплава MA 1 или МЛ 3 необходим объем предоторочки 1-3 м3 соляной кислоты (чем больше заглушек 6 в корпусе 5 - тем больше объем).
В зависимости от температуры скважины 1 (фиг. 1) в интервале установки муфты ГРП подбирают материал (вязкую жидкость), которым заполняют полость 10 (фиг. 2) заглушки 6, с вязкостью исключающим вытекание через отверстие 15 крышки 14 при спуске в скважину 1 (фиг. 1), например, автол, нигрол, битум, гудрон или т.п. Толщину Н (фиг. 2) крышки 6 подбирают так, чтобы она не разрушалась с учетом вязкости жидкости внутри полости 10 при давлении меньшим давления ГРП после цементирования, которое осуществляют после опрессовки обсадной колонны 2 (фиг. 1). Чем выше температура в скважине 1 (фиг. 1) в интервале установки муфты ГРП, тем более вязкой должна быть жидкость в полости 10 (фиг. 2) заглушки 6 (подбирается эмпирическим путем).
После изготовления всех деталей собирают необходимое количество муфт ГРП. Для этого в посадочных отверстиях 8 (фиг. 2) корпуса 5 герметично фиксируют заглушки 6 при помощи резьбы 9, пресса или клея, полости 10 заглушек 6 последовательно заполняют вязким материалом и закрывают крышкой 14, которую фиксируют пружинным кольцом 16, устанавливаемым в соответствующей кольцевой проточке 17 отверстия 8, прессовой посадкой или анаэробным клеем.
Толщину Н (фиг. 2) крышки 6 и толщину h (фиг. 5) мембраны 7, в том числе при наличии с наружной 12 и/или внутренней 13 кольцевыми проточками в ней, подбирают эмпирическим путем. Для этого из партии выбирают одну или несколько собранных муфт ГРП (до 10%) и проводят натурные испытания. Корпус 5 (фиг. 2) при помощи установочных резьб 18 снизу глушат пробкой (не показана), а сверху соединяют с гидравлическим насосом высокого давления (не показан). Корпус 5 помещают в патрубок (не показан) с внутренним диаметром соответствующим внутреннему диаметру скважины 1 (фиг. 1). Пространство между патрубком и корпусом 5 (фиг. 2) заполняют цементом и располагают в барокамере (не показана), имитирующей давление внутри скважины 1 (фиг. 1). После ожидания для застывания (отверждения) цемента (ОЗЦ) (применю 24 часа) гидравлическим насосом создают внутри корпуса 5 (фиг. 2) давление опрессовки, выдерживают время, необходимое для опрессовки обсадной колонны 2 (фиг. 1). После чего зацементированный корпус 5 (фиг. 2) извлекают вместе с патрубком из барокамеры отсоединяют от гидравлического насоса и проводят изнутри визуальный осмотр и не разрушаемый аппаратный контроль (исследования ультразвуковой частотой - ИУВЧ, магниторезонансные исследования - МРИ или т.п.) для определения целостности заглушек 6. Далее корпус 5 присоединяют к гидравлическому насосу и располагают в барокамере с созданием внутри давления выше давления опрессовки как минимум на 10%, но ниже давления ГРП. Неразрушаемый контроль проводят аналогичным способом (описано выше) для проверки разрушений мембран 7 заглушек 6 и целостности крышек 14. Затем в корпусе 6, расположенном в барокамере создают давление ГРП, а не разрушаемый контроль производят как изнутри корпуса 5, так и снаружи патрубка, для определения разрушений мембран, крышек и цементного камня (отвержденного цемента). Только при 100% положительном результате партия муфт ГРП допускается к работе в скважинах 1 (фиг. 1).
Способ ГРП осуществляют в следующей последовательности.
Собранные муфты ГРП при помощи резьб 18 (фиг. 2) корпуса 5 и соединительных муфт 19 последовательно встраивают в обсадную колонну 2 (фиг. 1) так, чтобы после спуска они располагались в соответствующем интервале установки скважины 1. Во время спуска отверстия 15 (фиг. 2) в крышках 14 полностью нивелируют перепады давлений внутри и снаружи корпуса 1. Обсадную колонну 2 (фиг. 1) после спуска проверяют на целостность давлением опрессовки, создаваемым внутри при помощи приустьевых насосных агрегатов (не показаны), после чего заколонное пространство обсадной колонны 2 в стволе скважины 1 заполняют цементным раствором 20. Находящийся в полости 10 (фиг. 3-5) заглушки 6 материал, полностью исключает попадание цемента в эту полость 10. Затем производят взрытие заглушек 6 (фиг. 2), крышек 14 и проведение ГРП двумя вариантами.
Вариант 1
Осуществляют спуск в скважину 1 (фиг. 1) на колонне труб 21 двойного пакера 22 с разнесенными манжетами 23 и 24 и между ними расположенным патрубком 25 перфорированными отверстиями 26 до места установки соответствующего корпуса 5 муфты ГРП. Манжеты 23 и 24 пакера 22 обеспечивают создание герметичной полости 27 в районе соответствующей муфты ГРП. После чего вскрытие заглушек 6 и крышек 14 с открытием сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта 3 производят в два этапа возрастающим давлением. На первом этапе закачкой жидкости в колонне труб 21 создают избыточное давление (выше давления разрушения мембран 7 заглушек 6 и как минимум на 10% выше давления опрессовки, но меньшее давления ГРП), которое через отверстия 26 патрубка 25 передается в герметичную полость 27 и далее через отверстия 4 (фиг. 2) корпуса 5 - к заглушке 6 для разрушения мембраны 7, а на втором - в полости 27 (фиг. 1) давление ГРП, в том числе и кислотного, с разрушением крышки 14, давление к которой передается через отверстия 4 (фиг. 2) и боковые каналы 11 заглушки 6 (так как полость 10 обычно перекрыта разрушенной мембраной 7), отвердевшего цементного раствора 20 (цементного камня - фиг. 1) и закачкой расклинивающего агента (песка, проппанта или т.п.) в пласт 3 для проведения ГРП. Абразивные частицы расклинивающего агента и/или кислота быстро разрушают как мембрану 7 (фиг. 2) и крышку 14, так и саму заглушку 6, так как они изготовлены из мягкого, легко разрушаемого и/или кислоторастворимого материала. Вариант 2.
Вскрытие заглушек 6 (фиг. 1) и крышек 14 с открытием сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта 3 производят в два этапа возрастающим давлением. На первом этапе закачкой жидкости в обсадной колонне 2 создают избыточное давление (выше давления разрушения мембран 7 заглушек 6 и как минимум на 10% выше давления опрессовки, но меньшее давления ГРП), которое через отверстия 4 (фиг. 2) корпуса 5 предается к заглушке 6 для разрушения мембраны 7, а на втором - осуществляют спуск в скважину 1 (фиг. 1) на колонне труб 21 двойного пакера 22 с разнесенными манжетами 23 и 24 и между ними расположенным патрубком 25 перфорированными отверстиями 26 до места установки соответствующего корпуса 5 муфты ГРП. Манжеты 23 и 24 пакера 22 обеспечивают создание герметичной полости 27 в районе соответствующей муфты ГРП. После чего закачкой по колонне труб 21 жидкости с расклинивающим агентом создают в полости 27 давление ГРП, в том числе и кислотного, с разрушением крышки 14, давление к которой передается через отверстия 4 (фиг. 2) и боковые каналы 11 заглушки 6, отвердевшего цементного раствора 20 (цементного камня - фиг. 1) и закачкой расклинивающего агента в пласт 3 для проведениния ГРП. Абразивные частицы расклинивающего агента и/или кислота быстро разрушают как мембрану 7 (фиг. 2) и крышку 14, так и саму заглушку 6, так как они изготовлены из мягкого, легко разрушаемого и/или кислоторастворимого материала.
Так как все корпуса 5 всех муфт ГРП имеют одинаковый размер, то двойной пакер 22 (фиг. 1) можно использовать одной и той же конструкции для проведения во всех муфтах ГРП данной обсадной колонны. А последовательность проведение ГРП интервалов пласта 3 через соответствующие муфты ГРП может проводиться в любой последовательности, выбранной заказчиком.
За 4 месяца на Демкинском и Онбийском месторождении было установлено и успешно активировано порядка 30 муфт на 8 скважинах (5 скважин - по первому варианту способа, и 3 - по второму), в среднем по 3-4 муфты на скважину. Как показали геофизические исследования: были разрушены все мембраны 7 (фиг. 2) заглушек 6 и крышки 14 с вскрытием отвердевшего цементного раствора 20 (фиг. 1) в заколонном пространстве обсадной колонны 2. Все технологические операции проведены в соответствии с требованиями заказчиков (4 скважин - с применением кислоторастворимых заглушек 6 и крышек 14 при кислотном ГРП, а 2 скважины - с применением для кислоторастворимых заглушек 6 и крышек 14 кислотной предоторочки перед ГРП с объемом 1 и 3 м3 соляной кислоты соответственно).
Предлагаемый способ гидравлического разрыва пласта и муфта для его осуществления позволяют расширить область применения за счет использования в скважинах, вскрывающих пласт, имеющий высокое пластовое давление и/или низкую проницаемость, проводить операции с учетом давления опрессовки компоновки обсадной колонны с одной или несколькими муфтами ГРП, производить разрыв не менее 95% мембран при давлении их разрыва и обеспечить качественное цементирование обсадной колонны за счет использования мембран, рассчитанных на выдерживание давление опрессовки, и вязкой в пластовых условиях жидкости внутри заглушек с мембранами, а также крышки, не разрушающейся при давлении меньшим давления ГРП после цементирования.
1. Способ гидравлического разрыва пласта - ГРП, включающий спуск в составе обсадной колонны как минимум одной муфты ГРП, состоящей из цилиндрического корпуса с выполненными в нем радиальными отверстиями, в которых установлены заглушки с разрывными мембранами и крышками, в заданный интервал ствола скважины, цементирование заколонного пространства ствола скважины, технологическую выдержку для застывания цемента, спуск в скважину на колонне труб двойного пакера с разнесенными манжетами и перфорированным патрубком между ними до места установки муфты ГРП, манжеты которого обеспечивают создание герметичной полости в районе соответствующей муфты ГРП, инициацию избыточного давления разрыва внутри колонны труб, обеспечивающего разрушение мембран заглушек, удаление заглушки с разрушением цементного камня снаружи муфты и открытие сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта для последующего ГРП с закачкой состава для усиления разрыва пласта, извлечение двойного пакера на поверхность или перестановку его к месту установки другой не вскрытой муфты, отличающийся тем, что перед сборкой муфты мембраны заглушек изготавливают с возможностью выдерживания давления, не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны, а каждую крышку оснащают центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину вязкой жидкости, закачанной в полость заглушки, причем вязкость закачанной жидкости в пластовых условиях, толщину и диаметр отверстия в крышке подбирают так, чтобы после разрыва мембраны заглушки эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении, меньшем давления ГРП после цементирования, которое осуществляют после опрессовки обсадной колонны соответствующим давлением, при этом вскрытие заглушек и крышек с открытием сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта производят в два этапа возрастающим давлением, на первом этапе создают давление для разрушения мембраны, но меньшее давления ГРП, а на втором - давление ГРП, в том числе и кислотного, с разрушением крышки цементного камня и проведение ГРП.
2. Способ гидравлического разрыва пласта - ГРП, включающий спуск в составе обсадной колонны как минимум одной муфты ГРП, состоящей из цилиндрического корпуса с выполненными в нем радиальными отверстиями, в которых установлены заглушки с разрывными мембранами и крышками, в заданный интервал ствола скважины, цементирование заколонного пространства ствола скважины, технологическую выдержку для застывания цемента, инициацию избыточного давления разрыва внутри колонны труб, обеспечивающего разрушение мембран заглушек, удаление крышки с разрушением цементного камня снаружи муфты и открытие сообщения внутреннего канала колонны обсадных труб с пластом, спуск в скважину на колонне труб двойного пакера с разнесенными манжетами и перфорированным патрубком между ними до места установки муфты ГРП, манжеты которого обеспечивают создание герметичной полости в районе соответствующей муфты ГРП для последующего ГРП с закачкой состава для усиления разрыва пласта, извлечение двойного пакера на поверхность или перестановку его к месту установки другой муфты для проведения ГРП соответствующего интервала, отличающийся тем, что перед сборкой муфты мембраны заглушек изготавливают с возможностью выдерживания давления, не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны, а каждую крышку оснащают центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину вязкой жидкости, закачанной в полость заглушки, причем вязкость закачанной жидкости в пластовых условиях, толщину и диаметр отверстия в крышке подбирают так, чтобы после разрыва мембраны заглушки эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении, меньшем давления ГРП после цементирования, которое осуществляют после опрессовки обсадной колонны соответствующим давлением, после цементирования обсадной колонны производят одновременное разрушение мембран всех заглушек избыточным давлением внутри обсадной колонны перед спуском двойного пакера для разрушения крышки цементного камня и проведения ГРП, в том числе и кислотного.
3. Муфта для гидравлического разрыва пласта - ГРП, включающая полый цилиндрический корпус с выполненными в нем равномерно по длине и периметру радиальными отверстиями, с установленными в них заглушками с разрывными мембранами, крышками, блокирующими поступление жидкости к разрывным мембранам извне муфты ГРП, полости между разрывными мембранами и крышками, заполненные жидкостью, отличающаяся тем, что в полости заглушки по периметру выполнены продольные проточки для протекания жидкости после разрушения мембраны заглушки, причем мембрана выполнена с возможностью выдерживания давления, не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны, но меньшего давления ГРП, а каждая крышка оснащена центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину жидкости, размещенной в полости заглушки, причем вязкость этой жидкости в пластовых условиях, толщина и диаметр отверстия в крышке подобраны так, чтобы после разрыва мембраны заглушки эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении, меньшем давления ГРП после цементирования.
4. Муфта для гидравлического разрыва пласта - ГРП по п. 3, отличающаяся тем, что заглушка и/или мембрана выполнены из кислоторастворимого материала при проведении кислотных ГРП или ГРП с кислотной предоторочкой.
