Разработка месторождения Дыш. Дилом материалы_Дыш. В работе рассматривается механический способ увеличения производительности скважин гидравлический разрыв пласта
 Скачать 0.57 Mb.
|
|
2.3 Технология и техника, применяемая при гидравлическом разрыве пласта. Гидравлический разрыв пласта (ГРП) - технологический процесс увеличения проницаемости призабойной зоны путем расчленения породы пласта или расширения естественных трещин. Сущность этого процесса заключается в нагнетании в призабойную зону жидкости под высоким давлением, превышающим местное горное давление и прочностные свойства породы пласта. В практике ГРП давления, при которых происходит разрыв пласта, как правило, ниже полного горного давления для глубоких скважин и равны или несколько выше, чем полное горное давление для скважин небольшой глубины. В большинстве случаев давление разрыва на забое превышает в 1,5 - 2 раза гидростатическое давление. Сохранение трещин в открытом состоянии при снижении давления в скважине обеспечивается закачкой в них вместе с жидкостью отсортированного кварцевого песка. Гидравлический разрыв пласта применяется: а) для увеличения продуктивности нефтяных скважин; б) для увеличения приемистости нагнетательных скважин; в) для регулирования притоков или приемистости по продуктивной мощности скважины; г) для создания водоизоляционных экранов в обводненных скважинах. В практике разрыва пласта различают три основных вида процесса: а) однократный разрыв пласта; б) многократный разрыв пласта; в) направленный (поинтервальный) разрыв пласта. Технология однократного гидроразрыва пласта предполагает создание одной трещины в продуктивном разрезе скважины. Технологические схемы многократного разрыва обеспечивают образование нескольких трещин по всей вскрытой продуктивной мощности пласта. При направленном гидроразрыве, в отличие от первых двух видов, места образования трещин регулируются по продуктивному разрезу скважины. Возможные технологические схемы многократного и поинтервального ГРП приведены на рис.1 и 2.  Рисунок 1 - Последовательность операций при многократном разрыве пласта с помощью пакера и засыпки нижних интервалов песком. а - избирательная перфорация; б - разрыв нижнего интервала; в - разрыв среднего и засыпка нижнего интервала песком; г - разрыв верхнего и засыпка двух нижних интервалов песком.  Рисунок 2 - Последовательность операций при поинтервальном гидравлическом разрыве пласта избирательной перфорацией. а - избирательная перфорация нижнего пропластка в узком интервале: гидроразрыв; б - избирательная перфорация среднего пропластка в узком интервале; засыпка песком нижнего пропластка; гидроразрыв; в - избирательная перфорация верхнего пропластка в узком интервале; засыпка песком среднего пропластка; гидроразрыв; г - промыва скважины до забоя и избирательная перфорация всех прослоев с охватом их полной мощности. Для гидроразрыва пласта рекомендуются скважины следующих категорий: а) скважины, давшие при опробовании слабый приток нефти; б) скважины с высоким пластовым давлением, но с низкой проницаемостью коллектора; в) скважины, имеющие заниженный дебит против окружающих; г) скважины с загрязненной призабойной зоной; д) скважины с высоким газовым фактором; е) нагнетательные скважины с низкой приемистостью; ж) нагнетательные скважины с неравномерной приемистостью по продуктивному разрезу. Разрыв пласта не рекомендуется проводить: а) в нефтяных скважинах, расположенных вблизи контура нефтеносности; б) в скважинах, технически неисправных. Максимальный эффект от ГРП обеспечивается: а) наибольшей шириной создаваемых в пласте трещин; б) распространением трещин по пласту на максимальное расстояние от забоя скважины; в) созданием трещин в наиболее продуктивной зоне пласта. Расчетный эффект от разрыва пласта не превышает 2-2,5-кратное увеличение дебита скважины. В практике, однако, наблюдаются случаи увеличения дебитов скважин после гидроразрыва в десятки и более раз. Фактический эффект в большей степени зависит от соотношения гидродинамических характеристик удаленной части продуктивного пласта и его призабойной зоны. Оборудование для гидравлического разрыва пласта Закачка в скважину рабочих жидкостей гидроразрыва осуществляется специальными насосными агрегатами для гидравлического разрыва пласта типов 2АН-500 и 4АН-700. Подача песка в жидкость-песконоситель осуществляется пескосмесительным агрегатом ЗПА. Для приготовления и хранения рабочих жидкостей используются стационарные емкости или автоцистерны. Нагнетание рабочих жидкостей в скважину осуществляется через нагнетательный коллектор, снабженный необходимым количеством присоединительных приспособлений с обратными клапанами. Нагнетательный и приемный коллекторы соединяются с насосными агрегатами стандартными манифольдами. Нагнетательный коллектор с устьем скважины соединяется толстостенными трубами. Для проведения процесса гидроразрыва в скважину спускают насосно-компрессорные трубы. Если давление разрыва превышает допускаемые напряжения для обсадных колонн, на насосно-компресссрных трубах спускается пакер, который устанавливается над объектом гидроразрыва. Спуск пакера в технически неисправную колонну не допускается. Во избежание оседания песка на забой скважины пакер снабжается хвостовиком с перфорированной в нижней части трубой. Хвостовик опускается ниже вскрытой мощности пласта. При производстве гидравлического разрыва пласта с применением пакера нижняя часть обсадной колонны с высоким давлением изолируется от остальной части, расположенной выше пакера. Возникающий при этом перепад давлений создает действующие на пакер усилия, стремящиеся вытолкнуть пакер вместе с колонной насосно-компрессорных труб на поверхность, а в случае закрепления труб к устьевому фланцу обсадной колонны - сжать колонну насосно-компрессорных труб вдоль оси. Величина этого усилия зависит от перепада давлений под и над пакером и диаметра обсадной' колонны и может достигать при гидравлическом разрыве пласта 1 МН и более. С целью разгрузки колонны насосно-компрессорных труб от сжимающих усилий, применяются гидравлические якори, которые устанавливаются над пакерами. Жидкости, используемые для гидровлического разрыва пласта В качестве рабочего агента при гидравлическом разрыве пласта применяются различные жидкости, обладающие разнообразными физическими параметрами (таблица 1). Талица 1 - Жидкости, применяемые в качестве рабочих агентов при ГРП
По назначению жидкости для гидравлического разрыва разделяются на три категории: жидкость разрыва, жидкость-песконоситель и продавочная жидкость. Общими требованиями к рабочим жидкостям всех трех категорий являются следующие. 1 Рабочие жидкости, нагнетаемые в пласт, не должны уменьшать ни абсолютную, ни фазовую проницаемость породы пласта. Поэтому при гидравлическом разрыве пласта в нефтяных скважинах применяются жидкости с углеводородной основой, а в нагнетательных - с водной. Исключением из этого правила являются: а) нефтяные скважины с пластами, представленными карбонатными породами, где в качестве рабочих жидкостей при гидроразрыае могут быть использованы водные растворы соляной кислоты или другие жидкости на ее основе; б) нефтяные скважины, предназначенные для перевода в нагнетательные, где при гидравлическом разрыве пласта могут бытьиспользованы жидкости на водной основе. Рабочие жидкости для гидроразрыза не должны содержать посторонних механических примесей и при соприкосновении с пластовыми жидкостями и породой пласта не должны образовывать нерастворимых осадков. Рабочие жидкости для гидравлического разрыва пласта должны обладать свойствами, обеспечивающими наиболее полное их удаление из созданных трещин и перового пространства пород. При этом предпочтение должно быть отдано жидкостям, полностью растворимым в пластовых жидкостях. 4. Вязкость рабочих жидкостей должна быть стабильна в условиях обрабатываемого пласта в пределах времени проведения процесса гидроразрыва. Назначение каждой из вышеперечисленных категорий рабочих жидкостей и требования к ним следующие. Жидкость разрыва. Является рабочим агентом, нагнетанием которого в призабойной зоне пласта создается давление, обеспечивающее нарушение целостности пород пласта с образованием новых трещин или расширением и развитием уже существующих. К жидкостям разрыва предъявляются следующие дополнительные требования: а) для образования трещин в пласте, представленном породами различной проницаемости, при различной степени трещиноватости необходимо располагать жидкостями разрыва вязкостью до 300 мПа с и выше; б) при разрыве ненарушенных пластов, лишенных естественной трещиноватости, жидкость разрыва должна обладать хорошей фильтруемостью через пористую среду. Жидкость-песконоситель используется для транспортирования песка с поверхности до трещины и заполнения последней песком. К жидкости-песконосителю предъявляются следующие требования: а) должна быть нефильтрующейся или обладать минимальной быстро снижающейся фильтруемостью; б) должна иметь высокую пескоудерживающую способность. Как первое, так и второе требования необходимы для обеспечения условий надежного закрепления и развития созданных трещин. Продавочная жидкость. Применяется для продавки из насосно-компрессорных труб в обрабатываемый пласт жидкости разрыва и жидкости-песконосителя. Продавочная жидкость при всех условиях должна обладать минимальной вязкостью. Пески, применяемые при гидравлическом разрыве пласта. В практике широко применяют кварцевые пески с размером зерен 0,4 - 1,2 мм. Песок не должен быть загрязнен мелкими, пылевидными или глинистыми фракциями. Количество песка, подлежащего закачке в трещины, должно определяться, главным образом, практическими данными. При первых обработках следует вводить в каждую трещину не менее 1,5 - 2 т песка. При закачке в пласт больших количеств песка (более 15 - 20 т) в отдельных случаях с целью более глубокого проникновения его по трещинам рекомендуется первые партии (30 - 40%) составлять из мелкозернистого песка (фракции 0,4 - 0,6 мм) с последующим переходом на более крупные фракции. Если поступление песка в трещины затрудняется, следует увеличивать темп закачки жидкости или повышать ее вязкость. Применяемые на практике концентрации песка в жидкости-песконосителе колеблются в широких пределах (200 - 1000 г/л) и зависят от пескоудерживающей способности жидкости и технических возможностей насосного оборудования. Порядок работ Скважины, выделенные для гидравлического разрыва пласта, предварительно должны быть исследованы; в процессе исследований определяются: дебит скважины, забойное и пластовое давления, газовый фактор, процент содержания воды в обводненных скважинах. Строится индикаторная диаграмма. Снимается кривая естественной радиоактивности пород. Рекомендуется перед гидроразрывом осуществлять мероприятия по очистке забоя и призабойной зоны пласта, улучшающие сообщаемость скважины с пластом (прямые и обратные промывки, кислотные обработки, свабирование, обработка ПАВ и др.), а также проводить дополнительный дострел фильтра гидропескоструйной перфорацией в узком интервале, в котором желательно получить трещину. Проверяется состояние обсадной колонны. Спускаются насосно-компресорные трубы с пакером. Определяется приемистость скважины, методом закачки легкой нефти в пласт, строится кривая. Таким образом, путем увеличения темпов нагнетания жидкости снимается зависимость расхода жидкости от давления, по которой определяется ожидаемое давление нагнетания песчаножидкосткой смеси. Если коэффициент приемистости, т. е. отношение расхода жидкости к давлению нагнетания, при максимальном расходе жидкости возрастет не менее чем в 3 - 4 раза по сравнению с коэффициентом приемистости пря работе одного насосного агрегата на низшей скорости, то в пласте образованы трещины и можно приступать к закачке жидкости-песконосителя с песком. В случае, когда разрыв пласта, несмотря на максимально возможные темпы нагнетания жидкости разрыва, не зафиксирован, процесс повторяют с применением жидкости повышенной вязкости, обладающей минимальной фильтроемкостью. Операция по определению зависимости приемистости от давления нагнетания для новой жидкости разрыва осуществляются в вышеуказанной последовательности. После установления факта разрыва пласта с целью дальнейшего развития трещин и облегчения ввода песка в них рекомендуется перед жидкостью-песконосителем в скважину закачивать 3 - 4 м3 слабофильтрующейся жидкости повышенной вязкости. Закачка жидкости с песком в образовавшиеся трещины производится при максимально возможных темпах нагнетания. Объемная скорость закачки жидкости-песконосителя должна быть не ниже объемной скорости, при которой зафиксирован разрыв пласта. При осуществлении гидравлического разрыва пласта без использовании пакера смесь жидкости с песком закачивается через затрубное пространство. Для предупреждения выпадения песка на забой скважины в этом случае следует одновременно подавать жидкость также и через насосно-компресорные трубы, башмак которых установлен ниже интервала перфорации. Продавочная жидкость нагнетается непосредственно за песчаножидкостной смесью без снижения темпов закачки. Объем продавочной жидкости должен быть равным или больше объема колонны труб, по которой происходило нагнетание смеси песка с жидкостью. Последовательность операций при многократном гидроразрыве пласта определяется в зависимости от применяемой технологической схемы процесса. Схема многократного разрыва пласта предусматривает временную изоляцию очередного обработанного интервала песчаной пробкой. В других технологических схемах многократного разрыва используют специальные материалы, временно ограничивающие поступление жидкости в уже созданную трещину в процессе осуществления операций по гидроразрыву. В этом случае в последние порции нагнетаемой жидкости-песконосителя добавляют временно закупоривающее трещину вещество, например для нефтяных скважин - гранулированный нафталин с диаметром частиц от 2 - 6 мм, и повторяют процесс гидроразрыва по развитию и закреплению трещин в обычной последовательности. Закупоривающее вещество перекрывает ранее образованные трещины, а продолжающееся нагнетание жидкости разрыва обеспечивает создание трещин в новом интервале продуктивной мощности. Предполагается, что число интервалов пласта, охваченных трещинами, соответствует числу операций по перекрытию трещин закупоривающими веществами. Обязательным условием применения временно закупоривающих трещину материалов является их полная растворимость в пластовых или нагнетаемых жидкостях после окончания процесса гидроразрыва. Многократность процесса гидроразрыва может достигаться также путем временного перекрытия отверстий перфорации против созданной трещины. В этом случае вместо веществ, закупоривающих трещину, используют специальные эластичные материалы в виде шариков или пластин, размеры которых несколько превышают размеры отверстий перфорации. Последовательность операций при этом сохраняется. Отличительной особенностью технологии направленного процесса гидроразрыва является осуществление мероприятий, обеспечивающих образование трещин в намеченных интервалах продуктивной мощности. Для этого обычно используется избирательная перфорация для новых скважин или интенсивное дополнительное вскрытие в узком интервале пласта - в эксплуатирующихся скважинах. |