Технология

проведения

стру

ф

йного

гидроразрыва

пласта

ть

в

горизонтальных скважинах

Доур Эванс. Тюменский Индустриальный Университет, г. Тюмень.

РМм-19-2 edoughr

@

gmail

.

com

Проб

в

лема селективных ГР

и

П

п

в горизонтальных и вертикальных

сква

б

жинах

успешно

сть

решается

п

а

ри

объединении

технологий

гидропескоструйной перфорации и ГР

и

П

п

(«струйный» ГР

и

П

п

). Технология

селективного

созд

е

ания

трещин

а

п

а

ри

«струйном»

ГР

и

П

п

сост

р

оит

ь

в

предварительной

резке

колонны

й

,

образовании

сери

ц

и

н

каверн

а

путем

проведения гидропескоструйной перфорации (Г

у

ПП

и

) и разрыве пласта

ть

из

о

ни

в

х

и

. П

а

ри выполнении Г

у

ПП

и

энергия давления смес

т

и жидкости и п

ь

еска в

колонне Н

а

К

а

Т трансформируется в кинетическую энергию скор

с

остной струи

ть

.

В образованной полос

а

ти

к

скорость струи

ть

снижается, статическое давл

м

ение в

полос

а

ти

к

возрастает, и п

а

ри определенных параметрах струи

ть

и давления в

кольцевом прос

т

транстве происходит

ь

инициация образования трещин

н

ы

й

.

Инициируемые из

о

сери

ц

и

н

отверстий перфоратора трещин

н

ы

й

формируют

общую

трещ

ъ

ину,

поэтому

путем

соответствующего

размещения

перфорационных

отве

ж

рстий

обеспечивается

возможность

точн

о

ого

позиционирования интервала начала разв

г

ития трещин

н

ы

й

(рис

к

. 4.1).

Давление в полостях каверн

а

п

а

ри «струйном» ГР

и

П

п

максимально

сть

,

жидкость из

о

ни

в

х

и

распространяется в образующейся трещине, давл

м

ение

снижается из

о

-

я

з

в

а трения о с

ы

тен

ь

ки

й

трещин

н

ы

й

. В результате давление в трещ

ъ

ине,

в зоне е

л

е контакта

нт

с перфорационными отверстиями, устанавливается

большим бокового горн

о

ого и часть

ю

жидкости из

о

трещин

н

ы

й

поступает обратно

в коло

п

нну скважин

н

ы

й

, повышая в ней

л

давление. С другой стор

с

оны, в зоне

окон

це

«струйного» нагнетания жидк

л

ости создается разрежение (эффект

ный

эжекции) и часть

ю

жидкости из

о

затрубья вовлекается в по

д

лость (рис

к

. 4.1).

Таким образом, межд

е

у отверстиями перфорации и окна

б

ми эжекции в колонне

обра

б

зуется циркуляционный по

д

ток жидкости. П

а

ри давлении в затрубье выше

боко

п

вого горного, когда ширин

к

а

трещин

н

ы

й

у ствола скважин

н

ы

й

в зоне перфорации достаточно

сть

большая,

этот по

д

ток способен выносить

ся

частицы нагнетаемого проп

р

панта из

о

трещин

н

ы

й

в колонну, привод

н

я

ть

к и

о

х осаждению и образованию пробо

р

к

а

. П

а

ри низком

давлении в затр

с

убье трещин

к

а в зоне интервала перфорации сжим

н

ается и

проппант намывается в ней

л

, заполняя вс

у

е свободное пространство, что

б

способствует формированию выкоскопроводящей трещин

н

ы

й

.

Основной

особ

в

енностью

проведения

«струнного»

ГР

и

П

п

в

горизонтальной скважине является возможность образования верт

у

икальной

трещин

н

ы

й

вдоль и

г

ли

ца

поперек ствола (рис

к

4.2). Д

о

ля инициации трещин

н

ы

й

поперек ствола испо

п

льзуется перфоратор

ный

с размещением насадок по

д

его

за

радиусу, диаметр и

о

х отверстий определяется прое

ж

ктным расходом

ер

жидкости

п

а

ри проведении гидроразрыва. П

а

ри необходимости образования трещин

н

ы

й

Рисунок 4.1 - Схем

к

а проведения Г

у

ПП

и

+ГР

и

П

п

в скважине

вдоль ствола наса

б

дки перфоратора располагаются в одно

п

й плоскости с

фазировкой 180°, в сква

б

жине плоскость размещения наса

б

док должна быть

ё

ориентирована вертикально

сть

.

В вертикальной скважине п

а

ри расположении насадок в плос

т

кости,

параллельной ос

к

и Н

а

К

а

Т, попарно ориентированными в разные стороны, в

ход

ч

е Г1111 инициируется верт

у

икальная трещин

к

а в противоположных

сторонах обсадной колонны

й

. В горизонтальной скважине, п

а

ри размещении

насадок по

д

радиусу перфоратора, обра

б

зуется трещин

к

а, перпендикулярная

стволу, а п

а

ри размещении насадок по

д

длин

н

е

ть

перфоратора - в плоскости ос

к

и

ствола (рис

к

. 4.2). Эт

н

о обеспечивает высокую веро

п

ятность начальной

ориентации плос

т

кости трещин

н

ы

й

в плоскости расстановки сопел

ь

перфоратора,

т.е. создает усло

п

вия д

о

ля реализации направленного ГР

и

П

п

.

Рисунок 4.2 - Схем

к

а развития трещин

н

ы

й

ГР

и

П

п

в зависимости о

п

т

фильтровой части

к

горизонтальной скважин

н

ы

й

относительно

сть

естественного

пол

ь

я напряжений продуктивного пласта

ть

(перпендикулярно ос

к

и ствола и по

д

ос

к

и ствола) Сравнивается разв

г

итие трещин

а

п

а

ри объемном и струйном ГР

и

П

п

.

На

д

Теняевском

Месторождений

этот

метод

а

реализуется

в

горизонтальных сква

б

жинах в следующем виде

о

. В скважину спускается

колонна

да

Н

а

К

а

Т с установленными на

д

е

л

е конце

пт

якорем - центратором и

модифицированным перфоратором Г

у

ПП

и

. Соп

е

л

к

а перфоратора располагаются

в плос

т

кости в направлении ос

к

и скважин

н

ы

й

, они

кс

попарно ориентирован

н

ы

й

в

разные стороны и разн

о

есены по

д

высоте на

д

расстояние не

т

более 3 диаметров

труб

а

Н

а

К

а

Т. Общее количество сопел

ь

не

т

менее 8, диаметр сопел

ь

- не

т

менее 6

м

и

м (6 диаметров зерен п

ь

еска, используемого п

а

ри резке колонны

й

и

заполнении трещин

н

ы

й

ГР

и

П

п

). Якорь центратор устанавливается на

д

20 — 25

метров

ка

выше

верхних

отверстий

перф

х

орации.

Конструкция

якоря

-

цент

у

ратора во

з

время

нка

проведения работ

а

должна обеспечивать

ся

жесткую

фиксацию сопел

ь

относительно

сть

обсадной колонны

й

во

з

избежание дрейфа

струи

ть

п

а

ри

проведении

гидроструйной

резки

й

[76].

Оборудование,

используемое д

о

ля проведения ГР

и

П

п

В состав

ить

комплекса по

д

проведению ГР

и

П

п

входят:

пескосмеситель (блен

о

дер) 1 - 2 ед

а

;

насосные агрегат

н

ы

й

4 - 7 ед

а

;

б

а

лок манифольдов 1 — 2 ед

а

;

комплект

ный

Н

а

К

а

Т

1 ед

а

;

песковоз

1 - 5 ед

а

;

машин

к

а химических добавок 1-2 ед

а

;

ста

г

н

а

ция управления

1 ед

а

;

передвижные емкости объе

ж

мом 40 - 50 м3 2-8 ш

у

т;

кислотный агрегат

ный

АККП500 и

г

ли

ца

аналог

ий

1 ед

а

;

Поверхностное оборудование монт

у

ируется по

д

модифицированной

схеме проведения ГР

и

П

п

(рис

к

. 4.3), п

а

ри э

с

том

п

к затрубному пространству

подк

л

лючается

насос

а

н

н

ый

агрегат

ный

,

способный

обеспечивать

ся

в

нем

а

поддержание требуемого давл

м

ения.

В начальный момент

ный

производит

ь

ся замещение жидкости глуш

щ

ения в

Н

а

К

а

Т Л на

д

во

з

ду

х

и

г

ли

ца

г

в

ель

фы

с содержанием 50- 100 к

е

г/м кварцевого п

ь

еска и

г

ли

ца

проппанта на

д

кубометр жидкости, п

а

ри э

с

том

п

начальная скважинная жидк

л

ость

(жидкость глушения в объе

ж

ме труб

а

Н

а

К

а

Т и затрубья) из

о

затрубья

сбрасывается в спец

ч

иальную отдельную емкость. Сбра

б

сываемая жидкость

может содержать

ся

значительные объемы нефт

у

и, которая в последующем н

а

и

п

а

ри каких обстоятельствах не

т

должна по

д

пасть в г

в

ель

фы

.

Рисунок 4.3 - Схем

к

а расположения оборудования и этап

н

ы

й

проведения

«струйного» ГР

и

П

п

.

Резка колонны

й

и последующее образование каверн

а

производит

ь

ся п

а

ри

под

с

аче

к

в перфоратор

н

ы

й

смес

т

и кварцевого п

ь

еска (проппанта) и вод

н

ы

й

(концентрация 50- 100 к

е

г/м3) с расходом

ер

0,2 м3/мин

а

на

д

одно

ва

сопло

вой

(общий

расход

ы

не

т

менее 1,5 м /мин

а

). Резка колонны

й

происходит

ь

в течение 15 мин

а

с

момента выход

к

а на

д

рабочий режим

ить

по

л

дачи смес

т

и вод

н

ы

й

и п

ь

еска. П

а

ри высокой

приемистости пласта

ть

во

з

избежание быстрого погл

м

ощения вод

н

ы

й

резку

колонны

й

необходимо

сть

проводить

ся

с использованием г

р

е

б

ля.

П

а

ри проведении работ

а

момент

ный

прорезки колонны

й

определяется по

д

изменению гидравлической хара

б

ктеристики уравнения течения вязк

л

ой

жидкости:

К = &1(РУ

д

-Р3)

(4.1)

г

о

де: Ру

д

, Р3 - давление на

д

устье

вой

и затрубье скважин

н

ы

й

МПа, () - объемный

расход

ы

подаваемой в Н

а

К

а

Т смес

т

и м3/с.

П

а

ри сохранении целостности колонны

й

величина К не

т

изменяется во

з

времени

ть

, с момента начала обра

б

зования кавер

з

ны

й

происходит

ь

поглощение

технологической

жидкости

пластом,

опре

ж

деляемое

вышеуказанным

соотношением, вели

й

чина К уменьшается.

Наиболее инте

ж

нсивное развитие каверн

а

происходит

ь

в течение 5 минут

а

с момента прорезки колонны

й

, в последующем скорость изме

ж

нения размеров

полос

а

ти

к

резко

сть

уменьшается. А в дальнейшем рабо

п

тает закон Бернулли,

согласно

сть

которому, давление жидк

л

ости больше

вик

та

й

м, г

о

де скорость течения

меньше

вик

.

Затем

но

производит

ь

ся резка с

ы

тен

ь

ки

й

колонны

й

и гидропескоструйная

перфорация с циркуляцией жидк

л

ости п

а

ри открытом затрубье (расход

ы

жидкости 200 л/мин

а

. на

д

одно

ва

сопло

вой

перфоратора; время

нка

резки

й

более 15

минут

а

). В течение резки

й

производит

ь

ся контроль

ка

изменения характеристики

{0*/РНКт - Рзат

у

р) - отношение квадрата расх

ц

ода к перепаду давления межд

е

у

Н

а

К

а

Т и затрубьем). Момент

ный

прорезки колонны

й

обычно

сть

идентифицируется

ростом

ер

характеристики, вызываемым неко

п

торым поглощением жидкости

чер

к

ез намывание кавер

з

ны

й

(рис

к

. 4.4). В момент

ный

прорезки колонны

й

режим

ить

течения в скважине изме

ж

няется вследствие поглощения части

к

жидкости

пластом и увел

м

ичения потерь давления на

д

тр

о

ение в каверне, что

б

приводит

ь

к

изменению

гидравлической

хара

б

ктеристики

течения

К,

что

б

является

хорошим инди

й

катором момента прорезки колонны

й

. Типичные форм

н

ы

й

гидравлических характеристик

а

процесса «струйного» ГР

и

П

п

приведены на

д

рисунке 4.4.

Рисунок 4.4- Хара

б

ктеристика нагнетания п

а

ри проведении «струйного» ГР

и

П

п

.

П

а

ри установке факта резки

й

колонны

й

в скважину подается г

в

ель

фы

с

концентрацией проппанта 200 - 400 к

е

г/м , расход

ы

увеличивается д

а

о 2 - 2,5 м /

мин

а

, выкид

ка

из

о

затрубья штуцируется, п

а

ри э

с

том

п

давление в затрубье

повы

ь

шается д

а

о предельно

сть

допустимого значения, но

ж

не

т

выше 120%

величины

бокового горн

о

ого давления, обрабатываемого интервала пласта

ть

, и

поддерживается постоянным. Если п

а

ри предельном давлении в затр

с

убье

продолжается циркуляционный сброс

ка

жидкости, необходимо

сть

увеличить

ся

расход

ы

и до

ц

вести устьевое давление д

а

о предельно

сть

допустимого. Момент

ный

разрыва

ть

пласта

ть

обычно

сть

происходит

ь

п

а

ри закрытой затрубной задв

г

ижке и

идентифицируется

резким

увеличением

хара

б

ктеристики

(рис

к

.

4.5)

и

снижением давления в затр

с

убье.

С момента разрыва

ть

концентрация проппанта в нагн

о

етательной смес

т

и

увеличивается д

а

о максимального значения (600 - 700 к

е

г/м ). Если с момента

разрыва

ть

давление в затрубье устанавливается свыше 80% величины боко

п

вого

горного давления обрабатываемого интервала пласта

ть

, то

ё

в затрубье

агрегатом

ЦА

м

- 320 подается жидкость с расходом

ер

0,2 - 0,4 м3/мин

а

, п

а

ри давлении

затрубье мене

ж

е 80% величины бокового горн

о

ого давления подкачка

осущ

ъ

ествляется

Рисунок 4.5 - Контроль

ка

в процессе «струйного» ГР

и

П

п

.

После

д

закачки

расчетного

объе

ж

ма

смес

т

и

г

р

е

б

ля

с

проппантом

закачивается

жидк

л

ость

глушения

в

объеме

труб

а

Н

а

К

а

Т,

процесс

ия

приостанавливается д

а

о снижения давления на

д

устье

вой

менее 90% величины

боко

п

вого горного давления, обрабатываемого интервала пласта

ть

, затем

затрубье откр

с

ывается и производит

ь

ся промывка скважин

н

ы

й

чер

к

ез Н

а

К

а

Т чистой

в

х

од

н

ой и е

л

е о

б

становка.

После

д

чег

л

о

к

скважине дают некоторое время

нка

д

о

ля нормализации процессов (в

сред

е

нем сутки) и запускают в рабо

п

ту.

Список изпользуемой литературы

1.

S.D. Joshi, Ph.D. Josh

i

i. Horizontal well tech

i

nology. Pennweel books. -

Tuls

t

a Books. — 2003 г.(Ос

и

новы

й

технологии горизонтальной скважин

н

ы

й

.

Пер

и

. с анг

е

л. Будникова В.Ф. и д

а

р.

2.

И.В. Лес

т

ь. О проведении «струйного» гидр

с

оразрыва пласта

ть

/ И.В. Лес

т

ь.

//"Бур

л

ение и нефть", № 2, 2010. - С. 32-36.