Скважинная компоновка для проведения селективного гидроразрыва пласта (варианты)

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для проведения гидроразрыва пласта с последующей очисткой скважины, и может быть использовано при осуществлении подземного ремонта скважин в целях интенсификации притока углеводородов. Обеспечивает значительную экономию временных и финансовых затрат на проведение комплекса работ по ГРП. Скважинная компоновка содержит смонтированные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) сверху вниз струйный насос с проходным каналом, пакер и отверстие для закачки жидкости гидроразрыва. Согласно изобретению, компоновка содержит дополнительный пакер, смонтированный на НКТ ниже первого пакера, с возможностью установки пакеров выше и ниже намечаемого для гидроразрыва интервала пласта, при этом отверстие для закачки жидкости гидроразрыва представляет собой окно, выполненное между пакерами. Предлагается вариант компоновки, содержащий сдвоенный пакер, состоящий из верхнего и нижнего пакерующих узлов, смонтированный на НКТ с возможностью установки пакерующих узлов выше и ниже намечаемого для гидроразрыва интервала пласта, при этом отверстие для закачки жидкости гидроразрыва представляет собой окно, выполненное между пакерующими узлами. 2 н.п. и 10 з.п. ф-лы.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для проведения гидроразрыва пласта с последующей очисткой скважины, и может быть использовано при осуществлении подземного ремонта скважин в целях интенсификации притока углеводородов.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) - метод механического воздействия на призабойную зону пласта (ПЗП) путем формирования трещин созданием давления, превышающего сопротивление пласта. Во избежание смыкания трещин, в них задавливается расклинивающий агент (проппант). (См., например: Мордвинов А.А. Освоение эксплуатационных скважин: Учебное пособие. - Ухта: УГТУ, 2004. С.62-63).

Часть проппанта, задавленного в скважину при производстве ГРП, не попавшая в трещины, оседает в скважине, загрязняя ее и снижая приток. В связи с этим, перед освоением скважины после ГРП, требуется ее очистка от остатков проппанта.

Известны технологии проведения гидроразрыва пласта с последующей очисткой скважины струйным насосом, например, раскрытые в патентах RU 2253760 С1, МПК-7 F04F 5/02, Е21В 43/26. 10.06.2005; RU 2254500 С1, МПК-7 F04F 5/02, Е21В 43/26, 20.06.2005; RU 55869 U1, МПК Е21В 49/00, 27.08.2006. Известно, что преимуществом струйного насоса является возможность отбора жидкостей с большим содержанием мехпримесей.

Известна скважинная струйная установка, раскрытая в патенте RU 2310103 С1, МПК F04F 5/02, Е21В 43/14, Е21В 43/27, Е21В 47/12, 10.11.2007, принимаемая за прототип.

Устройство по прототипу представляет собой установку для производства ГРП, включающую смонтированные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) снизу вверх пакер и струйный насос, причем канал отвода смеси сред и канал подвода откачиваемой среды струйного насоса перекрыты находящейся в верхнем своем положении подпружиненной относительно его корпуса опорной втулкой, с возможностью установки на посадочное место в опорной втулке в корпусе струйного насоса депрессионной вставки с обратным клапаном и подвешенным под ней автономным манометром, а также герметизирующего узла.

Установку на колонне труб спускают в скважину с несколькими, например тремя, продуктивными пластами, пакер устанавливают между нижним и промежуточным пластами, проводят распакеровку пакера, а затем проводят закачку по колонне труб жидкости гидроразрыва в нижний продуктивный пласт скважины, спускают по колонне труб в скважину и устанавливают на посадочное место в опорной втулке в корпусе струйного насоса депрессионную вставку с обратным клапаном и подвешенным под ней автономным манометром, после чего путем подачи рабочей среды по межтрубному пространству скважины в канал подвода рабочей среды перемещают опорную втулку в нижнее положение, сообщая тем самым канал отвода смеси сред с колонной труб выше депрессионной вставки и канал подвода откачиваемой среды с колонной труб ниже депрессионной вставки, производят подачу в сопло струйного насоса рабочей среды и дренирование нижнего продуктивного пласта с удалением из него жидкости гидроразрыва и незакрепленного в нижнем продуктивном пласте проппанта, регистрируя при этом давление в скважине под пакером с помощью автономного манометра. Затем прекращают подачу рабочей среды, перемещая тем самым опорную втулку в верхнее положение, извлекают из корпуса струйного насоса депрессионную вставку вместе с автономным манометром, приводят пакер в транспортное положение, приподнимают колонну труб с пакером и струйным насосом и проводят аналогичную операцию на следующем продуктивном пласте. Перед производством ГРП на каждом следующем продуктивном пласте, под его подошвой предварительно устанавливают проппантовую пробку для разобщения с нижним, уже обработанным пластом. По окончании операций ГРП на всех продуктивных участках через колонну труб и струйный насос спускают гибкую трубу, пропущенную через герметизирующий узел с возможностью ее перемещения относительно него, и устанавливают нижний конец гибкой трубы не менее, чем на 0,1 м ниже поверхности проппантовой пробки, причем в процессе спуска устанавливают на посадочное место опорной втулки герметизирующий узел, по затрубному пространству подают рабочую среду и тем самым перемещают опорную втулку в нижнее положение и подают в сопло струйного насоса рабочую среду, понижая при этом давление в подпакерном пространстве до величины более низкой, чем давление в любом из продуктивных пластов, после стабилизации забойного давления подают в скважину под давлением по гибкой трубе среду для промывки ствола скважины от проппанта, по мере промывки ствола постепенно опускают конец гибкой трубы вниз до забоя, при этом смесь проппанта со средой промывки ствола скважины от проппанта и пластовой средой из продуктивных пластов по колонне труб поступает в канал подвода откачиваемой среды струйного насоса и через него поступает в камеру смешения, а в последней ее смешивают с рабочей средой, подаваемой из сопла струйного насоса, далее полученную в струйном насосе смесь сред подают из струйного насоса по колонне труб на поверхность, а после удаления проппанта из забоя скважины извлекают из скважины гибкую трубу с герметизирующим узлом. Затем при помощи этой же струйной установки проводят различные геофизические исследования.

Устройство по прототипу отличается простотой конструкции и высокой производительностью, однако, оно имеет ряд недостатков.

Во-первых, при использовании устройства не экономно расходуется проппант, требуется большое его количество. При ГРП нижнего пласта значительная часть проппанта осыпается в зумпф, при ГРП вышележащих пластов проппант расходуется на формирование проппантовых пробок.

Во-вторых, требуется значительное время на удаление проппантовых пробок, формируемых при работе установки по прототипу. Фактически, при использовании установки производится двойная работа по очистке скважины от проппанта, в первый раз откачка проппанта производится непосредственно после ГРП каждого продуктивного участка, и во второй раз откачка проппанта производится через гибкую трубу при удалении проппантовых пробок.

Задачей предлагаемого изобретения является создание компоновки для проведения ГРП с последующей очисткой скважины от излишков проппанта, более удобной в эксплуатации по сравнению с прототипом, более надежной и экономичной.

Технический результат предлагаемого изобретения является комплексным и заключается в следующем:

1. Оптимизация расхода времени, затрачиваемого на проведение скважинных операций по ГРП, очистке и освоению скважины.

2. Снижение стоимости работ за счет экономии рабочего агента (проппанта).

3. Проведение селективного (направленного) ГРП, при котором воздействие давлением осуществляется на конкретный выбранный интервал продуктивного пласта, чем обеспечивается высокая точность ГРП.

4. Приложение воздействия к ограниченному участку скважины повышает степень безопасности работ.

Достижение технического результата обеспечивается наличием в составе предлагаемой компоновки, наряду со струйным насосом, дополнительного пакера или сдвоенного пакера с двумя пакерующими узлами.

Предлагаемая скважинная компоновка содержит смонтированные на колонне НКТ сверху вниз струйный насос с проходным каналом, пакер и отверстие для закачки жидкости гидроразрыва. Согласно изобретению, компоновка содержит дополнительный пакер, смонтированный на НКТ ниже первого пакера с возможностью установки пакеров выше и ниже намечаемого для гидроразрыва интервала пласта, а отверстие для закачки жидкости гидроразрыва представляет собой окно (порт), выполненное между пакерами.

По второму варианту изобретения, компоновка содержит смонтированные на колонне НКТ сверху вниз струйный насос с проходным каналом и пакер, а также снабжена отверстием для закачки жидкости гидроразрыва. Согласно изобретению, компоновка содержит сдвоенный пакер, состоящий из верхнего и нижнего пакерующих узлов, смонтированный на НКТ с возможностью установки пакерующих узлов выше и ниже намечаемого для гидроразрыва интервала пласта, а отверстие для закачки жидкости гидроразрыва представляет собой окно (порт), выполненное между пакерующими узлами.

Наличие в предлагаемой компоновке двух пакеров либо сдвоенного пакера с двумя пакерующими узлами позволяет изолировать интервал ГРП сверху и снизу.

В связи с этим, проппант закачивается в меньшем количестве, необходимом для заполнения конкретного ограниченного интервала, соответственно достигается экономия расклинивающего агента. При этом исключается попадание проппанта в зумпф, незакрепившиеся остатки проппанта полностью удаляются из интервала ГРП при очистке с помощью струйного насоса. Очистка интервала после ГРП производится непосредственно после операции гидроразрыва, что обеспечивает экономию времени за счет исключения дополнительной спуско-подъемной операции для очистки.

Кроме того, как указывалось выше, воздействие давлением при ГРП осуществляется на конкретный выбранный интервал продуктивного пласта, чем обеспечивается высокая точность ГРП. Приложение воздействия к ограниченному участку скважины повышает степень безопасности работ: в связи с отсутствием нагрузки на эксплуатационную колонну вне интервала ГРП, снижается вероятность повреждения эксплуатационной колонны.

Следует отметить, что использование двух пакеров для изоляции интервала ГРП само по себе известно из уровня техники, также как и использование для этой цели сдвоенного пакера (см., например, патенты RU 2459072 С1, МПК Е21В 43/26, 20.08.2012; RU 2183738 С2, МПК Е21В 43/26, 20.06.2002). Вместе с тем, при использовании известных двухпакерных конструкций очистка скважины после ГРП проводится с помощью методов, требующих дополнительных операций по спуску-подъему оборудования, например, путем применения гидрожелонки или гибких НКТ.

Соединение в предлагаемой компоновке двухпакерной конструкции со струйным насосом позволяет достичь синергетического комплексного эффекта, выражающегося в значительной экономии временных и финансовых затрат на проведение комплекса работ по ГРП.

В связи с отсутствием необходимости в дополнительных спуско-подъемных операциях между ГРП и очисткой скважины, сокращается время, затрачиваемое на весь комплекс работ по ГРП в целом. Одновременно достигается экономия расхода рабочего агента. Использование струйного насоса в компоновке для селективного ГРП является наиболее экономичным способом очистки скважины, и позволяет также, при снабжении компоновки автономным регистрирующим прибором, проводить геофизические исследования в скважине непосредственно в ходе рабочего процесса по очистке скважины на всех его стадиях, что также ведет к экономии времени.

Наличие такого синергетического эффекта неизвестно из уровня техники и позволяет констатировать соответствие предлагаемого технического решения условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемая скважинная компоновка по обоим вариантам ее исполнения может иметь следующие особенности, направленные на улучшение ее эксплуатационных качеств.

В составе скважинной компоновки может использоваться вставной струйный насос.

Окно для закачки жидкости гидроразрыва может быть выполнено с возможностью его перекрытия.

Скважинная компоновка может содержать нагнетательные переводники, количеством которых определяется расстояние между пакерами (пакерующими узлами).

Скважинная компоновка может содержать по меньшей мере один автономный прибор для регистрации температуры, давления и иных показателей. При помощи такого прибора может обеспечиваться регистрация индикаторных кривых и кривой восстановления давления.

Скважинная компоновка может содержать ограничительные кольца, предохраняющие герметизирующие элементы пакеров от истирания во время спусков и подъемов компоновки внутри скважины.

Заявляемое устройство позволяет за один спуско-подъем проводить ГРП, очистку и освоение скважины.

Заявляемое устройство в одном из возможных видов его исполнения представлено на чертеже.

Скважинная компоновка содержит смонтированные на колонне 1 насосно-компрессорных труб (НКТ) сверху вниз корпус 3 струйного насоса 4 с проходным каналом 5 с возможностью установки в корпусе 3 рабочей вставки 6 (вставного струйного насоса), пакер 2 и отверстие 10 для закачки жидкости гидроразрыва. Компоновка содержит дополнительный пакер 7, смонтированный на НКТ 1 ниже первого пакера 2, с возможностью установки пакеров 2, 7 выше и ниже намечаемого для гидроразрыва интервала 8 пласта 9. Отверстие 10 для закачки жидкости гидроразрыва выполнено между пакерами 2, 7 в виде специального окна 10 (порта). Скважинная компоновка также содержит нагнетательные переводники 11, количеством которых определяется расстояние между пакерами 2, 7, и ограничительные кольца 12, предохраняющие герметизирующие элементы 13 пакеров 2, 7. Устройство снабжено автономным прибором 14 для регистрации температуры, давления и иных показателей.

Устройство работает следующим образом.

Компоновка опускается в скважину на колонне НКТ 1 до интервала 8, намечаемого для ГРП. Производится установка пакеров 2, 7 выше и ниже выбранного интервала 8, и осуществляется опрессовка пакеров 2, 7. Затем проводится ГРП выбранного интервала 8 путем закачки геля с проппантом через окно 10 между пакерами 2, 7 обычным способом, при этом пакеры 2, 7 ограничивают прохождение проппанта вне интервала 8. Непосредственно по завершении операции ГРП сбрасыванием устанавливается вставной струйный насос 6. Насосным агрегатом на устье скважины нагнетается рабочая жидкость в НКТ 1 или затрубье, под струйным насосом 4 создается депрессия, возникает движение жидкости наверх. В результате создания скорости движения жидкости, необходимой для подъема проппанта, производится откачка остатков проппанта и геля из НКТ 1 и интервала 8 проведения ГРП. В ходе всех процессов, автономным прибором 14 регистрируются температура, давление и иные показатели. По окончании процесса очистки пакеры 2, 7 приводятся в транспортное положение, и компоновка может быть извлечена из скважины поднятием НКТ 1.

1. Скважинная компоновка, содержащая смонтированные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) сверху вниз струйный насос с проходным каналом, пакер и отверстие для закачки жидкости гидроразрыва, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный пакер, смонтированный на НКТ ниже первого пакера, с возможностью установки пакеров выше и ниже намечаемого для гидроразрыва интервала пласта, при этом отверстие для закачки жидкости гидроразрыва представляет собой окно, выполненное между пакерами.

2. Скважинная компоновка по п.1, отличающаяся тем, что струйный насос выполнен вставным.

3. Скважинная компоновка по п.1, отличающаяся тем, что окно для закачки жидкости гидроразрыва выполнено с возможностью его перекрытия.

4. Скважинная компоновка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит нагнетательные переводники, количеством которых определяется расстояние между пакерами.

5. Скважинная компоновка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена автономным прибором для регистрации температуры и давления.

6. Скважинная компоновка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит ограничительные кольца, предохраняющие герметизирующие элементы пакеров от истирания во время спусков и подъемов компоновки внутри скважины.

7. Скважинная компоновка, содержащая смонтированные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) сверху вниз струйный насос с проходным каналом и пакер, а также снабженная отверстием для закачки жидкости гидроразрыва, отличающаяся тем, что она содержит сдвоенный пакер, состоящий из верхнего и нижнего пакерующих узлов, смонтированный на НКТ с возможностью установки пакерующих узлов выше и ниже намечаемого для гидроразрыва интервала пласта, при этом отверстие для закачки жидкости гидроразрыва представляет собой окно, выполненное между пакерующими узлами.

8. Скважинная компоновка по п.7, отличающаяся тем, что струйный насос выполнен вставным.

9. Скважинная компоновка по п.7, отличающаяся тем, что окно для закачки жидкости гидроразрыва выполнено с возможностью его перекрытия.

10. Скважинная компоновка по п.7, отличающаяся тем, что она содержит нагнетательные переводники, количеством которых определяется расстояние между пакерующими узлами.

11. Скважинная компоновка по п.7, отличающаяся тем, что она снабжена автономным прибором для регистрации температуры и давления.

12. Скважинная компоновка по п.7, отличающаяся тем, что она содержит ограничительные кольца, предохраняющие герметизирующие элементы пакеров от истирания во время спусков и подъемов компоновки внутри скважины.