RU2584191C2

RU2584191C2 - Method for hydraulic fracturing of productive formation

Info

Publication number: RU2584191C2
Application number: RU2012101559/03A
Authority: RU
Inventors: Валерий Петрович Дыбленко; Олег Леонидович Кузнецов; Евгений Михайлович Панкратов; Игорь Алексеевич Чиркин; Ришад Яхиевич Шарифуллин
Original assignee: Валерий Петрович Дыбленко
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2016-05-20
Also published as: RU2012101559A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry and can be used for intensification of oil under complicated geological and physical conditions of development. First at discrete time intervals, selected with successive increase time range is measured in well of seismoacoustic emission signals from formation medium. Based on change of their level of background values are assessed changes of stress-strain state of mine rocks. Method includes applying pressure-oscillatory action on formation so that pressure does not exceed breakdown pressure of formation. Value of changes of bottomhole pressure and frequency of generated oscillations is determined by filtration-capacitance parameters of formation medium. Acoustic emission spectral analysis is carried out from formation and comparison of time dynamics minima and maxima of stress-strain state of rocks is used to determine frequency bands of response of formation medium. During stabilisation of changes of bottomhole pressure, pressure-oscillatory action is stopped and fed to formation hydraulic fracturing fluid with simultaneous wave action on frequencies on identified ranges. Method includes continuously using information on state of real medium. Said information is processed in real time and used for energy-optimum process of formation of deep and branched cracks. Method includes simultaneously taking into account features of structure and internal processes of geologic environment that cause maximum oil inflow from formation to well and increasing oil recovery.

EFFECT: technical result is increase of efficiency of hydraulic fracturing.

16 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может успешно использоваться для повышения производительности как вновь вводимых, так и действующих добывающих и нагнетательных скважин, для интенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи в осложненных геолого-физических условиях разработки, в частности при обработках скважин, вскрывающих карбонатные пласты.The invention relates to the oil and gas industry and can be successfully used to increase the productivity of both newly commissioned and existing production and injection wells, to intensify oil production and increase oil recovery in complicated geological and physical conditions of development, in particular when treating wells that open carbonate formations .

Известен способ увеличения проницаемости призабойной зоны продуктивных пластов за счет образования трещин - гидроразрыв пласта, включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб с пакером и его установку, последовательную закачку в колонну насосно-компрессорных труб жидкости разрыва, суспензии жидкости носителя с закрепляющим материалом и продавочной жидкости с темпом закачки, обеспечивающим давление на забое скважины выше давления разрыва пород пласта (Шнуров В.И. Технология и техника добычи нефти. - М.: Недра, 1983, с.154-168).There is a method of increasing the permeability of the bottom-hole zone of productive formations due to the formation of cracks - hydraulic fracturing, which includes lowering the tubing string with the packer into the well and installing it, sequentially injecting the fracturing fluid into the tubing string, carrier fluid suspension with fixing material and selling fluid with an injection rate providing pressure at the bottom of the well above the fracture pressure of the formation rocks (Shnurov V.I. Technology and technique for oil production. - M .: Nedra, 1983, p.154-168).

Данный способ, в том числе его модификации, связанные с применением воздействия на пластовую среду различными жидкими химреагентами (патент РФ №2247234, кл. Е21В 43/26, Е21В 43/27), несмотря на значительные затраты па проведение процесса, не всегда обеспечивают ожидаемые результаты, их КПД недостаточно высок, особенно в осложненных геолого-физических условиях залегания пластов. Процесс развития трещин слабо управляем, часто возникают нежелательные осложнения, связанные с повреждениями колонн, образованием гидродинамических связей забоя скважины с водо- и газонасыщенными зонами и пластами. Образующиеся трещины по глубине и простиранию пласта не всегда связаны с насыщенностью жидкости и слабо реализуют потенциал увеличения нефтеотдачи залежи.This method, including its modifications associated with the application of the effect on the formation environment with various liquid chemicals (RF patent No. 2247234, CL ЕВВ 43/26, ЕВВ 43/27), despite the significant costs of the process, do not always provide the expected results, their efficiency is not high enough, especially in complicated geological and physical conditions of bedding. The process of development of fractures is poorly controlled, often undesirable complications associated with damage to the columns, the formation of hydrodynamic connections of the bottom of the well with water and gas-saturated zones and formations. The resulting cracks along the depth and strike of the formation are not always associated with fluid saturation and weakly realize the potential for increasing oil recovery in the reservoir.

Различные усовершенствования способа, направленные на устранение его отрицательных последствий, на локализацию трещины гидроразрыва, на задание ее определенного направления и глубины, например способ с прорезанием щелей в горизонтальной плоскости с применением гидропескоструйного перфоратора с вращателем (патент РФ №2055172, кл. Е21В 43/26), также слабо учитывают естественное состояние горной пластовой среды и не обеспечивают достаточно эффективный процесс развития трещинообразования на удалении от оси скважины.Various improvements of the method aimed at eliminating its negative consequences, at localizing a hydraulic fracture, at setting its specific direction and depth, for example, a method with cutting slits in the horizontal plane using a sandblasting puncher with a rotator (RF patent No. 2055172, class Е21В 43/26 ), also poorly take into account the natural state of the mountain formation environment and do not provide a sufficiently effective process for the development of fracturing at a distance from the axis of the well.

Известны также способы создания и развития трещин в пластах, включающие воздействие упругими колебаниями или импульсами на пластовую среду в процессе ее разрыва (патент РФ №2085721, кл. Е21В 43/25; Гадиев С.М. Использование вибрации в добыче нефти. - М.: Недра, 1977; патент РФ №2320865, кл. Е21В 43/26; патент РФ №2191259, кл. Е21В 43/263; патент РФ №2209960, кл. Е2143/27; патент РФ №2095561, Е21В 43/27; патент РФ №2065949, кл. Е21В 43/263; патент РФ №2055172, кл. Е21В 43/26; патент США №4548252, кл. Е21В 43/263).There are also known methods of creating and developing cracks in the reservoirs, including the action of elastic vibrations or impulses on the reservoir medium during its fracturing (RF patent No. 2085721, CL ЕВВ 43/25; Gadiev SM Use of vibration in oil production. - M. : Nedra, 1977; RF patent No. 2320865, CL ЕВВ 43/26; RF patent №2191259, CL ЕВВ 43/263; RF patent №2209960, CL Е2143 / 27; RF patent №2095561, ЕВВ 43/27; RF patent No. 2065949, CL ЕВВ 43/263; RF patent №2055172, CL ЕВВ 43/26; US patent No. 4548252, CL ЕВВ 43/263).

Благодаря инициированию и интенсификации фильтрационных процессов, процессов смачивания и расклинивания микротрещин, использование упругих колебаний или импульсов позволяет в определенной степени улучшить условия процесса трещинообразования, повысить его охват и глубину, но эффективность воздействия на пластовую среду упругими колебаниями и импульсами в известных способах недостаточна и носит энергетический, силовой, а не управляющий характер. В данных способах, при импульсном воздействии, например при сжигании порохового заряда, разрыве мембраны и т.д., для прямого создания трещины требуется получение положительного или отрицательного скачка давления достаточно большой амплитуды и длительности, что ограничивается требованиями устойчивости конструкции скважины. Развитие в пластовой среде используемых в способах полезных эффектов упругих колебаний ограничено энергетическими порогами, и требуется как размещение на забое достаточно мощных колебательных источников, так и обеспечение приемлемых условий для передачи энергии упругих колебаний из скважины в пласт. Это налагает большие технико-технологические сложности при практической организации процесса гидроразрыва и сильно ограничивает эффективность по глубине воздействия в различных геолого-физических условиях.Due to the initiation and intensification of filtration processes, the processes of wetting and wedging of microcracks, the use of elastic vibrations or impulses allows to a certain extent to improve the conditions of the process of crack formation, increase its coverage and depth, but the effectiveness of exposure to the reservoir medium by elastic vibrations and impulses in the known methods is insufficient and wears energy , power, and not a governing character. In these methods, when pulsed, for example, when burning a powder charge, rupture of the membrane, etc., for the direct creation of a crack, it is necessary to obtain a positive or negative pressure jump of a sufficiently large amplitude and duration, which is limited by the requirements of the stability of the well design. The development in the formation medium of the beneficial effects of elastic vibrations used in the methods is limited by energy thresholds, and it is necessary to place sufficiently powerful vibrational sources on the face and provide acceptable conditions for the transfer of elastic vibrations from the well to the formation. This imposes great technical and technological difficulties in the practical organization of the hydraulic fracturing process and severely limits the effectiveness of the depth of impact in various geological and physical conditions.

Известные способы не используют полностью потенциал упругих волн как инструмента управляющего воздействия на многокомпонентную насыщенную геологическую среду - нелинейную динамическую и самоактивную систему. При этом основной недостаток известных методов в том, что при выборе режимов технологической операции разрыва структуры горных пород пластов и задании момента времени начала создания в ней трещин не учитывается естественное поведение горной среды.Known methods do not fully utilize the potential of elastic waves as a tool for controlling the effect on a multicomponent saturated geological environment — a nonlinear dynamic and self-active system. At the same time, the main disadvantage of the known methods is that when choosing the modes of the technological operation to break the rock structure of the strata and setting the instant of the onset of the creation of cracks, the natural behavior of the mountain environment is not taken into account.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ создания трещин в пластах (патент SU №1745903, кл. Е21В 43/26), согласно которому на удалении от скважины, предназначенной для гидроразрыва, бурят дополнительные скважины, определяют векторы максимального и минимального главных напряжений, размещают в них пневматические источники, ориентируют их оси в направлении действия минимального главного напряжения и возбуждают в массиве горных пород колебания в диапазоне от 60 до 1500 Гц с закачкой разупрочняющих растворов, а затем переходят на частоту вибровоздействия, равную частоте собственных колебаний горного массива. Далее возбуждают частоту, равную частоте колебаний столба жидкости, уже для скважины, предназначенной для гидроразрыва, и производят в ней собственно гидроразрыв.Closest to the proposed technical solution is a method of creating cracks in the formations (patent SU No. 1745903, class ЕВВ 43/26), according to which additional wells are drilled away from the well intended for hydraulic fracturing, the vectors of the maximum and minimum principal stresses are determined, placed pneumatic sources in them, orient their axes in the direction of the minimum principal stress and excite oscillations in the rock massif in the range from 60 to 1500 Hz with the injection of softening solutions, and then odyat on vibro frequency equal to the natural frequency of the rock mass. Then they excite a frequency equal to the oscillation frequency of the liquid column, already for the well intended for hydraulic fracturing, and actually produce hydraulic fracturing in it.

Данный способ предполагает определенную оценку напряженно-деформационного состояния горных пород и осуществление волнового воздействия на пласт во время гидроразрыва с достаточно сложным регулированием его частоты.This method involves a certain assessment of the stress-strain state of rocks and the implementation of the wave action on the formation during hydraulic fracturing with a rather complicated regulation of its frequency.

Несмотря на данные признаки этот способ не устраняет изложенные выше основные недостатки известных методов. Так, во время оценки напряженно-деформационного состояния определяются по разовым статическим замерам с датчиков давления горных пород лишь векторы максимального и минимального напряжений. Они оцениваются в горной среде не вблизи от скважины, предназначенной для гидроразрыва, а вблизи достаточно отдаленной контрольной скважины. При этом среда предполагается полностью однородной, но величины данных векторов и их направление могут достаточно сильно изменяться в различных геолого-физических условиях при переходе от одной точки среды к другой в зависимости от структуры и строения среды.Despite these signs, this method does not eliminate the above main disadvantages of the known methods. So, during the assessment of the stress-strain state, only vectors of maximum and minimum stresses are determined by single static measurements from rock pressure sensors. They are evaluated in a mountainous environment not near a well intended for hydraulic fracturing, but near a sufficiently remote control well. In this case, the medium is assumed to be completely homogeneous, but the magnitude of these vectors and their direction can change quite strongly under various geological and physical conditions during the transition from one point of the medium to another, depending on the structure and structure of the medium.

Кроме того, отмеченные оценки используются лишь для ориентации концов вибрационных излучателей, хотя от точечных излучателей, помещенных в скважины, в однородной среде энергия распространения волн почти одинакова по всем направлениям и каких-то угловых закономерностей распространения волновой энергии не достигается.In addition, the noted estimates are used only for orienting the ends of vibrational emitters, although from point emitters placed in wells in a homogeneous medium, the wave propagation energy is almost the same in all directions and some angular patterns of wave energy propagation are not achieved.

Выбор частот воздействия в известном способе обуславливается лишь условиями достижения достаточно малых потерь энергии при распространении в геологических средах упругих воли. Но если по способу возбуждать в момент гидроразрыва вынужденные колебания полного столба жидкости в скважине, то лишь малая часть энергии при этом будет передаваться в пласт, и большинство волновой энергии будет передаваться по всем направлениям в вышележащие породы. Далее, хотя в способе и задается воздействие на частоте собственных колебаний горного массива, но данная частота никак не оценивается и остается неопределенным понятием применительно к реальным геологическим средам сложного структурного строения.The choice of exposure frequencies in the known method is determined only by the conditions for achieving sufficiently small energy losses when elastic waves propagate in geological media. But if by the method the stimulated vibrations of a full liquid column in the well are excited at the moment of hydraulic fracturing, then only a small part of the energy will be transmitted to the formation, and most wave energy will be transmitted in all directions to the overlying rocks. Further, although the method determines the effect on the natural oscillation frequency of the rock mass, this frequency is not evaluated at all and remains an uncertain concept as applied to real geological environments of a complex structural structure.

В реальных условиях геологическая насыщенная среда продуктивных пластов представлена иерархией фрактальных структур самого различного масштаба и ее напряженно-деформационное состояние и его изменение с развитием новых полей трещиноватости и новых фильтрационных полей определяется при взаимодействии микро- и макроструктур, а также и состоянием и взаимодействием всех трех фаз - твердого скелета породы, жидкого флюида и газа. Комплексное изменение состояния продуктивной среды во многом определяется не только прочностно-деформационными характеристиками материала скелета пород, но и комплексными поверхностными, а для структурированных нефтей и объемными, физико-химическими и механическими взаимодействиями всех фаз. Для развития новой трещиноватости помимо деформирования скелета требуется и полноценное смачивание новой поверхности жидкими фазами и обеспечение подвижности - течения жидкой фазы со снижением вязкости по образующимся новым каналам. Все происходящие при этом явления взаимосвязаны и взаимообусловлены.In real conditions, the geological saturated environment of productive formations is represented by a hierarchy of fractal structures of various scales and its stress-strain state and its change with the development of new fracture fields and new filtration fields is determined by the interaction of micro- and macrostructures, as well as by the state and interaction of all three phases - solid rock skeleton, liquid fluid and gas. The complex change in the state of the productive environment is largely determined not only by the strength and deformation characteristics of the material of the skeleton of the rocks, but also by the complex surface, but for structured oils and volumetric, physicochemical, and mechanical interactions of all phases. For the development of a new fracture, in addition to skeletal deformation, it is necessary to fully wet the new surface with liquid phases and ensure mobility - the flow of the liquid phase with a decrease in viscosity along the new channels formed. All the phenomena occurring at the same time are interconnected and interdependent.

Осуществляемое на пластовую среду воздействие будет качественно эффективным, если оно направлено на изменение структурных компонент и развитие полезных процессов трещинообразования одновременно по всем масштабам ее структурного состояния.The impact on the reservoir environment will be qualitatively effective if it is aimed at changing the structural components and developing useful processes of crack formation simultaneously at all scales of its structural state.

Задача заявляемого технического решения и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности процесса гидроразрыва пласта путем получения из геологической пластовой среды и соответственного анализа информации о состоянии комплекса структур горных пород в динамике их изменения в ходе напряженно-деформационных, флюидодинамических и физико-химических процессов, происходящих под влиянием внешних и внутренних факторов, и использования результатов анализа для создания наиболее благоприятных условий для полнообъемного охвата пласта сетью глубоких и не смыкающихся трещин, в расширении эксплуатационных возможностей способа в осложненных геолого-физических условиях и упрощении способа.The objective of the proposed technical solution and the expected technical result are to increase the efficiency of the hydraulic fracturing process by obtaining from the geological formation environment and the corresponding analysis of information about the state of the complex of rock structures in the dynamics of their changes during stress-strain, fluid dynamic and physicochemical processes occurring under the influence of external and internal factors, and the use of analysis results to create the most favorable conditions for full the coverage of the formation by a network of deep and non-closing cracks, in expanding the operational capabilities of the method in complicated geological and physical conditions and simplifying the method.

Технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем оценку напряженно-деформационного состояния горных пород и закачку в пласт через скважины жидкости гидроразрыва под давлением при волновом воздействии из скважины с регулированием частот, согласно изобретению, до проведения гидроразрыва по дискретным интервалам времени, выбираемым с последовательным возрастанием временного диапазона, замеряют в скважине сигналы сейсмоакустической эмиссии из пластовой среды и по повышению или понижению их уровня от фонового значения оценивают изменения напряженно-деформационного состояния горных пород, при этом осуществляют бароколебательное воздействие на пласт с развитием давлений на забое, не превышающих давление разрыва его пород, с величинами изменений забойного давления и диапазоном частот создаваемых колебаний, определяемых фильтрационно-емкостными параметрами пластовой среды, и по данным спектрального анализа записей замеренных сигналов сейсмоакустической эмиссии по интервалам времени, соответствующим развитию максимумов напряженно-деформационного состояния горных пород, выявляют диапазоны частот отклика пластовой среды, а при стабилизации изменений забойного давления данное воздействие прекращают, затем подают жидкость гидроразрыва в пласт с одновременным волновым воздействием на частотах по выявленным диапазонам.The technical result is achieved by the fact that in the known method, which includes assessing the stress-strain state of rocks and injecting hydraulic fracturing fluid under pressure during a wave action from a well with frequency control, according to the invention, prior to hydraulic fracturing at discrete time intervals selected from a sequential increase in the time range, the signals of seismic acoustic emission from the reservoir medium are measured in the well, and their level is increased or decreased from the background the values evaluate changes in the stress-strain state of rocks, while they perform a oscillatory pressure on the formation with the development of bottomhole pressures not exceeding the fracture pressure of its rocks, with the values of the bottomhole pressure changes and the frequency range of the generated oscillations determined by the filtration-capacitive parameters of the reservoir environment, and according to the spectral analysis of the records of the measured signals of seismic acoustic emission over time intervals corresponding to the development of stress-strain maxima insulating state rocks detected formation fluid response frequency ranges, and for stabilization of these impacts downhole pressure changes cease then supplied fracturing fluid into the formation with the simultaneous action of the wave at the frequencies of the identified ranges.

При этом оптимально выбор интервалов времени замеров сигналов сейсмоакустической эмиссии из пластовой среды осуществлять последовательным увеличением пространственного масштаба в отношении, равном отношению масштабов логарифмической спирали, в любой точке которой отношение длины дуги к диаметру кривизны равно иррациональному числу (√5+1)/2.In this case, it is optimal to select the time intervals for seismic acoustic emission signals from the reservoir medium by sequentially increasing the spatial scale in a ratio equal to the ratio of the scales of the logarithmic spiral, at any point in which the ratio of the arc length to the curvature diameter is equal to the irrational number (√5 + 1) / 2.

В целях рационального использования энергетических ресурсов штатного нефтепромыслового оборудования (насосных агрегатов) бароколебательное воздействие возможно осуществлять сочетанием циклов репрессионно-депрессионного воздействия на пласт с воздействием упругими колебаниями на горные породы пласта из забоев скважин.In order to rationally use the energy resources of regular oilfield equipment (pumping units), the oscillation can be carried out by combining the cycles of repressive and depressive effects on the formation with the action of elastic vibrations on the rocks of the formation from the bottom of the wells.

При осуществлении циклов репрессионно-депрессионного воздействия на пласт целесообразно одновременно с воздействием упругими колебаниями производить закачку в него рабочих жидкостей с извлечением из трещин и пор горных пород пласта жидких, газообразных и твердых естественных кольматантов и продуктов реакции во время создания депрессий на пласт, с промывками забоя скважин.When carrying out cycles of repressive-depressive effects on the formation, it is advisable to simultaneously inject the working fluids into the formation along with the action of elastic vibrations with the extraction of liquid, gaseous and solid natural muds and reaction products from the cracks and pores of the formation rocks during the creation of depressions on the formation, with face leaching wells.

В зависимости от конкретных геолого-физических условий залегания пласта и категории скважины в качестве рабочих жидкостей возможно использовать воду, нефть, углеводородные растворители, растворы поверхностно-активных веществ, кислоты, нефтекислотные эмульсии, их композиции, эмульсии, химические реагенты с кислой или щелочной реакцией.Depending on the specific geological and physical conditions of the occurrence of the formation and the category of the well, it is possible to use water, oil, hydrocarbon solvents, solutions of surfactants, acids, oil-acid emulsions, their compositions, emulsions, chemical reagents with an acid or alkaline reaction as working fluids.

При этом энергетически и технологически оптимально циклы репрессионно-депрессионного воздействия при бароколебательном воздействии создавать с применением скважинных струйных насосов, а волновое воздействие на горные породы пласта осуществлять забойными скважинными гидродинамическими генераторами во время циркуляции жидкости в скважине одновременно с промывками забоя скважины и призабойной зоны пласта (ПЗП), или в процессе закачки жидкости в пласт.At the same time, it is energetically and technologically optimal to create cycles of repression and depression during the oscillatory impact using borehole jet pumps, and to carry out a wave action on the rocks of the formation using downhole hydrodynamic generators during fluid circulation in the well simultaneously with washing the bottom of the well and the bottom-hole formation zone ), or during the injection of fluid into the reservoir.

Дополнительно к волновому воздействию на пласт из забоев скважин возможно осуществлять волновое воздействие на пласт поверхностными вибросейсмическими источниками.In addition to the wave action on the formation from the bottom of the wells, it is possible to carry out the wave action on the formation by surface vibroseismic sources.

При реализации способа для достижения максимального развития процесса трещинообразования при осуществлении гидроразрыва пласта целесообразно по оценке изменения напряженно-деформационного состояния горных пород пласта среды выбирать времена подачи жидкости гидроразрыва в пласт, совпадающие с максимумом градиента изменения напряженно-деформационного состояния горных пород пласта, соответствующего естественной активизации трещинообразования.When implementing the method to achieve maximum development of the process of crack formation during hydraulic fracturing, it is advisable to evaluate the times of supply of hydraulic fracturing fluid to the reservoir, which coincides with the maximum gradient of changes in the stress-strain state of the rocks of the formation, corresponding to the natural activation of fracturing, when assessing changes in the stress-strain state of rocks of the environment .

В целях достижения максимальной эффективности при анализе сигналов сейсмоакустической эмиссии из пластовой среды и выявления диапазона частот целесообразно определять частоту появления данных частот во времени, а при подаче жидкости гидроразрыва с одновременным волновым воздействием на выявленных диапазонах частот распределение энергии колебаний по данным частотам выбирать в соответствии с частотой их появления.In order to achieve maximum efficiency in the analysis of seismic acoustic emission signals from the reservoir medium and to identify the frequency range, it is advisable to determine the frequency of occurrence of these frequencies in time, and when applying hydraulic fracturing with simultaneous wave action on the identified frequency ranges, select the vibrational energy distribution for these frequencies in accordance with the frequency their appearance.

В качестве жидкости гидроразрыва можно использовать воду, нефть, кислоты, нефтекислотные эмульсии, их композиции, эмульсии.As a hydraulic fracturing fluid, water, oil, acids, oil-acid emulsions, their compositions, emulsions can be used.

При закачке жидкости гидроразрыва желательно подавать в пласт последовательно оторочки жидкостей различной вязкости.When injecting hydraulic fracturing fluid, it is desirable to feed into the formation successively rims of fluids of various viscosities.

Приготовление рабочих жидкостей технологически рентабельно осуществлять на выходе гидродинамических генераторов на забое скважин при прокачке через них смесей жидкостей или газожидкостных смесей.The preparation of working fluids is technologically cost-effective at the outlet of hydrodynamic generators at the bottom of the wells when pumping through them mixtures of liquids or gas-liquid mixtures.

При увеличении коэффициента приемистости и последующей его стабилизации целесообразно переходить к операциям по закреплению трещинообразования.With an increase in the injectivity coefficient and its subsequent stabilization, it is advisable to proceed to operations to consolidate crack formation.

В целях получения дополнительной информации о состоянии горных пород пласта возможно определять методом сейсмолокации бокового обзора (СЛБО) объемную динамику трещиноватости в пласте вблизи скважины путем изменения трещиноватости до и после проведения гидроразрыва пласта. Данный метод дает пространственные телеметрические образы реального распределения трещиноватости по пласту залежи.In order to obtain additional information about the state of the formation rocks, it is possible to determine the volumetric dynamics of fracture in the reservoir near the well by seismic seismic location (SLB) by changing the fracture before and after hydraulic fracturing. This method gives spatial telemetric images of the real distribution of fracturing in the reservoir.

Вышеуказанные отличительные от прототипа признаки предлагаемого способа определяют возникновение нового качества воздействия и целевого преобразования горной пластовой среды при осуществлении гидроразрыва пласта, связанного с непрерывным получением информации из реальной среды, ее обработкой в режиме реального времени и использования данной информации для организации энергетически оптимального процесса образования глубоких и разветвленных трещин при максимальном учете особенностей строения и внутренних процессов геологической среды, что обуславливает максимальный приток нефти из пласта в скважины и повышение нефтеотдачи.The above distinctive features of the proposed method from the prototype determine the emergence of a new impact quality and target transformation of the mountain formation medium during hydraulic fracturing associated with the continuous receipt of information from a real medium, its processing in real time, and using this information to organize an energetically optimal process of forming deep and branched cracks with the maximum consideration of structural features and internal processes medium, which determines the maximum influx of oil from the reservoir into the wells and enhanced oil recovery.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Согласно изобретению предварительно по дискретным интервалам времени, выбираемым с последовательным возрастанием временного диапазона, замеряют в скважине сигналы сейсмоакустической эмиссии из пластовой среды и по повышению или понижению уровня замеряемых сигналов от фонового значения оценивают изменения напряженно-деформационного состояния горных пород. При этом проводят бароколебательное воздействие на пласт с развитием давлений на забое, не превышающих давление разрыва его пород. Данное предварительное воздействие направлено одновременно и на разупрочнение горных пород пласта - инициирование развития в пластовой среде внутренних процессов, определяющих достижение нового качества развития трещин и разрыва пород, и на тестирование самой внутренней структуры по отклику на данное воздействие для определения частотно-временных параметров ее максимального реагирования.According to the invention, preliminarily, at discrete time intervals selected with a sequential increase in the time range, seismic acoustic emission signals from the reservoir medium are measured in the well and changes in the stress-strain state of rocks are evaluated by increasing or decreasing the level of the measured signals from the background value. In this case, a oscillatory effect is carried out on the formation with the development of bottom-hole pressures not exceeding the fracture pressure of its rocks. This preliminary impact is simultaneously aimed at softening the formation rocks - initiating the development of internal processes in the formation environment that determine the achievement of a new quality of crack development and rock fracturing, and testing the internal structure itself in response to this effect to determine the frequency-time parameters of its maximum response .

В естественном сложно-напряженном состоянии в насыщенной пластовой среде непрерывно функционируют различные внутренние процессы, связанные с образованием, устойчивостью и динамикой различных неоднородностей, дислокации, изменениями состояний структуры на всех иерархических микро- и макроуровнях, неравновесными фазовыми переходами, в том числе в насыщающих фазах. Информативными вестниками данных процессов являются сигналы сейсмоакустической эмиссии из пластовой среды, которые отражают все процессы, происходящие на разных масштабных уровнях структуры среды. Горная среда чувствительна к различным внешним возмущениям и воздействиям, причем таким достаточно слабым, как, например, действие солнечной компоненты, и реагирует на нее суточными вариациями фонового подземного звука, свидетельствующими об изменениях напряженного состояния в среде. Достаточно отчетливо пластовая среда реагирует на локализованное на забое скважин бароколебательное воздействие, при этом регистрация, исследование с соответствующим анализом сигналов акустической эмиссии из нее являются информативным и надежным методом распознавания и диагностики внутреннего состояния пластовой среды, вместе с диагностикой и мониторингом процессов и явлений, протекающих под влиянием как внутренних факторов, так и различных внешних воздействий. Создаются условия для оценки внутреннего состояния пластовой среды, динамики его изменений для выбора режима осуществления последующих операций способа.In the natural difficult stress state in a saturated reservoir medium, various internal processes are continuously functioning, associated with the formation, stability and dynamics of various inhomogeneities, dislocations, changes in the state of the structure at all hierarchical micro and macro levels, nonequilibrium phase transitions, including in saturated phases. Informative messengers of these processes are signals of seismic acoustic emission from the reservoir medium, which reflect all the processes occurring at different scale levels of the medium structure. The mountainous environment is sensitive to various external disturbances and influences, and is so weak as, for example, the action of the solar component, and reacts to it with diurnal variations of the background underground sound, indicating changes in the stress state in the environment. The formation medium responds quite distinctly to the local oscillatory effect at the bottom of the wells, while registration, research with a corresponding analysis of acoustic emission signals from it are an informative and reliable method for recognizing and diagnosing the internal state of the formation environment, together with the diagnosis and monitoring of processes and phenomena occurring under the influence of both internal factors and various external influences. Conditions are created for assessing the internal state of the reservoir environment, the dynamics of its changes to select a mode for the subsequent operations of the method.

При этом важно, что производится запись и анализ сигналов сейсмоакустической эмиссии по дискретным интервалам времени, выбираемым с последовательным возрастанием временного дипазона. Цель данных операций - выявление внутренних закономерностей поведения сложно-напряженной пластовой среды с максимально возможным охватом ее структурных уровней и определение различных масштабно временных параметров для последующего волнового воздействия. Наиболее информативно и эффективно осуществлять трансформацию временного диапазона с последовательным увеличением пространственного масштаба в отношении, равном отношению масштабов логарифмической спирали, в любой точке которой отношение длины дуги к диаметру кривизны равно иррациональному числу (√5+1)/2. В этой трансформации заложен основополагающий природный принцип самодостаточности, который проявляется в строении сложных природных систем, различных форм и образований в виде простых отношений, и применение которого для анализа позволяет наиболее быстро и гарантированно определить скрытые внутренние закономерности в различных структурных масштабах.It is important that the recording and analysis of seismic acoustic emission signals are performed over discrete time intervals selected with a sequential increase in the time range. The purpose of these operations is to identify the internal laws of behavior of a complex-stressed reservoir medium with the maximum possible coverage of its structural levels and to determine various scale-time parameters for the subsequent wave action. It is most informative and efficient to carry out the transformation of the time range with a sequential increase in the spatial scale in a ratio equal to the ratio of the scales of the logarithmic spiral, at any point in which the ratio of the length of the arc to the diameter of curvature is equal to the irrational number (√5 + 1) / 2. This transformation is based on the fundamental natural principle of self-sufficiency, which is manifested in the structure of complex natural systems, various forms and formations in the form of simple relationships, and the use of which for analysis allows us to most quickly and reliably determine hidden internal patterns at various structural scales.

Кроме того, при предварительном бароколебательном воздействии величины изменений забойного давления и частота создаваемых колебаний определяются фильтрационно-емкостными параметрами пластовой среды, например проницаемостью и пористостью, при этом величины давлений на забое не превышают давлений, при которых происходит разрыв горных пород. Это позволяет диагностировать именно фильтрационные структурные составляющие внутреннего состояния пластовой среды, которые в основном определяют развитие и интенсивность процессов распространения давления в пласте и флюидного гидротрещинообразования при реализации способа.In addition, with a preliminary oscillatory pressure, the magnitude of the changes in the bottomhole pressure and the frequency of the generated oscillations are determined by the filtration-capacitive parameters of the reservoir medium, for example, permeability and porosity, while the pressure at the bottom does not exceed the pressure at which the rock breaks. This allows you to diagnose the filtration structural components of the internal state of the reservoir environment, which mainly determine the development and intensity of the processes of pressure propagation in the reservoir and fluid cracking during the implementation of the method.

Тестирование внутренней структуры среды тесно связано с вышеописанными процессами и явлениями в пластовой среде при осуществлении бароколебательного воздействия. Реагируя на воздействие, пластовая среда сама изменяется - происходят изменения в пространственном распределении напряженного состояния, появляются новые поля насыщенности жидкости и трещиноватости, инициируемые в том числе и процессами резонансного разгазирования микрозародышей и пузырьков газа в образующиеся дислокации и микротрещины, процессами изменений во внутренней структуре воды, положительно влияющими на ее фильтрационную активность. Происходит предварительное разупрочнение пластовой среды в призабойной зоне скважин, очистка существующих каналов и образование новых с расширением профилей притока по толщине пластов - осуществляется подготовка для достижения нового качества воздействия при осуществлении дальнейших заключительных операций способа. В оптимальном варианте в качестве бароколебательного воздействия осуществляют сочетание циклов репрессионно-депрессионного воздействия на пласт с волновым воздействием упругими колебаниями на структуры горных пород пласта из забоев скважин и производят закачку в него воды, нефти, углеводородных растворителей или растворов поверхностно-активных веществ, кислот, нефтекислотных эмульсий, химических реагентов с кислой или щелочной реакцией с извлечением из трещин и пор структуры горных пород пласта жидких, газообразных и твердых естественных кольматантов и продуктов реакции во время создания депрессий на пласт, с промывками забоя скважин. Данные операции резко интенсифицируют процессы очистки уже имеющихся в пластовой среде каналов фильтрации и трещин и образование новых каналов и площадей поверхности горной среды по толщине пласта и по его простиранию для последующего воздействия.Testing of the internal structure of the medium is closely related to the above-described processes and phenomena in the reservoir medium during the implementation of the oscillatory impact. In response to the impact, the reservoir environment itself changes - changes occur in the spatial distribution of the stress state, new fields of fluid saturation and fracture appear, which are also initiated by resonant degassing of microgerms and gas bubbles into the resulting dislocations and microcracks, processes of changes in the internal structure of water, positively affecting its filtration activity. There is a preliminary softening of the formation medium in the bottomhole zone of the wells, cleaning of the existing channels and the formation of new channels with the expansion of the inflow profiles along the thickness of the layers — preparations are being made to achieve a new impact quality during further final operations of the method. In the best case scenario, a combination of repressive and depressive cycles on the formation with a wave action of elastic vibrations on the rock structure of the formation from the bottom of the wells is carried out as a vibratory action and water, oil, hydrocarbon solvents or solutions of surfactants, acids, and oil acids are injected into it emulsions, chemical reagents with an acidic or alkaline reaction with the extraction of liquid, gaseous and solid substances from fractures and pores of the rock structure of the formation colmatants and reaction products during the creation of depressions on the reservoir, with flushing of the bottom of the wells. These operations dramatically intensify the cleaning processes of filtration channels and cracks already existing in the formation medium and the formation of new channels and surface areas of the mountain medium along the thickness of the formation and along its strike for subsequent exposure.

При этом вся динамика данных изменений проявляется в соответственном изменении излучаемой акустической эмиссии (АЭ) из пластовой среды и непрерывно отслеживается.Moreover, the entire dynamics of these changes is manifested in the corresponding change in the emitted acoustic emission (AE) from the reservoir medium and is continuously monitored.

По записям АЭ из пластовой среды в скважине, по повышению или понижению их уровня от фонового значения, оценивают изменения напряженно-деформационного состоянии горных пород, проводят спектральный анализ АЭ и по сопоставлению временной динамики развития минимумов и максимумов напряженно-деформационного состояния с его результатами выявляют ряд диапазонов частот. Эти частоты соответствуют отклику пласта по основным размерностям структурной иерархии на данное воздействие. Особая важность определения данных частот в том, что при внедрении жидкости гидроразрыва в пласт с одновременным волновым воздействием на этих диапазонах частот возникает синергетический, резонансный отклик среды - развитие фильтрационных разрушений, начиная с микроуровней структуры и зародышей трещинообразования, сопровождается одновременными синхронными процессами разрушения и трещинообразования на структурах более высокого уровня, вплоть до образования крупных разрывов и трещин в пластовой среде. При этом реализуется собственная активность пластовой среды, происходит высвобождение внутренней энергии среды, и затраты внешней энергии минимальны. При одновременной подаче под высоким давлением жидкости гидроразрыва в пласт осуществляется максимально эффективный по охвату пласта и глубине процесс гидроразрыва пласта.According to the records of AE from the reservoir medium in the well, by increasing or decreasing their level from the background value, changes in the stress-strain state of rocks are evaluated, spectral analysis of the AE is carried out, and a number of stresses are determined by comparing the time dynamics of the development of minima and maxima of the stress-strain state with its results frequency ranges. These frequencies correspond to the response of the formation according to the main dimensions of the structural hierarchy to this effect. The particular importance of determining these frequencies is that when a hydraulic fracturing fluid is introduced into the formation with simultaneous wave action at these frequency ranges, a synergistic, resonant response of the medium occurs - the development of filtration damage, starting from the microlevel of the structure and nucleation of crack formation, is accompanied by simultaneous synchronous fracture and crack formation processes on structures of a higher level, up to the formation of large gaps and cracks in the reservoir environment. In this case, the intrinsic activity of the formation medium is realized, the internal energy of the medium is released, and the external energy costs are minimal. With the simultaneous supply of hydraulic fracturing fluid under high pressure into the reservoir, the process of hydraulic fracturing is maximally effective in terms of coverage and depth.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

На выбранной для осуществления гидроразрыва скважине производят предварительные работы по подготовке к проведению воздействия на пласт, планируют территорию для расстановки техники, насосных агрегатов и прокладки коммуникаций. Проверяют техническое состояние скважины, уточняют геолого-физическис характеристики вскрытого интервала пласта, его емкостные и фильтрационные параметры, интервалы поступления жидкости, отбирают пробы продукции скважины, геофизическими методами определяют приемистость продуктивного пласта и ее зависимость от давления нагнетания, уточняют последние текущие сведения по режиму работы скважины и ее конструкции, в случае необходимости производят промывки скважины и дополнительную перфорацию продуктивного пласта. Производят все необходимые по регламенту работы, выбирают и подготавливают необходимые рабочие жидкости и химические агенты, оснащают устье скважины требуемой техникой, компьютерными измерительными и аналитическими комплексами.At the well selected for hydraulic fracturing, preliminary work is carried out to prepare for the impact on the formation, the territory is planned for the arrangement of equipment, pumping units and laying of communications. The technical condition of the well is checked, the geological and physical characteristics of the opened interval of the formation are clarified, its capacitive and filtration parameters, intervals of fluid intake are taken, samples of the well’s production are taken, geophysical methods determine the injectivity of the producing formation and its dependence on the injection pressure, and update the latest current information on the mode of operation of the well and its design, if necessary, flush the well and additional perforation of the reservoir. They produce all the work required by the regulations, select and prepare the necessary working fluids and chemical agents, equip the wellhead with the required equipment, computer measuring and analytical complexes.

Для уточнения геолого-физических характеристик горной среды пласта, определения режимов и пороговых параметров волнового воздействия проводят по экспресс-методике авторов диагностирование состояния образцов продуктивных пластов, на которых производится гидравлический разрыв пласта.To clarify the geological and physical characteristics of the mountain environment of the formation, to determine the modes and threshold parameters of the wave action, the condition of samples of productive formations on which hydraulic fracturing is carried out is carried out using the express methodology of the authors.

В скважину на насосно-компрессорных трубах спускают сборку из гидродинамического генератора упругих колебаний, пакеров, якорей и другой необходимой техники и арматуры с установкой гидродинамического генератора на уровне продуктивного интервала пласта. В сборку добавляют необходимые измерительные датчики и приборы с проводкой кабелей по трубам на устье к компьютерным комплексам, при необходимости устанавливают автономные глубинные приборы, например глубинный манометр-термометр. От затрубной задвижки устья скважины прокладывают выкидные трубопроводы в технологические емкости с рабочей жидкостью, к НКТ подключают насосные агрегаты для параллельной работы с приемными рукавами, соединенными с технологическими емкостями. После проверки и настройки компьютерного измерительного комплекса и датчиков осуществляют необходимые фоновые замеры АЭ из горной среды пласта и ее анализ.An assembly from a hydrodynamic generator of elastic vibrations, packers, anchors and other necessary equipment and fittings is lowered into the well at the tubing with the installation of a hydrodynamic generator at the level of the reservoir's production interval. The assembly is supplemented with the necessary measuring sensors and devices with cables through the pipes at the mouth to the computer systems, and if necessary, autonomous deep devices, such as a depth gauge-thermometer, are installed. From the annular valve of the wellhead, flow pipelines are laid in technological tanks with working fluid, pumping units are connected to the tubing for parallel operation with receiving arms connected to technological tanks. After checking and adjusting the computer measuring complex and sensors, the necessary background measurements of AE from the mining environment of the formation and its analysis are carried out.

Далее производят бароколебательное воздействие на пласт. В оптимальном варианте осуществляют периодическое репрессионно-депрессионное воздействие на пласт с воздействием упругими колебаниями при прокачке жидкостей через скважинные гидродинамические генераторы, установленные напротив продуктивного интервала пласта. В цикле репрессии на пласт производят закачку рабочей жидкости в пласт. При этом выбирается такой режим закачки, что забойное давление при своем повышении достигает определенной локальной величины, определяемой текущими фильтрационными свойствами пласта. В цикле депрессии производят откачку жидкости из пласта с применением скважинного струйного насоса, который предварительно устанавливают в скважине в сборке с пакерами и гидродинамическим генератором.Then produce a oscillatory effect on the reservoir. In the best case scenario, periodic repression and depression is applied to the formation with the action of elastic vibrations when pumping fluids through borehole hydrodynamic generators installed opposite the reservoir production interval. In the cycle of repression on the reservoir, the working fluid is injected into the reservoir. At the same time, such an injection mode is selected that the bottomhole pressure at its increase reaches a certain local value determined by the current filtration properties of the formation. In the depression cycle, fluid is pumped out of the formation using a well jet pump, which is pre-installed in the well in an assembly with packers and a hydrodynamic generator.

В ходе бароколебательного воздействия по записываемым в дискретные интервалы времени, выбираемые с последовательным возрастанием масштаба, сигналам АЭ производят непрерывный компьютерный анализ, определяют частотный режим волнового воздействия при последующих заключительных операциях способа. При стабилизации локальных изменений забойного давления в выбранном постоянном режиме закачек в пласт рабочей жидкости бароколебательное воздействие останавливают и переходят к заключительным операциям способа - осуществляют закачку рабочей жидкости под давлением разрыва одновременно с волновым воздействием на выявленных частотах.During the oscillatory action on recorded in discrete time intervals, selected with a sequential increase in scale, the AE signals produce continuous computer analysis, determine the frequency mode of the wave action in the subsequent final operations of the method. When local changes in bottomhole pressure are stabilized in the selected continuous mode of injection into the working fluid reservoir, the oscillatory action is stopped and the process proceeds to the final operations of the method — the working fluid is pumped under burst pressure simultaneously with the wave action at the detected frequencies.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

Для проведения операций способа по разрыву пласта выбрана добывающая скважина, вскрывающая в интервале глубин 1194-1203 м пласт C₂b, представленный продуктивными карбонатными отложениями Башкирского яруса среднего карбона, пористостью от 0 до 13%, средней проницаемостью 0,05 мкм². Текущий забой 1238 м. Текущий дебит 1,0 м³/сут, обводненность продукции 10%, динамический уровень 855 м.To carry out the operations of the fracturing method, a production well was selected that reveals a C ₂ b formation in the depth interval 1194-1203 m, which is represented by productive carbonate deposits of the Bashkir stage of middle carbon, porosity from 0 to 13%, average permeability of 0.05 μm ² . The current slaughter is 1238 m. The current flow rate is 1.0 m ³ / day, the water cut is 10%, and the dynamic level is 855 m.

Скважина обсажена эксплуатационной колонной 146 мм с толщиной стенок 7,75 мм.The well was cased with a production string of 146 mm with a wall thickness of 7.75 mm.

После проведения подготовительных работ, промывки, отбивки забоя, шаблонирования колонны, опрессовки НКТ в скважину на НКТ спустили компоновку с оборудованием технологического комплекса НПП ОЙЛ-ИНЖИНИРИНГ «СТРЭНТЕР» - последовательно: патрубок с глубинным манометром-термометром, узел с поличастотным генератором колебаний УКВС, пакерный узел (пакер ПРО-ЯМО-ЯГ+1 труба НКТ). С привязкой по радиоактивному каротажу и локатору муфт установили генератор посередине интервала пласта и с упором насосно-компрессорных труб (НКТ) на забой.After carrying out preparatory work, washing, beating the face, patterning the string, crimping the tubing into the well, the assembly line with the equipment of the NPP OIL-ENGINEERING STRANTER technological complex was lowered to the tubing - sequentially: a pipe with a deep pressure gauge-thermometer, a unit with a multi-frequency vibration generator UKVS, pack node (packer PRO-YAMO-YAG + 1 pipe tubing). With reference to the radioactive logging and the locator of the couplings, a generator was installed in the middle of the interval of the reservoir and with the focus of the tubing on the bottom.

Обвязали устье скважины с двумя насосными агрегатами ЦА-320.Tied the wellhead with two pumping units CA-320.

К обсадной колонне скважины подключили измерительно-аналитический комплекс НПП ОЙЛ-ИНЖИНИРИНГ для регистрации акустических сигналов из пласта по обсадной колонне и для их записи и анализа, представленный пьезоэлектрическими преобразователями типа ДН-3-М1 и ДН-4-М1, устройствами предварительного усиления сигналов, ВШВ-003-М3, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) Е-330, компьютером на базе процессора Intel Pentium-M, оснащенным специальным программным обеспечением.The measuring and analytical complex NPP OIL-ENGINEERING was connected to the casing of the well for recording acoustic signals from the formation along the casing and for recording and analyzing them, represented by piezoelectric transducers of the DN-3-M1 and DN-4-M1 types, signal pre-amplification devices, VShV-003-M3, analog-to-digital converter (ADC) E-330, a computer based on the Intel Pentium-M processor, equipped with special software.

Начинается реализация способа по инициированию развития в пластовой среде внутренних процессов очистки и разупрочнения структуры пористой среды. Для этого одновременно с изменениями забойного давления необходимо создание в среде упругих колебаний с частотно-энергетическим режимом, который определяется заданием колебательного ускорения $\ddot{ξ}$

и колебательного смещения ξ.The implementation of the method begins to initiate the development of internal processes of cleaning and softening the structure of the porous medium in the reservoir medium. For this, simultaneously with changes in the bottomhole pressure, it is necessary to create elastic vibrations in the medium with a frequency-energy regime, which is determined by the task of vibrational acceleration

\ddot{ξ}

and vibrational displacement ξ.

При этом режимные параметры колебательного ускорения и смещения для достижения эффектов воздействия по методике авторов изобретений оцениваются как: $\ddot{ξ} \geq (0,1 - 0.5) g$

и

ξ \geq (0,3 - 1,0) \bar{d}

, g - величина ускорения свободного падения,

\bar{d}

- характерный диаметр поровых каналов среды, который оценивают по коэффициентам проницаемости k и пористости m с использованием формул Ф.И.КотяховаIn this case, the operational parameters of the vibrational acceleration and displacement to achieve the effects of exposure according to the method of the inventors are evaluated as:

\ddot{ξ} \geq (0.1 - 0.5) g

and

ξ \geq (0.3 - 1,0) \bar{d}

, g is the value of the acceleration of gravity,

\bar{d}

- the characteristic diameter of the pore channels of the medium, which is estimated by the coefficients of permeability k and porosity m using the formulas of F. I. Kotyakhov

$\bar{d} = \frac{4}{7} * 10^{- 5} * \sqrt{\frac{k * 0,5035}{m^{2,1}}} = 10^{- 5} * 0,5714 * \sqrt{\frac{0,04901 * 0,5035}{{0,13}^{2,1}}} = 0,76461 * 10^{- 5} м .$

\bar{d} = \frac{four}{7} * 10^{- 5} * \sqrt{\frac{k * 0.5035}{m^{2.1}}} = 10^{- 5} * 0.5714 * \sqrt{\frac{0,04901 * 0.5035}{{0.13}^{2.1}}} = 0.76461 * 10^{- 5} m .

Здесь подставляется значение коэффициента проницаемости k.Here, the value of the permeability coefficient k is substituted.

При этом необходимый для реализации способа частотный диапазон колебательного воздействия определяется как:In this case, the frequency range of the oscillatory action necessary for the implementation of the method is defined as:

$f = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{\ddot{ξ}}{ξ}}$

и

f_{1} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{0,1 g}{\bar{d}}} = \frac{10^{3}}{2 * 3,14159} * \sqrt{\frac{0,1 * 9,8}{7,6461}} = 56,9 Г ц

;

f = \frac{one}{2 π} \sqrt{\frac{\ddot{ξ}}{ξ}}

and

f_{one} = \frac{one}{2 π} \sqrt{\frac{0.1 g}{\bar{d}}} = \frac{10^{3}}{2 * 3.14159} * \sqrt{\frac{0.1 * 9.8}{7.6461}} = 56.9 R c

;

$f_{2} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{0,5 g}{0,3 \bar{d}}} = \frac{10^{3}}{2 * 3,14159} * \sqrt{\frac{0,5 * 9,8}{0,3 * 7,6461}} = 232,6 Г ц$

.

f_{2} = \frac{one}{2 π} \sqrt{\frac{0.5 g}{0.3 \bar{d}}} = \frac{10^{3}}{2 * 3.14159} * \sqrt{\frac{0.5 * 9.8}{0.3 * 7.6461}} = 232.6 R c

.

При прокачке рабочей жидкости насосными агрегатами через гидродинамический генератор ГДВ2-20, входящий в поличастотный комплекс УКВС, на забое скважины напротив продуктивного пласта генерируются упругие колебания, рабочий частотный диапазон которых 0,1-1200 Гц перекрывает необходимый частотный диапазон эффективного воздействия.When pumping the working fluid by pumping units through a hydrodynamic generator GDV2-20, which is part of the multifrequency complex UKVS, elastic vibrations are generated at the bottom of the well opposite the reservoir, the working frequency range of which 0.1-1200 Hz covers the necessary frequency range of effective exposure.

Осуществлялось бароколебательное воздействие на пласт - сначала производилась прокачка рабочей жидкости - воды через трубы в режиме циркуляции через желобную емкость с расходом 0,01-0,012 м³/с при давлении 9-12 МПа в течение 40-50 мин; затем осуществлялась при закрытом затрубье ее закачка в пласт с контролем приемистости при давлении, не превышающем допустимое давление нагрузки эксплуатационной колонны, в течение 5-10 мин с последующим открытием затрубья для излива и включением прокачки жидкости по круговой циркуляции с расходом 0,01-0,015 м³/с в течение 10-20 мин. Циклы закачка - излив повторялись. Одновременно по записям сигналов АЭ из пласта в дискретные моменты времени с работой компьютера измерительно-аналитического комплекса осуществлялся контроль изменения состояния пластовой среды.The oscillatory effect on the formation was carried out - first, the working fluid was pumped - water through the pipes in the circulation mode through the trough with a flow rate of 0.01-0.012 m ³ / s at a pressure of 9-12 MPa for 40-50 minutes; then, with a closed annulus, it was injected into the formation with injectivity control at a pressure not exceeding the allowable loading pressure of the production string for 5-10 minutes, followed by opening the annulus for spout and turning on the fluid pumping in a circular circulation with a flow rate of 0.01-0.015 m ³ / s for 10-20 minutes Download cycles - spout repeated. Simultaneously, recording changes in AE signals from the reservoir at discrete time instants with the operation of the computer of the measuring and analytical complex, the change in the state of the formation medium was monitored.

На фиг.1 представлены результаты спектрального анализа сигналов АЭ из пласта, соответствующие временам развития максимумов напряженно-деформационного состояния, по которым определялись частотные диапазоны отклика пласта на бароколебательное воздействие 0,3-3 Гц, 30-80 Гц, 300-450 Гц и 800-1000 Гц.Figure 1 presents the results of spectral analysis of AE signals from the reservoir, corresponding to the times of development of the maximum stress-strain state, which determined the frequency ranges of the response of the reservoir to the vibrational effects of 0.3-3 Hz, 30-80 Hz, 300-450 Hz and 800 -1000 Hz.

На фиг.2 представлены диаграммы забойного давления и температуры, полученные по записям глубинного манометра-термометра в ходе осуществления способа. Римскими цифрами обозначены этапы: I -закачка 1,5 м³ кислоты с расходом 3,3*10^-3 м³/с; II - закачка нефтекислотной эмульсии с расходом 8,5*10^-3 м³/с; III - закачка нефти с расходом 5,3*10^-3 м³/с.Figure 2 presents diagrams of bottomhole pressure and temperature obtained from the records of the depth gauge-thermometer during the implementation of the method. The Roman numerals denote the stages: I - injection of 1.5 m ³ acid with a flow rate of 3.3 * 10 ^-3 m ³ / s; II - injection of oil acid emulsion with a flow rate of 8.5 * 10 ^-3 m ³ / s; III - oil injection with a flow rate of 5.3 * 10 ^-3 m ³ / s.

К устьевой арматуре через смеситель подключили два кислотных агрегата для параллельной работы. Приемные шланги насосных агрегатов установили в технологическую емкость объемом 30 м, заполненную нефтью. От затрубной задвижки проложили выкидную линию в технологическую емкость. Произвели закачку в пласт последовательно соляной кислоты (24-28%) и нефтекислотной эмульсии (50%). Закачали в пласт 2 м³ соляной кислоты + 2 м³ нефтекислотной эмульсии.Two acid aggregates were connected to the wellhead through a mixer for parallel operation. The suction hoses of the pumping units were installed in a 30 m technological capacity filled with oil. From the annular valve, a flow line was laid in the technological tank. Hydrochloric acid (24-28%) and oil acid emulsion (50%) were injected into the formation sequentially. They pumped into the reservoir 2 m ³ hydrochloric acid + 2 m ³ oil acid emulsion.

После посадки пакера произвели закачку в пласт последовательно 8 м³ нефтекислотной эмульсии, 1 м³ соляной кислоты, 6 м³ нефтекислотной эмульсии, 1 м³ соляной кислоты. Затем продавили в пласт 13 м³ нефти.After the packer was planted, 8 m ^{3 of} oil acid emulsion, 1 m ^{3 of} hydrochloric acid, 6 m ^{3 of} oil acid emulsion, 1 m ^{3 of} hydrochloric acid were injected into the formation sequentially. Then they squeezed 13 m ^{3 of} oil into the reservoir.

При работе комплекса УКВС осуществляли воздействие на пласт упругими колебаниями по выявленным частотным диапазонам, при этом частоты первого низкочастотного диапазона 0,1-3 Гц и диапазона 800-1000 Гц задавались во время работы УКВС регулированием усилий и скорости механических приводов смещения труб НКТ на устье, а частоты 480-550 Гц регулировались изменением расхода рабочей жидкости через входящий в комплекс УКВС гидродинамический генератор ГДВ2 В-20.During the operation of the UKHF complex, the formation was subjected to elastic vibrations over the identified frequency ranges, while the frequencies of the first low-frequency range of 0.1-3 Hz and the range of 800-1000 Hz were set during the operation of the UKHF by controlling the forces and speed of the mechanical drives of tubing displacement at the wellhead, and frequencies of 480-550 Hz were regulated by changing the flow rate of the working fluid through the hydrodynamic generator GDV2 V-20, which is part of the UKVS complex.

По временным промежуткам 15,5-19 мин, 36,5-40,5 мин. наблюдалось заметное падение температуры с 20,5°C до 17,5°C и с 21,5°C до 18,5°C (см. фиг.2) при стабилизации роста забойного давления, свидетельствующее об образовании трещин, преимущественно горизонтального простирания.In time intervals 15.5-19 minutes, 36.5-40.5 minutes. there was a noticeable drop in temperature from 20.5 ° C to 17.5 ° C and from 21.5 ° C to 18.5 ° C (see figure 2) with stabilization of the bottomhole pressure growth, indicating the formation of cracks, mainly horizontal strike .

Сорвали пакер. Произвели разрядку давления в пласте в течение 12 ч. Произвели завершающие работы по извлечению глубинного оборудования и пуску скважины в эксплуатацию.Tore off the packer. They performed a discharge of pressure in the formation within 12 hours. They completed the final work on extracting the downhole equipment and putting the well into operation.

Использование изобретения позволяет существенно повысить эффективность и рентабельность обработок скважин при осуществлении гидроразрыва пластов за счет оптимизации последовательности операций при осуществлении технологического процесса, повышения качества подготовительных операций очистки, разупрочнения горной среды, сокращения энерго- и трудозатрат, сроков ввода скважин в эксплуатацию, оптимизации расходов химреагентов, повышения производительности и условий труда.The use of the invention allows to significantly increase the efficiency and profitability of well treatments during hydraulic fracturing by optimizing the sequence of operations during the process, improving the quality of preparatory cleaning operations, softening the mountain environment, reducing energy and labor costs, timing of putting wells into operation, optimizing the costs of chemicals, increase productivity and working conditions.

Claims

1. The method of hydraulic fracturing, including the assessment of the stress-strain state of rocks and injection into the reservoir through the wells of hydraulic fracturing under pressure during wave action from wells with frequency control, characterized in that prior to hydraulic fracturing at discrete time intervals selected with sequential increase time range, seismic acoustic emission signals from the reservoir medium are measured in the well, and by raising or lowering the level of the measured signals from the background value they evaluate changes in the stress-strain state of rocks, while they perform a oscillatory pressure on the formation with the development of bottom-hole pressures not exceeding the fracture pressure of its rocks, with the values of the bottom-hole pressure changes and the frequency range of the generated oscillations determined by the filtration-capacitive parameters of the reservoir environment, and according to the spectral analysis of the records of the measured signals of seismic acoustic emission over time intervals corresponding to the development of stress-strain maxima th state rocks detected formation fluid response frequency ranges, and for stabilizing the bottomhole pressure changes barokolebatelnoe impacts cease, then supplied fracturing fluid into the formation with the simultaneous action of the wave at the frequencies of the identified ranges.

2. The method according to claim 1, characterized in that the selection of time intervals for measuring signals of seismic acoustic emission from the reservoir medium is carried out with a sequential increase in the spatial scale corresponding to the irrational number (√5 + 1) / 2.

3. The method according to claim 1, characterized in that the vibrational effect is carried out by a combination of cycles of repression and depression on the formation with the action of elastic vibrations on the rocks of the formation from the bottom of the wells.

4. The method according to claim 3, characterized in that when the cycles of repression and depression are applied to the formation simultaneously with the action of elastic vibrations, working fluids are pumped into it to extract liquid, gaseous and solid natural muds and products from the fractures and pores of the formation rocks. reactions during the creation of depressions on the reservoir, with flushing of the bottom of the wells.

5. The method according to claim 4, characterized in that water, oil, hydrocarbon solvents or solutions of surfactants, acids, oil acid emulsions, their compositions, emulsions, acidic or alkaline chemicals are used as working fluids.

6. The method according to claim 4, characterized in that during the oscillatory action, the cycles of repression and depression are created using downhole jet pumps.

7. The method according to claim 4, characterized in that the action of elastic vibrations on the rocks of the formation is carried out by downhole hydrodynamic generators during fluid circulation in the well simultaneously with leaching of the bottom of the well and the bottom of the formation.

8. The method according to claim 1, characterized in that the wave action on the formation is carried out by downhole hydrodynamic generators in the process of pumping fluid into the formation.

9. The method according to claim 8, characterized in that in addition to the wave action on the formation from the bottom of the wells, a wave action on the formation is carried out by surface vibroseismic sources.

10. The method according to claim 1, characterized in that, according to the assessment of changes in the stress-strain state of the formation rocks, the times of the hydraulic fracturing fluid supply into the formation are selected, which coincides with the maximum gradient of the change in the stress-strain state of the formation rocks corresponding to the natural activation of crack formation.

11. The method according to claim 1, characterized in that when analyzing the signals of seismic acoustic emission from the reservoir medium and identifying a frequency range, the frequency of occurrence of these frequencies in time is determined, and when the fracturing fluid is supplied with simultaneous wave action on the identified frequency ranges, the distribution of vibrational energy according to frequencies are selected in accordance with their frequency.

12. The method according to claim 1, characterized in that the fracturing fluid uses water, oil, acids, oil acid emulsions, their compositions, emulsions.

13. The method according to claim 1, characterized in that when pumping the fracturing fluid into the formation, rims of fluids of various viscosities are fed sequentially.

14. The method according to claim 1, characterized in that the preparation of the working fluids is carried out at the outlet of the hydrodynamic generators at the bottom of the wells when pumping through them mixtures of liquids or gas-liquid mixtures.

15. The method according to claim 1, characterized in that with an increase in the injectivity coefficient and its subsequent stabilization, they proceed to operations for fixing crack formation.

16. The method according to claim 1, characterized in that the volumetric dynamics of fracturing in the formation near the well is determined by seismicolocation of a side view of the wells by changing the fracturing before and after hydraulic fracturing.