RU2064575C1

RU2064575C1 - Method for treating seam

Info

Publication number: RU2064575C1
Application number: RU92005213A
Authority: RU
Inventors: Павел Владимирович Перетяка; Николай Митрофанович Панин; Алексей Николаевич Середа; Вениамин Дмитриевич Куртов; Владимир Николаевич Митюшин
Original assignee: Павел Владимирович Перетяка; Николай Митрофанович Панин; Алексей Николаевич Середа; Вениамин Дмитриевич Куртов; Владимир Николаевич Митюшин
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: oil/gas and water intake well exploitation, in particular, in treating seam critical zone. SUBSTANCE: seam is opened. Fracturing liquid is supplied in pulse manner to the area of hydraulic fracture. Pipe string is used to supply the liquid through. Beyond pipe space is sealed with packer. Cavity generating Venturi tube is used to supply liquid through in pulse manner. Venturi tube is connected to pipe string. Reverse valve is used to connect pipe cavity below Venturi tube to over packer space at preset pressure. In so doing preset liquid flow rate through the return valve is lower than that through Venturi tube. Then hydraulic fracture is carried out. EFFECT: higher productivity. 3 cl

Description

Изобретение относится к области эксплуатации нефтегазовых и водозаборных скважин, в частности к способам обработки призабойной зоны пласта. The invention relates to the field of operation of oil and gas and water wells, in particular to methods for treating the bottom-hole formation zone.

Известен способ обработки пласта, заключающийся в установке пакера в интервале перфорации пласта, циклической закачке в призабойную зону кислотного раствора через перфорационные отверстия с последующей его перекачкой из надпакерной зоны в подпакерную и обратно (патент США N 3945436, кл. 166-303, 1976). A known method of treating a formation is to install a packer in the interval of perforation of a formation, cyclic pumping an acid solution into the bottomhole zone through perforation holes, and then pumping it from an overpacker zone to a subpacker zone and vice versa (US Patent No. 3945436, CL 166-303, 1976).

Недостатком данного способа является ограниченная область применения (преимущественно в карбонатных породах) и сложность использования. The disadvantage of this method is the limited scope (mainly in carbonate rocks) and the complexity of use.

Известен также способ обработки пласта, включающий вскрытие пласта перфорацией, подачу в пласт через нагнетательную колонну слабофильтрующей жидкости, гидроразрыв пласта с последующим расширением трещин жидкостью-песконосителем и закрепление их зернистым материалом (Гаднев С.М. Лазаревич М. С. Воздействие на призабойную зону нефтяных и газовых скважин, М. Недра, 1966, c. 63-67). There is also a known method of treating the formation, including opening the formation by perforation, feeding weakly filtering liquid into the formation through the injection column, hydraulic fracturing, followed by expansion of the cracks with sand carrier and fixing them with granular material (Gadnev S.M. Lazarevich M.S. and gas wells, M. Nedra, 1966, p. 63-67).

Недостатком данного способа является низкая эффективность из-за малой протяженности образующихся трещин. The disadvantage of this method is the low efficiency due to the small extent of the resulting cracks.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки пласта, включающий вскрытие пласта, импульсную подачу в пласт через колонну труб жидкости разрыва, герметизацию затрубного пространства и гидроразрыв пласта (авт.св. СССР N 1602977, кл. Е 21 В 43/28, 1988). The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of treating the formation, including opening the formation, impulse supply of fracturing fluid through the pipe string, sealing the annulus and hydraulic fracturing (ed. St. USSR N 1602977, class E 21 V 43 / 28, 1988).

Использование в данном способе импульсной подачи жидкости разрыва увеличивает глубину проникновения зернистого материала в пласт и способствует повышению его проницаемости. Однако использование в нем в качестве источника импульсов гидроударных машин типа ГП5 и ГП7 удорожает стоимость проведения работ по обработке пласта, а потери давления в этих машинах снижают эффективность воздействия на пласт и требуют подачи значительного объема жидкости для гидроразрыва пласта и значительных затрат времени. The use of a pulsed fracture fluid in this method increases the penetration depth of the granular material into the formation and helps to increase its permeability. However, using it as a source of impulses of hydropercussion machines of the type GP5 and GP7 increases the cost of conducting work on the formation, and pressure losses in these machines reduce the effectiveness of the impact on the formation and require the supply of a significant amount of fluid for hydraulic fracturing and a significant investment of time.

В связи с изложенным основной задачей иэобретения является повышение эффективности обработки пласта и снижение затрат на его проведение за счет увеличения давления в зоне пласта при одновременном уменьшении времени обработки и упрощении конструкции применяемого оборудования. Упрощение конструкции ведет к повышению надежности работы оборудования и, как следствие этого, к дополнительному снижению затрат на проведение работ по обработке пласта. In connection with the stated main objective of the invention is to increase the efficiency of the formation and reduce the cost of its implementation by increasing the pressure in the zone of the formation while reducing processing time and simplifying the design of the equipment used. Simplification of the design leads to an increase in the reliability of the equipment and, as a consequence, to an additional reduction in the cost of conducting work on the treatment of the formation.

Указанная задача решается тем, что в предложенном способе обработки пласта, включающем вскрытие пласта, импульсную подачу в зону гидроразрыва пласта через колонну труб жидкости разрыва, герметизацию затрубного пространства и гидроразрыв пласта, согласно изобретению, герметизацию затрубного пространства осуществляют покером, а импульсные нагрузки на пласт создают кавитирующей трубкой Вентури, которую соединяют с колонной нагнетательных труб, при этом полость труб ниже трубки Вентури соединяют с надпакерной зоной через обратный клапан, допускающий расход жидкости через него ниже расхода жидкости через трубку Вентури, и давлением не более 0,8Р_р.п., где Р_р.п. давление разрыва пласта, при этом трубка Вентури может быть установлена в зоне пласта, а полость труб ниже трубки Вентури соединена с надпакерной зоной через зону гидроразрыва и обратный клапан, который устанавливают в пакере.This problem is solved by the fact that in the proposed method of treating the formation, including opening the formation, providing pulsed fluid to the fracturing zone through the pipe string, sealing the annulus and hydraulic fracturing, according to the invention, sealing the annulus is carried out by poker, and impulse loads on the formation a cavitation venturi, which is connected to the column of discharge pipes, while the cavity of the pipes below the venturi is connected to the over-packer zone through a check valve n, allowing the flow rate through it below the flow rate through the venturi, and a pressure of not more than 0.8 R _r.p. where R _r.p. fracture pressure, while the venturi can be installed in the formation zone, and the cavity of the pipes below the venturi is connected to the over-packer zone through the fracturing zone and a check valve, which is installed in the packer.

Использование в предложенном способе в качестве герметизирующего элемента пакера по сравнению с прототипом позволяет значительно ускорить проведение способа. Этому способствует и использование в качестве источника импульсных нагрузок трубки Вентури благодаря значительному увеличению давления в диффузоре кавитирующей трубки Вентури, связанному с возникновением кавитационных колебаний. Применение трубки Вентури взамен гидроударных машин позволяет также значительно повысить надежность работы системы и снизить стоимость проводимых работ. Сообщение полости труб ниже трубки Вентури с надпакерным пространством обеспечивает бесперебойность ее работы в качестве источника импульсов. The use of the proposed method as a sealing element of the packer in comparison with the prototype can significantly speed up the process. This is also facilitated by the use of a venturi as a source of pulsed loads due to a significant increase in pressure in the diffuser of a cavitating venturi due to the occurrence of cavitation oscillations. The use of a venturi instead of hydraulic hammers can also significantly increase the reliability of the system and reduce the cost of the work. The communication of the pipe cavity below the venturi with the packer space ensures the uninterrupted operation of it as a source of pulses.

Использование обратного клапана для связи между запакерным пространством и полостью труб обеспечивает простую схему стравливания излишней жидкости для обеспечения функционирования трубки Вентури в качестве источника импульсов. Трубка Вентури может быть расположена как на поверхности, так и непосредственно в зоне пласта. В первом случае обратный клапан сообщает полость труб с надпакерной зоной, а именно с затрубным пространством или с атмосферой, а во втором случае с надпакерной зоной. Using a non-return valve for communication between the closure space and the pipe cavity provides a simple bleed-off circuit to ensure that the venturi functions as a pulse source. The venturi can be located both on the surface and directly in the formation zone. In the first case, the non-return valve communicates the pipe cavity with the over-packer zone, namely with the annulus or with the atmosphere, and in the second case with the over-packer zone.

Выбор проходного сечения обратного клапана обусловлен необходимостью обеспечения работы кавитирующей трубки Вентури для создания ударных импульсов в течение всего периода гидроразрыва пласта, особенно в период возрастания давления до критического значения. The choice of the cross section of the non-return valve is due to the need to ensure the operation of the cavitating Venturi tube to create shock pulses throughout the entire hydraulic fracturing period, especially during the period when the pressure increases to a critical value.

Выбор усилия срабатывания обратного клапана обусловлен уменьшением потерь нагнетаемой жидкости и исключением значительных потерь давления в магистрали. The choice of the actuation force of the non-return valve is due to a decrease in the losses of the injected fluid and the exclusion of significant pressure losses in the line.

Способ реализуют следующим образом. В заданном интервале скважины вскрывают пласт, например, пулевым перфоратором. В скважину спускают колонну труб с присоединенной трубкой Вентури и пакером. В зависимости от условий работы трубку Вентури устанавливают или непосредственно в зоне пласта (при значительной глубине скважин), или на поверхности (при эксплуатации пластов на небольшой глубине). В первом случае обратный клапан устанавливают или в пакере, или в стенке колонны труб и сообщают полость труб ниже трубки Вентури с надпакерной зоной. Во втором случае полость труб сообщают атмосферой. Любым известным способом (например, путем подачи жидкости в полость пакера) герметизируют затрубное пространство в зоне пласта и начинают нагнетать жидкость разрыва. При прохождении этой жидкости через трубку Вентури давление ее эначительно возрастает благодаря кавитационным явлениям, что способствует ускорению процесса гидроразрыва пласта. При достижении давления в зоне пласта порядка 0,8Р_р.п. (где Р_р.п. давление разрыва пласта) открывается обратный клапан и часть жидкости выдавливается в надпакерное пространство (или в атмосферу), чем гарантируется бесперебойная работа трубки Вентури. После разрыва пласта состав жидкости разрыва может быть изменен.The method is implemented as follows. In a predetermined interval of the well, the formation is opened, for example, with a bullet perforator. A pipe string with an attached venturi and a packer is lowered into the well. Depending on the operating conditions, the Venturi tube is installed either directly in the formation zone (with significant depth of wells) or on the surface (when operating the formations at a shallow depth). In the first case, the non-return valve is installed either in the packer or in the wall of the pipe string and the pipe cavity is communicated below the venturi with an over-packer zone. In the second case, the pipe cavity is reported by the atmosphere. By any known method (for example, by supplying fluid to the packer cavity), the annulus in the formation zone is sealed and the fracture fluid is pumped. With the passage of this fluid through the venturi, its pressure increases significantly due to cavitation phenomena, which helps to accelerate the process of hydraulic fracturing. Upon reaching a pressure in the formation zone of the order of 0.8 R _r.p. (where P _{rp the} pressure of the fracturing), a check valve opens and part of the liquid is squeezed out into the over-packer space (or into the atmosphere), which guarantees uninterrupted operation of the Venturi. After a fracturing, the composition of the fracturing fluid can be changed.

Пример. На заданном интервале 2550 м пулевым перфоратором производят перфорацию обсадной колонны до вскрытия продуктивного пласта с давлением разрыва 310 МПа. В зону перфорации на колонне труб спускают трубку Вентури и производят герметизацию межтрубного пространства пакерами выше и ниже вскрытого пласта. Производят закачку раствора для гидроразрыва пласта. Часть жидкости через обратные клапаны, установленные в пакерах, выдавливается в межтрубное пространство, обеспечивая работу трубки Вентури, при прохождении через которую давление значительно повышается в связи с возникновением в трубке явлений кавитации (Пилипенко В.В. и Задонцев В.А. Об одном механизме автоколебаний в гидравлической системе с кавитирующей трубкой Вентури. // Кавитационные автоколебания в насосных системах, Киев: Наукова Думка, 1976, ч. 2, с. 93-103). При достижении давления 310 МПа происходит разрыв пласта, фиксируемое на поверхности резким падением давления. После этого в скважину начинают закачивать жидкость разрыва, а именно раствор с песком, причем зернистость песка постепенно увеличивают. Более глубокому проникновению песка в трещины способствует импульсная подача жидкости разрыва благодаря цикличному изменению давления в трубах за трубкой Вентури. После гидроразрыва пласта скважину в течение 5 ч подвергали пробной эксплуатации. Получены положительные результаты. Оставшийся в скважине песок был извлечен путем увеличения подачи воды через колонну труб при разгерметизированном затрубном пространстве. После этого скважина была пущена в нормальную эксплуатацию. Example. At a predetermined interval of 2550 m, the casing is perforated by a bullet perforator until the reservoir is opened with a burst pressure of 310 MPa. A venturi tube is lowered into the perforation zone on the pipe string and the annulus is sealed with packers above and below the opened formation. Hydraulic fracturing solution is injected. Part of the fluid through the check valves installed in the packers is squeezed out into the annulus, ensuring the operation of the Venturi, during which the pressure increases significantly due to the occurrence of cavitation phenomena in the tube (Pilipenko V.V. and Zadontsev V.A. About one mechanism self-oscillations in a hydraulic system with a cavitating venturi. // Cavitation self-oscillations in pump systems, Kiev: Nukova Dumka, 1976, part 2, pp. 93-103). When a pressure of 310 MPa is reached, the formation ruptures, which is fixed on the surface by a sharp drop in pressure. After that, a fracturing fluid, namely, a solution with sand, begins to be pumped into the well, and the granularity of the sand is gradually increased. A deeper penetration of sand into the cracks is facilitated by the pulsed flow of the fracture fluid due to the cyclical change in pressure in the pipes behind the venturi. After hydraulic fracturing, the well was subjected to trial operation for 5 hours. Received positive results. The sand remaining in the borehole was recovered by increasing the water supply through the pipe string with a pressurized annulus. After that, the well was put into normal operation.

Таким образом, применение предложенного способа позволяет значительно повысить эффективность обработки пласта за счет сокращения затрат времени на гидроразрыв пласта и получения трещин значительной протяженности. Thus, the application of the proposed method can significantly increase the efficiency of the formation by reducing the time spent on hydraulic fracturing and obtaining cracks of considerable length.

Claims

1. A method of treating a formation, including opening a formation, providing pulsed fluid to a fracturing zone through a column of fracturing pipes, sealing the annulus and fracturing the reservoir, characterized in that the annulus is sealed by a packer, and the pulsed flow of fracturing is carried out by a cavitation venturi, which connected to the pipe string, while the pipe cavity below the venturi is connected at a predetermined pressure to the over-packer zone through a check valve allowing fluid flow Erez has lower flow rate through the venturi.

2. The method of treating the formation according to claim 1, characterized in that the venturi is installed in the zone of the formation, and the cavity of the pipes below the venturi is connected to the overpacker zone through the fracturing zone and a check valve, which is installed in the packer.

3. The method of treatment of the formation according to claims 1 and 2, characterized in that the cavity of the pipes below the venturi is connected to the overpacker zone at a pressure of not more than 0.8 _Rp , where R _{rp is the} pressure of the fracture, MPa.