RU2759247C1 - Method for conducting multi-stage hydraulic fracturing in conditions of thin bridges - Google Patents

Method for conducting multi-stage hydraulic fracturing in conditions of thin bridges Download PDF

Info

Publication number
RU2759247C1
RU2759247C1 RU2020117077A RU2020117077A RU2759247C1 RU 2759247 C1 RU2759247 C1 RU 2759247C1 RU 2020117077 A RU2020117077 A RU 2020117077A RU 2020117077 A RU2020117077 A RU 2020117077A RU 2759247 C1 RU2759247 C1 RU 2759247C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic fracturing
pressure
stage
fracture
closed
Prior art date
Application number
RU2020117077A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Юрьевич Писарев
Семен Сергеевич Кудря
Сергей Владимирович Потяков
Райланс Мартин
Дмитрий Александрович Сидоров
Денис Вячеславович Нюняйкин
Original Assignee
Акционерное общество "Самотлорнефтегаз"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Самотлорнефтегаз" filed Critical Акционерное общество "Самотлорнефтегаз"
Priority to RU2020117077A priority Critical patent/RU2759247C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2759247C1 publication Critical patent/RU2759247C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: petroleum industry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of the petroleum and gas industry and can be applied for stimulation of boreholes by hydraulic fracturing. Proposed is a method for hydraulic fracturing, including the following stages: a liner with external packers and equal-pass hydraulic fracturing sleeves is lowered, then a wrench is lowered on the tubing/coiled tubing string used to open the sleeves, wherein the tubing/coiled tubing string is placed above the lower sleeve, the external interval is washed with the fitting open on the surface and without back pressure in the annular space. The pumps are stopped simultaneously and the pressure drop curve is recorded. At the second stage of processing, cleaning is performed, wherein the hydraulic fracturing fluid is pumped in order to remove the residual drilling fluid and mud cake, wherein the stage of maintaining the material balance is executed, and the output of the fluid on the surface is monitored by evaluating the content of solid substancing therein, while the fitting is not applied, the pumps are stopped, and the pressure drop curve is recorded. At the third stage, the hydraulic fracturing pressure gradient is estimated by performing a mini hydraulic fracturing with a step test at different flow rates, wherein the fitting is closed to determine the hydraulic fracturing gradient, the pumps are stopped, and the pressure drop curve is recorded. At the fourth stage, the formation is subjected to acidising by placing a volume of acid, equal to the volume of the open wellbore annulus, along the annulus, with the fitting closed on the surface, wherein the entire volume of acid is pumped into the formation at a pressure below the hydraulic fracturing pressure. At the fifth stage, hydraulic fracturing is performed, the interval of the borehole is washed from the acidising reaction products by circulation of 2 to 3 volumes of the treated interval until the reaction products are output, the fitting is closed on the surface, and a cushion is pumped, developing a fracture along the wellbore, the fitting is closed on the surface, and pumping of the hydraulic fracturing fluid is started, developing a fracture along the wellbore. In case of low leakage of the working fluid into the reservoir, with low permeability of the reservoir and an increase in the bottomhole pressure creating a risk of developing the fracture in height, part of the pressure is drained through the fitting on the surface. When the proppant is supplied to the flow, the fitting is closed completely until the end of the work, the pumps are stopped, and the pressure drop curve is recorded, the isolation packer is lifted and the transition to the next processing interval in the borehole is executed, then the operations are repeated in the same sequence until complete coverage of the entire length of the borehole.
EFFECT: limited vertical growth of the hydraulic fracture for the purpose of ensuring uniform development of productive formations and, accordingly, increased petroleum recovery of the reservoir with simultaneously minimised risk of breaching into the over- and underlying formations.
1 cl, 8 dwg

Description

Способ проведения многостадийного гидроразрыва пласта с ростом трещин из линейного источника вдоль горизонтального ствола скважины относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применен для стимуляции скважин методом гидравлического разрыва пласта в целевых коллекторах, ограниченных барьерами с напряжением, незначительно отличающимися от целевого интервала.The method of carrying out multi-stage hydraulic fracturing with the growth of fractures from a linear source along a horizontal wellbore belongs to the field of the oil and gas industry and can be used to stimulate wells by hydraulic fracturing in target reservoirs bounded by barriers with stress that slightly differ from the target interval.

Предпринимается множество попыток разработать методы, позволяющие избежать распространения трещины гидроразрыва в водоносные и газоносные горизонты, которые можно грубо разделить на три основные категории. Краткое описание этих общих категорий методов приводится ниже, а также дается общая оценка их эффективности при достижении поставленных задач.Many attempts have been made to develop methods to avoid the propagation of a hydraulic fracture into aquifers and gas-bearing horizons, which can be roughly divided into three main categories. A brief description of these general categories of methods is provided below, and an overall assessment of their effectiveness in achieving the stated objectives is given.

Гибридный ГРП: Использование легкоподвижных / маловязких жидкостей для гидроразрыва при сниженных скоростях закачки; этот подход получил широкое применение при разработке нефтяных пластов. Такой метод снижает общую стоимость, но, вероятно, ограничен отношением длины/высоты трещины около 2 [RU 2523316].Hybrid fracturing: Use of low-viscosity / low-viscosity fracturing fluids at reduced injection rates; this approach is widely used in the development of oil reservoirs. This method reduces the overall cost, but is probably limited by a fracture length / height ratio of about 2 [RU 2523316].

Модификаторы фазовой проницаемости (МФП): Использование МФП было многократно опробовано, однако результаты выглядят неудовлетворительными и неубедительными. Этот метод является дорогостоящим и, как правило, также приводит к снижению общего коэффициента продуктивности после ГРП (из-за сильного загрязнения пласта) [RU 2506298].Phase Permeability Modifiers (PMMs): The use of PMMs has been tried many times, but the results appear to be unsatisfactory and inconclusive. This method is expensive and, as a rule, also leads to a decrease in the overall productivity index after hydraulic fracturing (due to severe formation pollution) [RU 2506298].

Барьерный ГРП: Размещение дополнительной трещины ГРП в водяной части залежи для создания дополнительного барьера напряжений для отвода трещины ГРП. Это дорогостоящий метод, отнимающий много времени, но, возможно, он обеспечивает отношение длины к высоте трещины на уровне от 2 до 3 (схожая методика описана патенотом [RU 2496977]).Barrier hydraulic fracturing: Placement of an additional hydraulic fracture in the water part of the reservoir to create an additional stress barrier to remove the hydraulic fracture. This is an expensive and time-consuming method, but it may provide a length-to-height ratio of the crack at a level of 2 to 3 (a similar technique is described in the patent [RU 2496977]).

Известен способ [RU 2656054] проведения гидравлического разрыва пласта, включающий закачку технологической жидкости для создания, развития и закрепления трещины, отличающийся тем, что закачка осуществляется с кратковременными остановками, момент и продолжительность которых определяется на основании анализа динамики смыкания трещины, а рабочая технологическая жидкость представлена чередованием пачек с небольшими мгновенными утечками и высокой вязкостью с низковязкими пачками, но с достаточной несущей способностью проппанта и последней-замыкающей пачкой рабочей жидкости, содержащей максимальную концетрацию диструктора (брейкера). Подразумевается, что данные чередующиеся пачки рабочих жидкостей малосмешиваются в процессе закачки.There is a known method [RU 2656054] for hydraulic fracturing, including the injection of a process fluid to create, develop and consolidate a fracture, characterized in that the injection is carried out with short stops, the moment and duration of which is determined based on the analysis of the dynamics of fracture closure, and the working process fluid is presented alternating packs with small instant leaks and high viscosity with low-viscosity packs, but with sufficient bearing capacity of the proppant and the last-closing pack of working fluid containing the maximum concentration of the disruptor (breaker). It is understood that these alternating packs of working fluids are slightly mixed during the injection process.

Недостатком данного технического решения является то, что Гидравлический разрыв пласта производится через один интервал (перфорации либо муфту ГРП) соответственно, в зоне соприкосновения скважины с пластом будет максимальная высота трещины и в случае увеличения порового давления будет происходить рост трещины по высоте. Даже остановки закачек на непродолжительное время не будут сопутствовать уменьшению пластового давления в зоне ПЗП. Получается, что для проведения ГРП в условиях создания длинных трещин и малой высотой, но с большой протяженностью по длине соблюсти соотношение 1 к 50 (высота к длине) не представляется возможным.The disadvantage of this technical solution is that the hydraulic fracturing of the formation is performed at one interval (perforation or hydraulic fracturing sleeve), respectively, in the zone of contact between the well and the formation there will be a maximum fracture height and in case of an increase in pore pressure, the fracture will grow along its height. Even stopping the injection for a short time will not be accompanied by a decrease in reservoir pressure in the bottomhole formation zone. It turns out that for hydraulic fracturing in conditions of creation of long fractures and low height, but with a large length along the length, it is not possible to maintain a ratio of 1 to 50 (height to length).

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, является разработка способа в условиях низкого контраста напряжений между пластами многопластовой залежи и отсуттвия контрасных барьеров, разделяющих вышележащие газоносные пласты и подстилающую воду, ограничения роста трещины ГРП по вертикали для обеспечения равномерной выработки продуктивных пластов, повышения нефтеотдачи.The technical problem, the solution of which is provided in the implementation of the invention, is the development of a method under conditions of low stress contrast between the layers of a multilayer reservoir and the absence of contrast barriers separating the overlying gas-bearing formations and the underlying water, limiting the growth of hydraulic fractures vertically to ensure uniform production of productive formations, increase oil recovery ...

Ограничение высоты трещины можно достичь при определенном подходе к заканчиванию скважины. Развитие любой трещины при заканчивании скважины открытым горизонтальным стволом с ориентацией в направлении максимального напряжения таким образом, чтобы трещины ГРП были продольными. В этом случае развитие трещины будет происходить из линейного источника.Fracture height limitation can be achieved with a specific well completion approach. The development of any fracture during well completion with an open horizontal wellbore oriented in the direction of maximum stress in such a way that hydraulic fractures are longitudinal. In this case, the crack propagation will occur from a linear source.

Контраст напряжений вдоль горизонтального ствола скважины, пробуренного в азимуте плоскости максимального напряжения горных пород, будет меньше контраста напряжений в пласте. В этом случае будет наблюдаться более низкая разница давлений вдоль ствола скважины, и трещина будет расти преимущественно вдоль ствола. Это возможно достичь за счет использования двух отдельных муфт ГРП вверху и внизу изолированной части открытого горизонтального ствола скважины. После циркуляции жидкости для очистки интервала перед ГРП штуцер на поверхности закрывают для инициации трещины; как только трещина ГРП выросла на всю длину необсаженной части, давление начинает расти и происходит рост трещины ГРП в высоту с инициацией трещины как линейного источникаThe stress contrast along a horizontal wellbore drilled in the azimuth of the plane of maximum rock stress will be less than the stress contrast in the formation. In this case, a lower pressure differential will be observed along the wellbore, and the fracture will grow predominantly along the wellbore. This can be achieved by using two separate hydraulic fracturing sleeves at the top and bottom of an isolated section of an open horizontal wellbore. After circulation of fluid to clean the interval prior to fracturing, the surface choke is closed to initiate a fracture; as soon as the hydraulic fracture has grown over the entire length of the uncased part, the pressure begins to increase and the hydraulic fracture grows in height with the initiation of the fracture as a linear source

Заканчивание горизонтальной скважины будет производиться сегментировано; после бурения горизонтальной части будет спущен хвостовик с набором заколонных пакеров. Расстояние между заколонными пакерами, будет выбираться на каждый сегмент открытого ствола скважины; ствол скважины должен быть сегментирован. Муфты ГРП будут спускаться в составе хвостовика, и расстояние между ними будет определено на этапе проектирования. Муфты ГРП должны быть такого типа, которые спускаются в закрытом виде, но их можно будет открывать и закрывать, спустив специальный инструмент (ключ) на колонне НКТ/ГНКТ.The completion of the horizontal well will be done in a segmented manner; after drilling the horizontal section, a liner with a set of annular packers will be run. The distance between the annular packers will be selected for each segment of the open hole; the wellbore must be segmented. Fracturing sleeves will run as part of the liner and the distance between them will be determined at the design stage. Fracturing sleeves should be of the type that runs in a closed form, but they can be opened and closed by running a special tool (wrench) on the tubing / coiled tubing string.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Фиг.1, Принципиальная схема/отображение метода заканчивания;1, Schematic diagram / display of a completion method;

Фиг.2, Этап 1 (Стадия циркуляции);Fig. 2, Stage 1 (Circulation stage);

Фиг.3, Этап 2 (Стадия пачки загеленной жидкости для промывки в турбулентном режиме);Fig. 3, Stage 2 (Stage of the pack of a gelled liquid for flushing in a turbulent mode);

Фиг.4, Стадия 3 (SRT/SDT, оценка градиента давления ГРП и трений в призабойной зоне при ступенчатом тесте);Fig. 4, Stage 3 (SRT / SDT, estimation of fracture pressure gradient and near-wellbore friction during a step test);

Фиг.5, Стадия 4 (кислотная обработка пласта);Fig. 5, Stage 4 (acidizing the formation);

Фиг.6, Стадия 5 (ГРП);Fig. 6, Stage 5 (hydraulic fracturing);

Фиг.7, Геометрия радиальной трещины;Fig. 7, Radial fracture geometry;

Фиг.8, Геометрия эллиптической трещины.Figure 8, The geometry of an elliptical crack.

Спускают хвостовик (и оборудование заканчивания) и производят опрессовку всей системы. Затем в скважину спускают смещающий инструмент на колонне НКТ/ГНКТ и с его помощью открывают верхнюю и нижнюю муфты ГРП. Колонну НКТ/ГНКТ размещают над нижней муфтой ГРП и там устанавливают разобщающий пакер (Фиг. 1), где 1 - заколонные пакера; 2 - муфты ГРП; 3 - эксплуатационная колонна хвостовика; 4 - Колонна НКТ/ГНКТ, применяемая для закачки; 5 - открытый ствол; 6 - пакер на колонне НКТ/ГНКТ. Выполняют все этапы ГРП и работы по интенсификации притока в данном участке следующим образом: - Выполняют промывку интервала, как показано на Фиг. 2. (На этом этапе необходимо тщательное соблюдение материального баланса: необходим постоянный мониторинг значений QP, QR и QL, где QP=QR+QL (На этом этапе штуцер на поверхности открыт, и поэтому противодавление в затрубном пространстве отсутствует)); - Насосы останавливают (единовременно) и осуществляют запись кривой падения давления (предпочтительно использование глубинного манометра на колонне НКТ/ГНКТ); - Вторым этапом обработки будет этап очистки, при котором закачивают турбулентную гелевую пачку для удаления бурового раствора и глинистой корки, как показано на Фиг. 3 (вновь выполняется этап соблюдения материального баланса, и контроль выхода бурового раствора на поверхность, оценивается на содержание твердых веществ), штуцер не применяется; - Насосы останавливают (единовременно) и осуществляют запись кривой падения давления (предпочтительно использование глубинного манометра на колонне НКТ/ГНКТ); - На третьем этапе производят оценку градиента давления ГРП выполняя мини ГРП со ступенчатым тестом (см. Фиг. 4), на разных расходах (SRT/SDT) (во время этого этапа штуцер закрыт для определения градиента ГРП и SRT/SDT); - Насосы останавливают (единовременно) и осуществляют запись кривой падения давления (предпочтительно использование глубинного манометра на колонне НКТ/ГНКТ); - На четвертом этапе производят кислотную обработку пласта, как показано на Фиг. 5 (объем кислоты, эквивалентный объему затруба открытого ствола интервала обработки) размещается по затрубу. На этом этапе штуцер закрыт, и весь объем кислоты закачивается в пласт (ниже давления ГРП); - Насосы останавливают (единовременно) и осуществляют запись кривой падения давления (предпочтительно использование глубинного манометра на колонне НКТ/ГНКТ); - На пятом этапе производят гидроразрыв пласта, (см. Фиг. 6). Вначале выполняется промывка интервала скважины от продуктов реакции кислотной обработки циркуляцией 2-3 объемов обрабатываемого интервала до выхода продуктов реакции. После промывки закрывается штуцер и начинается закачка рабочей жидкости ГРП для развития трещины вдоль ствола скважины. В случаи низких утечек рабочей жидкости в пласт (обусловленных низкой проницаемостью коллектора) и роста забойного давления, создающего риск развития трещины в высоту, допускается подтравливать часть давления через штуцер. После начала подачи проппанта в поток штуцер полностью закрывают до конца работы. Насосы останавливают (единовременно) и осуществляют запись кривой падения давления (предпочтительно использование глубинного манометра на колонне НКТ) Далее производят подъем разобщающего пакера. При переходе на следующий сегмент в скважине стимулированную зону изолируют (производят закрытием муфт с помощью инструмента/ключа). Затем операции выполняют в той же последовательности до полного охвата всей длины горизонтального ствола скважины. После выполнения ГРП на всех сегментах производится СПО (спуско-подъемная операция) инструмента/ключа для открытия всех муфт ГРП. На финальной стадии произволится спуск УЭЦН и запуск скважины в работу.Run the liner (and completion equipment) and pressurize the entire system. Then a displacement tool is lowered into the well on the tubing / coiled tubing string and with its help the upper and lower hydraulic fracturing sleeves are opened. The tubing / coiled tubing string is placed above the lower hydraulic fracturing collar and an isolation packer is installed there (Fig. 1), where 1 - annular packers; 2 - hydraulic fracturing couplings; 3 - production string of the liner; 4 - string of tubing / coiled tubing used for injection; 5 - open bore; 6 - packer on tubing / coiled tubing string. All stages of hydraulic fracturing and stimulation operations are performed in this area as follows: - Flush the interval as shown in FIG. 2. (At this stage, careful observance of the material balance is necessary: constant monitoring of the values of QP, QR and QL is necessary, where QP = QR + QL (At this stage, the choke on the surface is open, and therefore there is no back pressure in the annulus)); - The pumps are stopped (at the same time) and the pressure drop curve is recorded (preferably using a downhole pressure gauge on the tubing / coiled tubing string); - The second treatment step will be a cleanup step in which a turbulent gel pack is pumped in to remove mud and filter cake as shown in FIG. 3 (the stage of maintaining the material balance is again performed, and control of the release of the drilling fluid to the surface, assessed for the content of solids), the choke is not used; - The pumps are stopped (at the same time) and the pressure drop curve is recorded (preferably using a downhole pressure gauge on the tubing / coiled tubing string); - At the third stage, the hydraulic fracturing pressure gradient is estimated by performing mini fracturing with a step test (see Fig. 4), at different rates (SRT / SDT) (during this stage, the choke is closed to determine the fracturing gradient and SRT / SDT); - The pumps are stopped (at the same time) and the pressure drop curve is recorded (preferably using a downhole pressure gauge on the tubing / coiled tubing string); - In the fourth step, the formation is acidified as shown in FIG. 5 (the volume of acid equivalent to the annulus volume of the open hole of the treatment interval) is placed along the annulus. At this stage, the choke is closed and the entire volume of acid is injected into the formation (below the fracturing pressure); - The pumps are stopped (at the same time) and the pressure drop curve is recorded (preferably using a downhole pressure gauge on the tubing / coiled tubing string); - At the fifth stage, hydraulic fracturing is performed (see Fig. 6). First, the well interval is flushed from the acidizing reaction products by circulating 2-3 volumes of the treated interval until the reaction products come out. After flushing, the choke is closed and the injection of the hydraulic fracturing fluid begins to develop the fracture along the wellbore. In cases of low leaks of working fluid into the formation (due to low reservoir permeability) and an increase in bottomhole pressure, which creates a risk of developing a fracture in height, it is allowed to undercut some of the pressure through the choke. After the start of the proppant supply to the flow, the choke is completely closed until the end of the work. The pumps are stopped (at the same time) and the pressure drop curve is recorded (preferably using a downhole pressure gauge on the tubing string). Then the release packer is lifted. When moving to the next segment in the well, the stimulated zone is isolated (produced by closing the sleeves with a tool / wrench). Then the operations are performed in the same sequence until the full coverage of the entire length of the horizontal wellbore. After performing hydraulic fracturing, a trip (round trip) of the tool / key is performed on all segments to open all hydraulic fracturing sleeves. At the final stage, the ESP unit will be run and the well will be put into operation.

В Таблице 10 представлены данные наблюдений, получаемые на различных этапах.Table 10 presents the observational data obtained at various stages.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Для частного случая отсутствия контрастов напряжений по глубине, что рассмотрим взаимосвязь между переменными, которая имеет место во время роста трещины; это соотношение определяется ссылкой на схему, представленную на Фиг. 7.For the particular case of the absence of stress contrasts along the depth, let us consider the relationship between the variables that takes place during crack growth; this relationship is determined by reference to the diagram shown in FIG. 7.

Исходя из общей теории гидроразрыва. Мы можем показать, как применяется следующее уравнение:Based on the general theory of hydraulic fracturing. We can show how the following equation is applied:

Figure 00000003
Figure 00000003

Где: Pviscous = Вязкостная составляющая эффективного давления в трещине ГРП (psi)Where: P viscous = Viscous component of effective fracture pressure (psi)

Q = Подача насоса (фактически 50% подачи) при ГРП (барр/мин)Q = Pump flow (actually 50% flow) at fracturing (bbl / min)

Е' = Модуль плоской деформации Е'=E/(1-ν2), где ν - коэф. Пуассона (psi)E '= Modulus of plane deformation E' = E / (1-ν 2 ), where ν is the coefficient. Poisson (psi)

Hf = Общая высота образованной трещины (футы)H f = Total Fracture Height (ft)

Xf =Общая длина образованной трещины (футы)X f = Total length of fracture formed (ft)

μ = Вязкость жидкости ГРП (сП)μ = Viscosity of fracturing fluid (cP)

Pviscous является составляющей эффективного чистого давления. Для случая отсутствия значимого контраста напряжений по вертикали, когда процесс развивается из точечного источника, решением по минимальному расходу энергии для развития трещины всегда будет радиальная геометрия (как показано на Фиг. 7). В этих случаях образованная полудлина трещины Xf будет развиваться однородно, при простом соотношении к высоте образованной трещины Hf 2:1, т.е. радиально.P viscous is part of the effective net pressure. For the case where there is no significant vertical stress contrast, when the process develops from a point source, the solution for the minimum energy consumption for crack propagation will always be radial geometry (as shown in Fig. 7). In these cases, the formed crack half-length X f will develop uniformly, with a simple ratio to the height of the formed crack H f 2: 1, i.e. radially.

Эта упрощенная геометрия гидравлического разрыва пласта показывает основную причину проблемы, возникающей при гидроразрыве в зоне с подстилающей водой или/и в подгазовой зоне; образование полудлины трещины неразрывно связано с образованием соответствующей высоты трещины. Как отмечено выше, это связано с тем, что трещина создается из точечного источника, и в этом случае результатом будет радиальная трещина. Возникает вопрос: всегда ли трещины ГРП генерируются как точечные источники, или существует способ создавать трещины из линейного источника; как мы увидим, линейный источник создаст другую геометрию трещины.This simplified fracture geometry illustrates the root cause of the problem with fracturing in the underlying water and / or gas cap zone; the formation of the crack half-length is inextricably linked with the formation of the corresponding crack height. As noted above, this is because the fracture is generated from a point source, in which case the result will be a radial fracture. The question arises: are hydraulic fractures always generated as point sources, or is there a way to create fractures from a line source; as we will see, the line source will create a different fracture geometry.

Приведенные соотношения в таблице 9 демонстрируют результаты различных существующих вариантов строительства ствола скважины, в зависимости от создания точечных или линейных источников. Рассматриваются следующие случаи: обсаженные и зацементированные или открытые сегментированные стволы скважин, для случаев, когда они пробурены как вертикальные/наклонные скважины или горизонтальные скважины, ориентированные в направлении σh min, или горизонтальные скважины, ориентированные в направлении σh шах. Теперь обсудим каждый из этих результатов по очереди:The ratios given in Table 9 show the results of various existing wellbore construction options, depending on the creation of point or line sources. The following cases are considered: cased and cemented or open segmented wellbores, for cases when they are drilled as vertical / deviated wells or horizontal wells oriented in the σ h min direction, or horizontal wells oriented in the σ h shaft direction. We now discuss each of these results in turn:

Точечный источник: Как мы уже видели, когда трещина образуется из точечного источника, результатом является радиальная трещина с упрощенной геометрией. Ее распространение в высоту негативно влияет на раскрытие зоны ниже газонефтяного (ГНК) или выше водонефтяного (ВНК) контакта. Поэтому мы можем исключить все сценарии, в которых геометрия трещины образуется как точечный источник, поскольку они не будут образовывать необходимую геометрию трещины, как необходимо в данном случае.Point source: As we have seen, when a fracture is formed from a point source, the result is a radial fracture with simplified geometry. Its distribution in height negatively affects the opening of the zone below the gas-oil (GOC) or above the oil-water (OWC) contact. Therefore, we can exclude all scenarios in which the fracture geometry forms as a point source, since they will not form the required fracture geometry as required in this case.

Линейный источник (вертикально ориентированный): В случае вертикальных скважин, зацементированных (полностью перфорированных) или с открытым стволом, мы видим, что результатом ГРП будет линейный источник. Однако данный линейный источник направлена вертикально, то есть непосредственно на газонефтяной или водонефтяной контакты и ограничен мощностью пласта, поэтому этот сценарий, очевидно, также не представляет интереса.Linear source (vertically oriented): In the case of vertical wells, cemented (fully perforated) or open hole, we see that the result of fracturing will be a line source. However, this line source is directed vertically, that is, directly at the gas-oil or oil-water contacts and is limited by the reservoir thickness, so this scenario is obviously not of interest either.

Линейный источник (горизонтально ориентированный): Только в случае горизонтальной скважины, ориентированной в направлении максимального горизонтального напряжения, создается горизонтально ориентированный линейный источник. Как мы увидим, такой линейный источник будет стимулировать рост трещины вдоль ствола между ГНК и ВНК эллиптическим образом, что минимизирует рост трещины в высоту; это именно тот сценарий, который наиболее желателен.Line source (horizontally oriented): Only in the case of a horizontal well oriented in the direction of maximum horizontal stress, a horizontally oriented line source is created. As we will see, such a linear source will stimulate fracture growth along the wellbore between the GOC and OWC in an elliptical manner, which minimizes the growth of the fracture in height; this is exactly the scenario that is most desirable.

Figure 00000004
Figure 00000004

Как показывает Таблица 9, только один из этих сценариев приводит в результате к образованию трещины из линейного источника, которая имеет необходимую нам ориентацию.As Table 9 shows, only one of these scenarios results in a line source fracture that has the orientation we want.

На Фиг. 8 дан пример схематичного развития трещин ГРП в виде софокусных эллипсов. Интервал обработки, равен D, а длины большой и малой осей равны соответственно Xf и Hf / 2. Условие постоянного расстояния между фокусами определяет семейство эллипсов, представленных уравнением:FIG. 8 shows an example of the schematic development of hydraulic fractures in the form of confocal ellipses. The machining interval is D, and the lengths of the major and minor axes are equal to X f and H f / 2, respectively. The condition of constant distance between focuses defines a family of ellipses represented by the equation:

Figure 00000005
Figure 00000005

Где: α = Соотношение длины / высоты трещины (2Xf/Hf) иWhere: α = Crack length / height ratio (2X f / H f ) and

r = Безразмерная величина проникновения трещины (Hf/D))r = Dimensionless crack penetration (H f / D))

Таким образом, геометрию трещины можно полностью описать в категориях фиксированного размера D и переменной величины r. Площадь поверхности трещины Af затем описывается следующим уравнением:Thus, the fracture geometry can be fully described in terms of fixed size D and variable r. The crack surface area A f is then described by the following equation:

Figure 00000006
Figure 00000006

Исходя из допущения, что трещина имеет форму эллипсоида, а ширина по центру равна wf, общий объем трещины Vf описывается следующим уравнением:Based on the assumption that the crack has the shape of an ellipsoid, and the width at the center is equal to w f , the total volume of the crack V f is described by the following equation:

Figure 00000007
Figure 00000007

Жесткость трещины (условие при котором трещина ГРП начинает развиватся из точечного источника), S, зависит от модуля плоской деформации Е' пласта и длин большой и малой осей трещины. В работах Green and Sneddon, 1950, и Daneshy, 1973, показано, что приложение равномерного избыточного давления Pnet в трещине приведет к деформации эллипсоидальной формы с шириной по центру wf.Fracture stiffness (the condition under which the hydraulic fracture begins to develop from a point source), S, depends on the plane deformation modulus E 'of the formation and the lengths of the major and minor axes of the crack. Green and Sneddon, 1950, and Daneshy, 1973, show that applying a uniform overpressure Pnet in a fracture will result in an ellipsoidal deformation with a center width wf.

Figure 00000008
Figure 00000008

Где: Е(к) = Полный эллиптический интеграл второго порядка, иWhere: E (k) = Second order complete elliptic integral, and

k = Функция соотношения длины / высоты = 1-α2 или = (1+r2)-1 k = Length / height ratio function = 1-α 2 or = (1 + r 2 ) -1

Величина k возрастает с 1 до π/2 по мере возрастания проникновения трещины, и геометрия трещины меняется от трещины Кристоновича-Гиртсмы-Де Клерка к радиальной. Более подробную информацию относительно функции Е(к) можно найти в работе Abramovitz and Stegun, 1964.The value of k increases from 1 to π / 2 as crack penetration increases, and the geometry of the crack changes from a Kristonovich-Girtsma-De Klerk crack to a radial one. More information on the E (k) function can be found in Abramovitz and Stegun, 1964.

Вышеприведенные уравнения показывают, что для горизонтальной скважины в условиях открытого ствола, с эффективным перфорированным (открытым) интервалом D, определяемым по расположению верхней и нижней муфт ГРП, это приведет к созданию эллиптической трещины с соотношением сторон, равным 2Xf/Hf.The above equations show that for a horizontal well in open hole conditions, with an effective perforated (open) interval D, determined by the location of the upper and lower hydraulic fracture sleeves, this will create an elliptical fracture with a side ratio equal to 2X f / H f .

Техническим результатом проведения ГРП согласно вышеописанной технологии, будет являться ограничение роста трещины ГРП по вертикали для обеспечения равномерной выработки продуктивных пластов, и соответственно, повышение нефтеотдачи пласта и в тоже время минимизация риска прорыва в выше- и нижезалегающие пласты.The technical result of hydraulic fracturing according to the above technology will be to restrict the growth of the hydraulic fracture vertically to ensure uniform production of productive formations, and, accordingly, increase oil recovery and at the same time minimize the risk of breakthrough into the upper and lower formations.

Claims (1)

Способ гидравлического разрыва пласта, включающий следующие этапы: спускают хвостовик с заколонными пакерами и равнопроходными муфтами ГРП, далее на колонне НКТ/ГНКТ спускают ключ, с помощью которого открывают муфты, при этом колонну НКТ/ГНКТ размещают над нижней муфтой, выполняют промывку заколонного интервала при открытом штуцере на поверхности и отсутствии противодавления в затрубном пространстве, единовременно останавливают насосы и осуществляют запись кривой падения давления; на втором этапе обработки осуществляют очистку, где прокачивают рабочую жидкость ГРП для удаления остатков бурового раствора и глинистой корки, при этом выполняется этап соблюдения материального баланса, и контроль выхода жидкости на поверхность, оценивая её на содержание твердых веществ, при этом штуцер не применяется, останавливают насосы и осуществляют запись кривой падения давления; на третьем этапе производят оценку градиента давления ГРП, выполняя мини-ГРП со ступенчатым тестом, на разных расходах, при этом штуцер закрыт для определения градиента ГРП, останавливают насосы и осуществляют запись кривой падения давления, на четвертом этапе производят кислотную обработку пласта, размещая по затрубу объем кислоты, равный объему затруба открытого ствола, при закрытом штуцере на поверхности, при этом весь объем кислоты закачивают в пласт при давлении ниже давления ГРП; на пятом этапе производят гидроразрыв пласта, выполняют промывку интервала скважины от продуктов реакции кислотной обработки циркуляцией 2-3 объемов обрабатываемого интервала до выхода продуктов реакции, закрывают штуцер на поверхности и начинают закачку подушки, развивая трещину вдоль ствола скважины, закрывают штуцер на поверхности и начинают закачку рабочей жидкости ГРП, развивая трещину вдоль ствола скважины, при этом в случае низких утечек рабочей жидкости в пласт, при низкой проницаемости коллектора и росте забойного давления, создающего риск развития трещины в высоту, обеспечивают стравливание части давления через штуцер на поверхности, при подаче проппанта в поток штуцер полностью закрывают до конца работы, останавливают насосы и осуществляют запись кривой падения давления, производят подъем разобщающего пакера и осуществляют переход на следующий интервал обработки в скважине, затем операции повторяют в той же последовательности до полного охвата всей длины скважины, после выполнения ГРП на всех интервалах обработки осуществляют спуск УЭЦН и запуск скважины в работу.The method of hydraulic fracturing, which includes the following stages: a liner is run with annular packers and equal-bore hydraulic fracturing couplings, then a key is lowered on the tubing / coiled tubing string, with the help of which the couplings are opened, while the tubing / coiled tubing string is placed over the lower collar, the annular interval is flushed at open choke on the surface and no back pressure in the annulus, stop the pumps at the same time and record the pressure drop curve; at the second stage of treatment, cleaning is carried out, where the hydraulic fracturing fluid is pumped to remove the remnants of the drilling mud and mud cake, while the stage of maintaining the material balance is performed, and the control of the fluid release to the surface, evaluating it for the content of solids, while the choke is not used, is stopped pumps and record the pressure drop curve; at the third stage, the hydraulic fracturing pressure gradient is assessed, performing mini-fracturing with a step test, at different rates, while the choke is closed to determine the fracturing gradient, the pumps are stopped and the pressure drop curve is recorded, at the fourth stage, the formation is acidified by placing along the annulus the volume of acid equal to the volume of the open hole annulus, with the choke closed on the surface, while the entire volume of acid is pumped into the formation at a pressure below the hydraulic fracturing pressure; at the fifth stage, hydraulic fracturing is performed, the well interval is flushed from the reaction products of acid treatment by circulation of 2-3 volumes of the treated interval until the reaction products emerge, the choke is closed on the surface and the cushion is injected, developing a crack along the wellbore, the choke is closed on the surface and the injection is started hydraulic fracturing fluid, developing a fracture along the wellbore, while in the case of low leaks of the working fluid into the formation, with low reservoir permeability and an increase in bottomhole pressure, which creates a risk of the development of a fracture in height, they ensure that part of the pressure is released through the choke on the surface, when proppant the choke flow is completely closed until the end of the work, the pumps are stopped and the pressure drop curve is recorded, the release packer is lifted and the transition to the next treatment interval in the well is carried out, then the operations are repeated in the same sequence until the entire length of the well is completely covered, after Hydraulic fracturing operations at all treatment intervals run the ESP unit and start the well.
RU2020117077A 2020-05-12 2020-05-12 Method for conducting multi-stage hydraulic fracturing in conditions of thin bridges RU2759247C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117077A RU2759247C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method for conducting multi-stage hydraulic fracturing in conditions of thin bridges

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117077A RU2759247C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method for conducting multi-stage hydraulic fracturing in conditions of thin bridges

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2759247C1 true RU2759247C1 (en) 2021-11-11

Family

ID=78607187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020117077A RU2759247C1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Method for conducting multi-stage hydraulic fracturing in conditions of thin bridges

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2759247C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008139132A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-20 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and devices for treating multiple-interval well bores
RU2375562C2 (en) * 2008-01-09 2009-12-10 Открытое акционерное общество "Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа " ОАО "ТомскНИПИнефть" Method of oil field development
CN202645525U (en) * 2012-05-16 2013-01-02 中国石油化工股份有限公司 Fracturing string
RU2537719C1 (en) * 2013-10-29 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Method of multiple hydrofracturing of formation in open hole of horizontal well
RU2655309C1 (en) * 2017-08-01 2018-05-25 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Method for multiple hydraulic fracturing of formation in horizontal shaft of well
RU2709892C1 (en) * 2017-08-25 2019-12-23 Кузяев Салават Анатольевич System of downhole equipment for hydraulic fracturing and method of conducting hydraulic fracturing (versions)

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008139132A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-20 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and devices for treating multiple-interval well bores
RU2375562C2 (en) * 2008-01-09 2009-12-10 Открытое акционерное общество "Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа " ОАО "ТомскНИПИнефть" Method of oil field development
CN202645525U (en) * 2012-05-16 2013-01-02 中国石油化工股份有限公司 Fracturing string
RU2537719C1 (en) * 2013-10-29 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Method of multiple hydrofracturing of formation in open hole of horizontal well
RU2655309C1 (en) * 2017-08-01 2018-05-25 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Method for multiple hydraulic fracturing of formation in horizontal shaft of well
RU2709892C1 (en) * 2017-08-25 2019-12-23 Кузяев Салават Анатольевич System of downhole equipment for hydraulic fracturing and method of conducting hydraulic fracturing (versions)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А. И. ФЁДОРОВ, А. Р. ДАВЛЕТОВА, Д. Ю. ПИСАРЕВ, Использование геомеханического моделирования для определения давления смыкания трещин гидроразрыва пласта // Нефтяное хозяйство. - 2014. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10024148B2 (en) Hydrocarbon recovery process exploiting multiple induced fractures
US7559373B2 (en) Process for fracturing a subterranean formation
US5755286A (en) Method of completing and hydraulic fracturing of a well
CA2029817C (en) Method for improving sustained solids-free production from heavy oil reservoirs
US6095244A (en) Methods of stimulating and producing multiple stratified reservoirs
EP0957235A2 (en) Stimulating and producing a multiple stratified reservoir
US4529036A (en) Method of determining subterranean formation fracture orientation
WO2018032086A1 (en) Fracture length increasing method
US20240271511A1 (en) Non-fracturing Restimulation of Unconventional Hydrocarbon Containing Formations to Enhance Production
RU2303125C1 (en) Multizone oil reservoir development method
RU2759247C1 (en) Method for conducting multi-stage hydraulic fracturing in conditions of thin bridges
US7213648B2 (en) Pressure-actuated perforation with continuous removal of debris
Humoodi et al. Implementation of Hydraulic Fracturing Operation for a Reservoir in KRG
CA2517497C (en) Well product recovery process
RU2510456C2 (en) Formation method of vertically directed fracture at hydraulic fracturing of productive formation
US20180202274A1 (en) Hydraulic fracturing systems and methods
RU2618542C1 (en) Method for development of oil deposits by hydraulic fracturing fractures
Koch et al. Field performance of new technique for control of water production or injection in oil recovery
RU2055172C1 (en) Method for hydraulic fracturing of formation
US7870901B2 (en) Inhibiting formation face failure in oil and gas wells
RU2752371C1 (en) Method for conducting hydraulic fracture treatment in inclined-directed oil-producing well operating two productive formations
RU2755600C1 (en) Express method for fixing natural and artificial cracks in bottom-hole zone of productive formation during the initial opening by horizontal, inclined or vertical drilling
Carpenter Hydraulic Fracturing Optimizes Extraction of Reservoir Initially Considered Secondary
Carpenter Hydraulic Fracturing Unlocks Potential of Europe’s Largest Reservoir
Pradipta et al. Impact of Completion Type for Hydraulic Fracturing Operation in Tight Sand Reservoir, Offshore North West Java