RU1143150C - Method of hydraulic fracture of seams - Google Patents

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для использования при выполнении работ по интенсификации нефте- и газоотдачи низкопроницаемых продуктивных пластов. The invention relates to the oil and gas industry and is intended for use when performing work on the intensification of oil and gas recovery of low permeable reservoirs.

Известен способ гидроразрыва пласта, который заключается в том, что жидкость гидроразрыва подают в пласт импульсно. A known method of hydraulic fracturing, which consists in the fact that the hydraulic fracturing fluid is supplied to the formation in a pulsed manner.

Недостатком способа является низкая эффективность, вызванная тем, что пульсации жидкости быстро сглаживаются в пласте, что не позволяет проводить глубокий гидроразрыв пласта. The disadvantage of this method is the low efficiency caused by the fact that the pulsations of the fluid quickly smooth out in the formation, which does not allow for deep hydraulic fracturing.

Известен способ гидроразрыва пласта, в котором жидкость разрыва подают при одновременном воздействии на пласт упругими колебаниями. A known method of hydraulic fracturing, in which the fracturing fluid is supplied while simultaneously acting on the formation by elastic vibrations.

Основным недостатком способа является также низкая эффективность, связанная с интенсивным затуханием упругих колебаний в ближней прискважинной зоне пласта. The main disadvantage of this method is the low efficiency associated with intense attenuation of elastic vibrations in the near borehole zone of the formation.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет снижения давления разрыва пласта. The aim of the invention is to increase the efficiency of the process by reducing the pressure of the fracturing.

Поставленная цель достигается тем, что по способу гидроразрыва пласта путем подачи жидкости разрыва и одновременного воздействия упругими колебаниями подачу жидкости разрыва осуществляют импульсно в период полуволны разрежения. This goal is achieved by the fact that by the method of hydraulic fracturing by supplying a fracturing fluid and simultaneous exposure to elastic vibrations, the flow of fracturing fluid is carried out pulsed during the half-wave rarefaction.

На фиг. 1 и 2 показаны варианты размещения оборудования; на фиг. 3 - график эффективности воздействия. In FIG. 1 and 2 show equipment placement options; in FIG. 3 is a graph of impact effectiveness.

Способ гидроразрыва пласта осуществляется следующим образом. The method of hydraulic fracturing is as follows.

На поверхности земли или на некоторой глубине непромысловых скважин месторождения размещают генераторы 1 упругих колебаний 2, генерируемых, преимущественно, инфразвуковой частотой, передаваемых в пласт 3 в его зону 4, выбранную для очередного цикла воздействия. Передачу колебаний в пласт совмещают с подачей по скважинам 5 жидкости для гидроразрыва, а по скважинам 6 производят добычу флюида, в непромысловых скважинах 7 размещены генераторы колебаний. On the surface of the earth or at a certain depth of non-production wells of the field, generators 1 of elastic vibrations 2 are placed, generated mainly by the infrasonic frequency, transmitted to the formation 3 in its zone 4, selected for the next cycle of exposure. The transmission of vibrations into the formation is combined with the supply of fracturing fluid through the wells 5, and the production of fluids through the wells 6, the oscillation generators are located in the non-production wells 7.

Выбор инфразвуковых сейсмических колебаний и совмещение их с подачей жидкости произведены для максимального увеличения флюидоотдачи пласта и снижения при этом давления, накладываемого на жидкость, подаваемую для гидроразрыва. The selection of infrasound seismic vibrations and their combination with the fluid supply were made to maximize the fluid recovery of the formation and at the same time reduce the pressure applied to the fluid supplied for fracturing.

Эта технология выбрана экспериментально. В этом случае подачу жидкости гидроразрыва совмещали с полупериодом волны разрежения, подавая ее импульсно. Это способствует проникновению жидкости в поры пласта при полупериоде волны разрежения, а следующая за этим фаза-полупериод волны сжатия способствует такому проникновению создаваемым дополнительным эффектом задавливания жидкости далее в образовавшиеся поры и трещины в пласте. This technology is selected experimentally. In this case, the hydraulic fracturing fluid supply was combined with the half-cycle of the rarefaction wave, feeding it pulsed. This facilitates the penetration of fluid into the pores of the formation during the half-period of the rarefaction wave, and the subsequent phase-half-period of the compression wave promotes such penetration, created by the additional effect of squeezing the fluid further into the formed pores and cracks in the formation.

Эффективность воздействия на пласт предлагаемым способом приведена на графике (фиг. 3) в сопоставлении с аналогичными показателями известных технологических процессов, где кривая 8 показывает эффективность процесса гидроразрыва при обработке прискважинной зоны пласта электромагнитными колебаниями, передаваемыми через жидкость, заполнившую скважину; кривая 9 показывает эффективность воздействия на пласт подачей жидкости гидроразрыва в сочетании с ультразвуковыми колебаниями, передаваемыми из полости скважин; кривая 10 показывает эффективность воздействия на пласт только инфразвуковыми упругими колебаниями; а кривая 11 отражает эффективность флюидоотдачи пласта от применения суммы всех перечисленных способов воздействия (кривые 8, 9, 10); как видно из графика прирост дебита скважин после проведения гидроразрыва даже от суммарного эффекта воздействия известными способами низок, не более 1,5-3,5% , в то время как эффективность воздействия на пласт предлагаемым способом (кривая 12) значительно превосходит суммарный эффект от использования известных способов (кривые 8-11). The effectiveness of the impact on the formation of the proposed method is shown in the graph (Fig. 3) in comparison with similar indicators of known technological processes, where curve 8 shows the efficiency of the fracturing process when treating the borehole zone of the formation with electromagnetic waves transmitted through the fluid filling the well; curve 9 shows the effectiveness of the impact on the formation by supplying hydraulic fracturing fluid in combination with ultrasonic vibrations transmitted from the cavity of the wells; curve 10 shows the effectiveness of the impact on the reservoir only infrasonic elastic vibrations; and curve 11 reflects the efficiency of the fluid recovery from applying the sum of all the listed methods of exposure (curves 8, 9, 10); as can be seen from the graph, the increase in the flow rate of the wells after hydraulic fracturing even from the total effect of the known methods is low, not more than 1.5-3.5%, while the effectiveness of the impact on the reservoir by the proposed method (curve 12) significantly exceeds the total effect of using known methods (curves 8-11).

Пример конкретного осуществления способа. На участке с пониженным дебитом скважин из-за малопроницаемых пород коллектора в грунте (на поверхности земли) и в полостях двух непродуктивных скважин 7 были размещены генераторы инфразвуковых колебаний 1, скважины 6 заполнили жидкостью для проведения гидроразрыва (водой с добавлением поверхностно-активного вещества 1: 0,002) и фланцы обсадных труб соединили с нагнетательными насосами (не показаны), оборудованными перепускными клапанами, соединенными с реле, настроенным на полупериод волны, направляемой в зону 4 пласта 3. Инфразвуковые колебания выбраны экспериментально в диапазоне 1-60 Гц, наиболее эффективно воздействие при 5-20 Гц; при таких колебаниях, воздействующих на пласт, на жидкость в скважинах 6 накладывают избыточное давление в пределах 8,0-20,0 МПа, причем это давление накладывают импульсно в полупериод волны разрежения, что способствует более эффективному проникновению жидкости в раскрывающиеся поры и трещины, более того, следующий за полупериод разрежения полупериод сжатия создает дополнительное значительное давление для внедрения жидкости в закрывающиеся, начиная от скважин 6, поры и трещины что способствует продавливанию жидкости в глубину пласта 3. Такое проведение гидроразрыва приводит к эффективному высвобождению запасов флюида из породы пласта по порам и трещинам к добывающим скважинам 5 при снижении усилий, требуемых для гидроразрыва, уменьшении мощности передаваемых колебаний (в 3-4 раза по сравнению с воздействием, показанным на кривой 10) и значительном снижении давления, накладываемого на жидкость (в 2-5 раз по сравнению с гидроразрывом, показанным на кривой 9). An example of a specific implementation of the method. At the site with reduced well production due to low-permeability reservoir rocks in the soil (on the surface of the earth) and in the cavities of two unproductive wells 7, infrasound oscillation generators 1 were placed, wells 6 were filled with hydraulic fracturing fluid (with the addition of surfactant 1: 0.002) and casing flanges connected to pressure pumps (not shown) equipped with bypass valves connected to a relay configured for a half-wave period directed to zone 4 of formation 3. Infrasound rings anija chosen experimentally within the range of 1-60 Hz, the most effective impact at 5-20 Hz; with such fluctuations affecting the formation, an overpressure in the range of 8.0-20.0 MPa is applied to the fluid in the wells 6, and this pressure is applied impulse to the half-wave of the rarefaction wave, which contributes to more efficient penetration of the fluid into the opening pores and cracks, more Moreover, the compression half-period following the half-period of rarefaction creates additional significant pressure for introducing the fluid into the pores and cracks that are closing from the wells 6, which contributes to the forcing of the fluid into the depth of the reservoir 3. So Fracturing results in an effective release of fluid reserves from the formation rock through the pores and cracks to the producing wells 5 with a decrease in the forces required for hydraulic fracturing, a decrease in the power of transmitted vibrations (3-4 times compared with the effect shown in curve 10) and a significant reducing the pressure applied to the liquid (2-5 times compared with the fracture shown in curve 9).

В результате такого воздействия на продуктивный пласт с низкопроницаемым коллектором на скважинах 5 приборы регистрируют значительное приращение дебита (до 10-16% ) в результате изменения физического и механического состояния пласта, при котором в первую очередь появляются трещины и микросдвиги на границах пластов, имеющих разные акустические характеристики, что приводит к разрыву межзерновых связей и способствует проведению интенсивного гидроразрыва пласта. As a result of such an impact on a productive formation with a low-permeability reservoir in wells 5, devices record a significant increase in production rate (up to 10-16%) as a result of changes in the physical and mechanical state of the formation, in which cracks and microshears appear at the boundaries of the formations having different acoustic characteristics, which leads to the breaking of intergrain bonds and contributes to the intensive hydraulic fracturing.

Таким образом, технологические преимущества данного способа по сравнению с базовым объектом, включающим операции подземных взрывов для интенсификации добычи флюидов из пластов и проведения на этой основе гидроразрыва, заключается в создании эффективной физической системы воздействия на пласт, при которой подвергаемые механическим напряжениям породы более интенсивно образуют разрывы между связями, и этот процесс имеет материальную направленность, что в максимальной степени способствует проведению гидроразрыва на значительно большие расстояния, чем при реализации базового объекта, и, как результат от этого воздействия, значительном увеличении (в 3-6 раз) прироста дебита скважин. Такая технология и физическая модель осуществления данного способа позволяет эффективно решать одну из важнейших задач - увеличение добычи энергетического сырья для народного хозяйства без проведения для этого дорогостоящих дополнительных буровых работ. Thus, the technological advantages of this method compared to the base object, including underground explosions to intensify the production of fluids from the reservoirs and to carry out hydraulic fracturing on this basis, consists in creating an effective physical system of stimulating the reservoir, in which the rocks subjected to mechanical stress more intensively form fractures between connections, and this process has a material focus, which maximally contributes to hydraulic fracturing by a significantly larger e distances than in the implementation of the base object, and as a result of this exposure, a significant increase (up to 3-6 times) increase output. Such a technology and a physical model for the implementation of this method can effectively solve one of the most important tasks - increasing the production of energy raw materials for the national economy without expensive additional drilling operations.

Эти технические преимущества позволяют получить значительный экономический эффект по сравнению с базовым объектом. (56) Кучерявый Ф. И. , Михалюк А. В. Нестационарное развитие трещины при импульсном гидроразрыве горной породы. - Горный журнал, 1981, N 6, с. 56-62. These technical advantages allow you to get a significant economic effect compared with the base object. (56) Kucheryavyi F.I., Mikhalyuk A.V. Unsteady crack development during pulsed hydraulic fracturing of rocks. - Mountain Journal, 1981, N 6, p. 56-62.

Патент США N 3965982, кл. 166-249, 1976.  U.S. Patent No. 3,965,982, cl. 166-249, 1976.

Claims (1)

СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА при подаче жидкости разрыва и одновременном воздействии упругими колебаниями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет снижения давления разрыва пласта, подачу жидкости разрыва осуществляют импульсно в период полуволны разрежения.  SUBSTANCE: method for hydrofracturing of a formation when applying a fracturing fluid and simultaneous exposure to elastic vibrations, characterized in that, in order to increase the efficiency of the process by reducing the pressure of the fracturing, the fracturing fluid is pulsed during the half-wave period of rarefaction.

Images