RU2335628C2 - Method of conducting local directed hydro break of bed - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: method includes detection of strained zones in reservoir-bed of uncased hole by means of seismic sounding with method of scattered waves and boring of side parallel bore holes of smaller diameter along axis of main forces of compression of massif. At that the distance between the parallel horizontal bore holes is chosen on base of condition of facilitating their stability and possibility to conduct vertical hydro break along the length of horizontal bore holes when ruptures move towards each other, merge and are involved into development of oil pillars, of its blind end and dead zones in a bed with bottom water or in a bed with above or below bottom water.

EFFECT: upgraded efficiency of method due to possibility to facilitate uniform along the whole length vertical or horizontal rupture.

6 dwg

Description

Изобретение относится к области разработки нефтяных, газовых и газокондесатных месторождений, в частности к месторождениям с ухудшенной структурой коллекторов, месторождений на поздней стадии разработки характеризующейся высокой степенью обводненности добываемой продукции и наличием застойных и тупиковых зон, добыча из которых невозможна традиционными методами нефтеизвлечения.The invention relates to the field of development of oil, gas and gas condensate fields, in particular to fields with a deteriorated reservoir structure, fields at a late stage of development characterized by a high degree of water cut of the produced products and the presence of stagnant and deadlock zones, the extraction of which is impossible by traditional methods of oil recovery.

Известен способ получения трещин в заданном направлении, предполагающий спуск в скважину насосно-компрессорных труб с гидромеханическим или гидромониторным щелевым перфоратором, азимутальную ориентацию колонны НКТ, щелевую перфорацию в заданном направлении, промывку скважины подъем НКТ с щелевым перфоратором, спуск НКТ с пакером и якорем, посадку пакера, закачку под давлением жидкости разрыва и закачку проппанта (патент РФ №2007552, кл. Е21В 43/26, от 06.12.1991).A known method of producing cracks in a given direction, involving the descent into the well of tubing with a hydromechanical or hydromonitor slotted punch, azimuthal orientation of the tubing string, slotted perforation in a given direction, flushing the well, tubing with a slotted punch, tubing with a packer and anchor, landing packer, injection under pressure of the fracturing fluid and injection of proppant (RF patent No.2007552, CL ЕВВ 43/26, dated 06.12.1991).

Недостатками способа являются: а) нерегулируемое распространение трещины по вертикали и невозможность применения способа по этой причине в пластах с подошвенной водой, с наличием выше и ниже продуктивного горизонта водонасыщенных пластов с перемычкой малой мощности, б) негарантированного распространения трещины в направлении заданного щелевой перфорацией, в) радиальное распространение трещины, что не позволяет получить одностороннее направление в сторону застойных и тупиковых зон.The disadvantages of the method are: a) unregulated vertical propagation of the crack and the impossibility of applying the method for this reason in formations with plantar water, with the presence of higher and lower productive horizons of water-saturated formations with a low power jumper, b) unwarranted propagation of the crack in the direction specified by the slotted perforation, c ) radial propagation of the crack, which does not allow to obtain a one-way direction in the direction of stagnant and dead-end zones.

Известен способ получение азимутально направленных трещин в вертикальных скважинах путем предварительной перфорации перфоратором с отверстиями в одной вертикальной плоскости (патент РФ №2079643, кл. Е21В 43/24, Е21В 43/26 от 24.10.1994).A known method of producing azimuthally directed cracks in vertical wells by pre-perforation with a perforator with holes in one vertical plane (RF patent No. 2079643, CL ЕВВ 43/24, ЕВВ 43/26 from 10.24.1994).

Недостатки этого способа те же, что и в вышеописанном случае.The disadvantages of this method are the same as in the above case.

Известен способ образования направленной вертикальной или горизонтальной трещины путем зарезки из вертикальной скважины горизонтальных стволов параллельно в одной вертикальной или горизонтальной плоскости, перфорации горизонтальных скважин в направлении друг к другу, закачку жидкости гидроразрыва и жидкости песконосителя (патент РФ №2176021, кл. Е21В 43/26, Е21В 43/26 от 11.06.1998).A known method of forming a directed vertical or horizontal fracture by cutting horizontal shafts from a vertical well in parallel in one vertical or horizontal plane, perforating horizontal wells in the direction to each other, pumping hydraulic fracturing fluid and sand carrier fluid (RF patent No. 2176021, class. Е21В 43/26 , ЕВВ 43/26 dated 06/11/1998).

Недостатком данного способа является дополнительная обсадка горизонтальных стволов, сложность ориентации перфорационных каналов в горизонтальном стволе, отсутствие гарантии распространения трещины в направлении друг к другу по всей длине горизонтальных стволов.The disadvantage of this method is the additional casing of horizontal trunks, the complexity of the orientation of the perforation channels in the horizontal wellbore, the lack of guarantee of crack propagation towards each other along the entire length of the horizontal trunks.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа за счет возможности получения равномерной по всей длине вертикальной или горизонтальной трещины, ориентированной в направлении сосредоточения остаточных запасов углеводородов.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the method due to the possibility of obtaining a uniform vertical or horizontal crack along the entire length, oriented in the direction of concentration of the remaining hydrocarbon reserves.

Необходимый результат достигается тем, что способ проведения локального направленного гидроразрыва пласта включает определение напряженных зон в пласте-коллекторе необсаженного ствола скважины сейсмическим зондированием методом рассеянных волн, бурение боковых параллельных стволов малого диаметра вдоль оси главных напряжений сжатия горного массива, при этом расстояние между параллельными горизонтальными стволами выбирают из условия обеспечения их устойчивости и проведения вертикального гидроразрыва по длине горизонтальных стволов с обеспечением движения трещин навстречу друг другу и их слияния с вовлечением в разработку целиков нефти, ее тупиковых и застойных зон в пласте с подошвенной водой или в пласте с выше и нижележащей водой.The required result is achieved by the fact that the method of conducting local directed hydraulic fracturing involves determining stress zones in the reservoir of an uncased borehole by seismic sounding using the scattered wave method, drilling parallel lateral shafts of small diameter along the axis of the main compression stresses of the rock mass, and the distance between parallel horizontal shafts choose from the condition of ensuring their stability and vertical fracturing along the length of the horizontal shaft tins with the provision of movement of cracks towards each other and their merging with involvement in the development of the pillars of oil, its dead-end and stagnant zones in the reservoir with bottom water or in the reservoir with higher and underlying water.

Использование предлагаемого способа образования локальной направленной трещины гидроразрыва пласта обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:Using the proposed method for the formation of a local directed fracture fracture provides the following advantages compared to existing methods:

1. Предварительные исследования позволяют направить горизонтальные стволы в необходимом направлении, гарантирующем получение трещины.1. Preliminary studies allow you to send horizontal trunks in the necessary direction, guaranteeing a crack.

2. Трещину задают выбранным расстоянием между горизонтальными стволами по длине горизонтальных стволов.2. The crack is set by the selected distance between the horizontal trunks along the length of the horizontal trunks.

3. Образуемая трещина гарантированно соединяет вертикальный ствол с запасами, сосредоточенными в удаленной зоне от вертикальной скважины.3. The resulting fracture is guaranteed to connect the vertical wellbore with reserves concentrated in a remote area from the vertical well.

4. Посредством горизонтальных скважин малого диаметра имеется возможность проведения гидроразрыва в пластах с подошвенной водой, а также при наличии выше и ниже от продуктивного пласта водоносных пластов, экранированных от продуктивного перемычками малой мощности.4. By means of horizontal wells of small diameter, it is possible to carry out hydraulic fracturing in formations with bottom water, as well as in the presence of aquifers shielded from the productive stratum above and below the productive stratum by low power jumpers.

В настоящее время при проведении гидроразрыва пласта для решения задач направленного гидроразрыва пласта (далее ГРП) применяют технологию предварительной реперфорации эксплуатационной колонны щелевой или гидромониторной перфорацией либо уплотненной перфорацией зарядами повышенной мощности. Все эти методы не позволяют управлять ГРП и вид получаемой трещины носит хаотичный характер. В последнее время получила развитие технология «РадТех» бурения боковых стволов малого диаметра, позволяющая бурить боковые стволы из существующих вертикальных скважин на протяженность до 100 м. Технология получила развитие на нефтяных меторождениях Казахстана. В силу определенных причин, основной из которых является кольматация ствола малого диаметра в процессе бурения, получаемые приросты низки и не решают приобщения в разработку недренируемых запасов. Кроме того, существующие технологии ГРП на сегодня не позволяют получить азимутально ориентированных трещин. В основном получают радиальные трещины, что не позволяет по ряду скважин проведение ГРП (в пластах с подошвенной водой или имеющих выше и ниже продуктивного пласта водоносные пласты с перемычками малой мощности). Сочетание двух технологий - бурение боковых параллельных стволов малого диаметра с последующим гидроразрывом пласта успешно решает перечисленные задачи - возможность гидроразрыва в скважинах с подошвенной водой и наличием выше и нижележащих водоносных пластов с перемычками малой мощности, вовлечения в разработку целиков нефти, тупиковых и застойных зон.Currently, when conducting hydraulic fracturing, to solve the problems of directed hydraulic fracturing (hereinafter hydraulic fracturing), the technology of preliminary reperforation of the production casing with slotted or hydraulic perforation or compacted perforation with high-power charges is used. All these methods do not allow to control hydraulic fracturing and the type of the resulting fracture is chaotic. Recently, the RadTech technology has been developed for drilling small diameter sidetracks, which allows drilling sidetracks from existing vertical wells up to 100 m long. The technology has been developed on oil fields in Kazakhstan. Due to certain reasons, the main of which is the mudding of a small diameter trunk during drilling, the gains obtained are low and do not solve the introduction of undrained reserves into development. In addition, existing fracturing technologies today do not allow obtaining azimuthally oriented fractures. Basically, radial cracks are obtained, which does not allow hydraulic fracturing for a number of wells (in reservoirs with plantar water or aquifers with low power bridges that are above and below the reservoir). The combination of two technologies - drilling parallel lateral shafts of small diameter with subsequent hydraulic fracturing, successfully solves the above problems - the possibility of hydraulic fracturing in wells with bottom water and the presence of higher and underlying aquifers with small power jumpers, involvement of oil, deadlock and stagnant zones in the development.

В настоящее время проведены испытания способа, подтверждающие интенсификацию притока нефти (газа) к скважине или улучшения приемистости нагнетательной скважины.Currently, tests of the method have been carried out, confirming the intensification of oil (gas) inflow to the well or improving the injectivity of the injection well.

Изобретение поясняется чертежом, гдеThe invention is illustrated in the drawing, where

На фиг.1 показано относительное расположение двух горизонтальных скважин.Figure 1 shows the relative location of two horizontal wells.

На фиг.2 приведены зоны разрушения на отрыв при расположении боковых скважин вдоль оси главного сжатия, полученные путем компьютерных расчетов, в основу которых заложены данные, полученные при проведении исследований.Figure 2 shows the fracture zone at separation with the location of the side wells along the axis of the main compression, obtained by computer calculations, which are based on data obtained during the research.

На фиг.3 даны интенсивности деформаций при расположении скважин вдоль оси главных напряжений сжатия.Figure 3 shows the strain intensities when the wells are located along the axis of the main compression stresses.

На фиг.4 показано распределение зон разрушения на отрыв в среде с изотропными напряжениями

,

.Figure 4 shows the distribution of fracture zones in the gap in a medium with isotropic stresses

,

.

Фиг.5 иллюстрирует распределение интенсивности деформаций в среде с изотропными напряжениями

,

.Figure 5 illustrates the distribution of strain intensity in a medium with isotropic stresses.

,

.

Фиг.6 показывает, как распространение трещины гидроразрыва в среде с начальными напряжениями

,

6 shows how the propagation of a fracture in a medium with initial stresses

,

Сущность способа состоит в следующем.The essence of the method is as follows.

До бурения горизонтальных стволов проводят в вертикальных стволах, например, сейсмические исследования. В результате исследований получают данные по изменениям напряжения поля в пласте. Конечная нефтеотдача заводненного пласта связана с отбором из целиков нефти, изолированных языками воды. Эта процедура обеспечивает проведение трещины гидроразрыва к целику. Однако ориентацию трещин гидроразрыва определяют анизотропией поля начальных напряжений в горном массиве, а именно они идут вдоль плоскости двух главных напряжений. Для предварительного определения напряженных зон в пласте-коллекторе необсаженного ствола проводят сейсмическое зондирование методом рассеянных волн. Далее необходимо введение в массив начальных дефектов (предразрушения).Before drilling horizontal shafts, vertical shafts are carried out, for example, seismic surveys. As a result of research, data are obtained on changes in field stress in the formation. The final oil recovery of the waterflood is associated with the selection of oil from the pillars, isolated by the tongues of water. This procedure provides hydraulic fracture to the rear. However, the orientation of hydraulic fractures is determined by the anisotropy of the field of initial stresses in the rock mass, namely, they go along the plane of two principal stresses. For preliminary determination of stress zones in the open-hole reservoir, seismic sounding is performed by the scattered-wave method. Next, it is necessary to introduce initial defects (prefracture) into the array.

В данном изобретении начальный дефект создают за счет выбора вдоль вертикали определенного расстояния между горизонтальными стволами (фиг.1). Как было указано выше - для определения расстояния производят обработку данных, полученных, например, в результате сейсмических исследований. Полученные данные вводят в компьютерную программу и определяют по результатам обработки направление напряженных зон, после чего рассчитывают расстояние с учетом полученных данных, которое соответствует минимальной высоте трещины гидроразрыва.In this invention, the initial defect is created by choosing along the vertical a certain distance between the horizontal trunks (figure 1). As mentioned above, to determine the distance, the data obtained, for example, as a result of seismic studies, are processed. The obtained data is entered into a computer program and the direction of the stress zones is determined by the results of the processing, after which the distance is calculated taking into account the obtained data, which corresponds to the minimum fracture height.

Ниже приведена серия расчетов расстояния между горизонтальными стволами. Процесс проводки параллельных стволов устойчив. Для установления этого факта была проведена серия расчетов взаимодействия скважин по мере их удаления друг от друга (расстояния L=3, 4, 6, 8 см соответственно). Фиг.2 иллюстрирует распределение зон разрушения на отрыв в окрестности скважин в пласте с начальными напряжениями

,

Видно, что на расстоянии порядка радиуса скважины при L=3 см отверстия сильно взаимодействуют между собой, а зоны разрушения сливаются. Однако уже на расстоянии L=4 см зоны разрушения взаимодействуют мало, а при L=6 см этого уже вообще нельзя заметить. Более заметно взаимодействие скважин при анализе поля интенсивности деформаций (фиг.3). Однако и здесь при L>8 см интерференция полей деформации практически исчезает. Отсюда следует вывод, что для устойчивой проводки расстояния между боковыми скважинами должны превосходить их диаметры.Below is a series of calculations of the distance between horizontal trunks. The parallel trunking process is stable. To establish this fact, a series of calculations of the interaction of wells was performed as they moved away from each other (distances L = 3, 4, 6, 8 cm, respectively). Figure 2 illustrates the distribution of fracture zones in the vicinity of wells in the formation with initial stresses

,

It can be seen that at a distance of the order of the well radius at L = 3 cm, the holes strongly interact with each other, and the fracture zones merge. However, already at a distance of L = 4 cm, the fracture zones interact little, and at L = 6 cm this cannot be noticed at all. More noticeable is the interaction of wells in the analysis of the strain intensity field (Fig. 3). However, even here at L> 8 cm, the interference of the deformation fields practically disappears. It follows from this that for stable wiring, the distances between the side wells should exceed their diameters.

Для начальных напряжений

,

ситуация еще более упрощается. Действительно, как видно из фиг.4, зоны разрушения не взаимодействуют даже на расстоянии L=3 см. Более чувствительно поле деформаций (фиг.5), однако и здесь при L=22 см взаимодействие уже незаметно.For initial stresses

,

the situation is even more simplified. Indeed, as can be seen from Fig. 4, the fracture zones do not interact even at a distance of L = 3 cm. The deformation field is more sensitive (Fig. 5), however, even at L = 22 cm, the interaction is already imperceptible.

Кроме выбора оптимального расстояния между параллельными горизонтальными стволами, выполнение горизонтальных стволов без обсадных труб также будет способствовать получению нужного направления разрыва горных пород.In addition to choosing the optimal distance between parallel horizontal trunks, the implementation of horizontal trunks without casing will also help to obtain the desired direction of rock fracture.

Реализация способа позволит улучшить условия проведения ГРП из параллельных скважин, расположенных вдоль оси максимального сжатия (вертикали). В этом случае трещины движутся навстречу друг другу и сливаются, как показано на фиг.6, облегчая процесс гидроразрыва.The implementation of the method will improve the conditions for hydraulic fracturing from parallel wells located along the axis of maximum compression (vertical). In this case, the cracks move towards each other and merge, as shown in Fig.6, facilitating the fracturing process.

Claims (1)

Способ проведения локального направленного гидроразрыва пласта, включающий определение напряженных зон в пласте-коллекторе необсаженного ствола скважины сейсмическим зондированием методом рассеянных волн, бурение боковых параллельных стволов малого диаметра вдоль оси главных напряжений сжатия горного массива, при этом расстояние между параллельными горизонтальными стволами выбирают из условия обеспечения их устойчивости и проведения вертикального гидроразрыва по длине горизонтальных стволов с обеспечением движения трещин навстречу друг другу и их слияния с вовлечением в разработку целиков нефти, ее тупиковых и застойных зон в пласте с подошвенной водой или в пласте с выше и нижележащей водой.A method of conducting local directed hydraulic fracturing, including determining stress zones in a reservoir of an open-hole wellbore by seismic sounding using the scattered-wave method, drilling parallel lateral shafts of small diameter along the axis of the main compression stresses of the rock mass, the distance between parallel horizontal shafts being selected to ensure that stability and vertical fracturing along the length of horizontal shafts with the provision of movement of cracks navs I am tearing each other and their merging with the involvement in the development of the pillars of oil, its dead-end and stagnant zones in the reservoir with bottom water or in the reservoir with higher and underlying water.

Images